5.2染色体变异课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第5章 基因突变及其他变异 必修2遗传与进化 第2节 染色体变异 1 一、染色体数目变异 二、染色体结构变异 主要内容 三、生物变异在育种上的应用 四、低温诱导染色体数目变化 为什么平时吃的香蕉是没有种子的？   生物种类 体细胞染色体数/条 体细胞非同源染色体/套 马铃薯 野生祖先种 24 2 栽培品种 48 4 香蕉 野生祖先种 22 2 栽培品种 33 3 马铃薯和香蕉的染色体数目表 生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化， 称为染色体变异。 染色体结构的变异 染色体数目的变异 21 21 21 个别染色体增加或减少 马铃薯野生品种 （24条染色体） 马铃薯栽培品种（48条染色体） 染色体成倍增加或减少 一、染色体数目变异 1．个别染色体增加或减少 原因：亲代减数分裂时同源染色体未分离，或姐妹染色单体未分离。 21-三体综合征患者的染色体组成 21-三体综合征患者舟舟 一、染色体数目变异 2．以染色体组的形式成倍增加或减少 什么是染色体组？ 细胞中的一组非同源染色体在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。 野生马铃薯的染色体组成 野生马铃薯有2个染色体组。 一、染色体数目变异 ①同一种形态的染色体 — 有几条具有几个染色体组。 ②控制同一性状的等位基因（各对等位基因独立遗传）—— 有几个就有几个染色体组。 ③染色体组数 = 染色体数 染色体形态数 一、染色体数目变异 2．以染色体组的形式成倍增加或减少 雌雄果蝇的染色体组成 果蝇体细胞内含_____个染色体组，每个染色体组有______条染色体。 2 4 一、染色体数目变异 2．以染色体组的形式成倍增加或减少 一、染色体数目变异 野生马铃薯的染色体组成 二倍体：由受精卵发育成的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。 几乎全部动物和过半数的高等植物是二倍体。 2．以染色体组的形式成倍增加或减少 二倍体和多倍体 一、染色体数目变异 多倍体：由受精卵发育成的个体，体细胞中含有三个或三个以上的染色体组的个体叫作多倍体。 四倍体 三倍体 六倍体 2．以染色体组的形式成倍增加或减少 二倍体和多倍体 一、染色体数目变异 多倍体植株的特点： 茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量有所增加。 奇数倍体减数分裂时联会紊乱，高度不育。发育迟缓结实率低。 染色体数目加倍后的草莓 野生草莓 2．以染色体组的形式成倍增加或减少 二倍体和多倍体 一、染色体数目变异 多倍体的成因： 成因1：二倍体生物有丝分裂时，染色体已复制，但因温度骤降或秋水仙素处理等原因抑制了纺锤体的形成，导致细胞变成四倍体细胞。 成因2：二倍体生物减数分裂发生错误，形成的配子是二倍体。…… 二倍体和多倍体 2．以染色体组的形式成倍增加或减少 1.二倍体黑麦与六倍体普通小麦杂交产生的F1的体细胞具有(　　) A．两个染色体组 B．三个染色体组 C．四个染色体组 D．八个染色体组 C 一、染色体数目变异 单倍体 单倍体：有些生物的配子能发育成新个体，这些体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫做单倍体。 蜂王 雄蜂 工蜂 染色体数目 32条 16条 32条 2．以染色体组的形式成倍增加或减少 一、染色体数目变异 单倍体特点 特点 弱小 高度不育 染色体数目为体细胞染色体数目的的一半 含偶数个染色体组：可育 含奇数个染色体组：高度不育 单倍体 2．以染色体组的形式成倍增加或减少 2.单倍体育种可以明显地缩短育种年限，原因是(　　) A．单倍体杂交后代不发生性状分离 B．单倍体经染色体加倍后得到的植株自交后代一般不发生性状分离 C．单倍体高度不育，不发生性状分离 D．单倍体植株多长得弱小 B 单倍体、二倍体和多倍体 单倍体 多倍体 二倍体 概念 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 由受精卵发育而来，以细胞中含有两个染色体组的个体 由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 植株 特点 ①植株矮小②二倍体形成单倍体高度不育 正常可育 ①茎秆粗壮②叶、果实、种子较大③营养物质含量丰富 染色体组 一个或多个 两个 三个或三个以上 发育起点 配子 受精卵 受精卵 一、染色体数目变异 单倍体 多倍体 二倍体 形成原因 举例 形成过程 单性生殖 正常有性生殖 正常有性生殖，外界环境条件巨变（如温度） 自然原因 人工原因 花药离体培养 秋水仙素处理单倍体幼苗 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 蜜蜂的雄蜂 几乎全部的动物和过半数的高等植物 香蕉（三倍体），马铃薯（四倍体），八倍体小黑麦 雄配子 雌配子 + 直接发育成个体 如花药离体培养 单倍体 直接发育成个体 孤雌生殖如雄蜂 单倍体 所含染色体数不定，可为一、二或多个染色体组 受精卵 发育 生物体 二倍体（两个染色体组） 多倍体（三个或是三个以上染色体组由几个染色体组有几个染色体组就叫几倍体） 一、染色体数目变异 二、染色体结构变异 主要内容 三、生物变异在育种上的应用 四、低温诱导染色体数目变化 二、染色体结构变异 1．缺失 一条染色体断裂而失去一个片段，这个片段上的基因也随之丢失。 举例：猫叫综合症（人的第5号染色体部分缺失） 果蝇缺刻翅的形成 二、染色体结构变异 2．重复 一条染色体的断裂片段接到相应部位，结果就有一段重复基因。 举例：果蝇的棒状眼 二、染色体结构变异 3．易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。 举例：果蝇花斑眼的形成 比较染色体易位与交叉互换 染色体易位 交叉互换 图解 区别 位置 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 原理 染色体结构变异 基因重组 观察 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 二、染色体结构变异 4．倒位 染色体的某一片段位置颠倒引起的变异。 举例：果蝇卷翅的形成 缺失环 重复环 倒位环 易位环 二、染色体结构变异 二、染色体结构变异 大多数染色体结构变异对生物有害，有的甚至导致生物体死亡；少数对生物体有利。 染色体结构的变异会引起什么后果？ 染色体的结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。 3.(目标4)若细胞进行减数分裂，在联会时一条异常的染色体总是从某一部位凸出来，如图所示，其原因是(　　) A．该染色体中某一片段位置颠倒 B．该染色体中增加了某一片段 C．该染色体中某一片段缺失 D．该染色体中某一片段移接到另一条非同源染色体上 B 一、染色体数目变异 二、染色体结构变异 主要内容 三、生物变异在育种上的应用 四、低温诱导染色体数目变化 三、生物变异在育种上的应用 1.单倍体育种 （1）原理： 染色体（数目）变异 （2）过程： 具有不同优良性状的亲本杂交→F1→花药离体培养→秋水仙素处理单倍体幼苗，诱导细胞染色体数目加倍→选育 （3）优点： 明显缩短育种年限，子代均为纯合子。 （4）缺点： 技术复杂。 （5）实例： 用高秆抗病（DDTT）和矮秆不抗病（ddtt）小麦品种培育矮秆抗病小麦，过程见图 花药离体培养知识单倍体育种的一个程序，要想得到可育的品种，还需要秋水仙素处理单倍体幼苗使染色体数目加倍，从而获得可育品种。 2.多倍体育种 （1）原理： 染色体（数目）变异 （2）过程： 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，诱导染色体数目加倍。 分裂的细胞 秋水仙素或低温处理 抑制纺锤体形成 染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍 导致 （3）优点： 多倍体植株茎秆粗壮，叶、果实和种子比较大，营养物质含量丰富。 三、生物变异在育种上的应用 （4）缺点： 多倍体植株发育延迟，结实率低，多倍体育种一般只适用于植物。 二倍体西瓜幼苗 二倍体西瓜幼苗 秋水仙素处理 二倍体西瓜植株 四倍体西瓜植株 ♀ ♂ 联会紊乱 三倍体西瓜种子 无子西瓜 杂交 授粉 × 自然长成 二倍体西瓜植株 第一年 第二年 ①两次传粉：第一次传粉杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育。 ②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、化染色体数目加倍，而未经处理部分（如根部细胞）的染色体数目不变。 ③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，有染色体联会紊乱，不能产生正常配子。 4．西瓜(2N＝22)是雌雄同株异花植物，下列有关说法正确的是(　　) A．滴加秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗，可使其根细胞染色体数目加倍 B．四倍体母本体细胞染色体数最多可为88条 C．三倍体无子西瓜的无子性状属于不可遗传变异 D．因减数分裂过程同源染色体联会紊乱，导致三倍体无子西瓜一颗种子都不能产生 B （1）原理： 基因重组 （2）过程： 植物 动物 （3）优点：方法简捷,使位于不同个体上的多个优良性状集中于一个个体上 （4）缺点：育种所需时间较长 三、生物变异在育种上的应用 3.杂交育种 4.诱变育种 （1）原理： 染色体（数目）变异 （2）过程： 选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育 （3）优点： ①可以提高基因突变频率，在短时间内获得更多优良变异的类型。 ②大幅度地改良某些优良性状。 （4）缺点： 有利变异个体往往不多，需处理大量的材料。 三、生物变异在育种上的应用 5.基因工程育种 （1）目的： 把各种优良基因通过基因工程导入生物体内，从而改变生物的遗传特性，获得高产、稳定和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。 （2）原理： 基因重组。 （3）优点： 降低生产成本，减少因农药的使用而对环境造成的污染，提高农作物对不良环境的适应能力。 （4）缺点： 技术复杂，可能会影响食品安全问题。 （5）实例： 准基因抗虫棉的培育。 三、生物变异在育种上的应用 6.针对不同育种目的的育种方案 育种目标 集中双亲 优良性状 育种方案 单倍体育种（明显缩短育种年限） 杂交育种（耗时时间长，但简便易行） 使原品系实施定向改造 让原品系产生新性状（无中生有） 使原品系营养器官增大或加强 基因工程育种及植物细胞工程（植物体细胞杂交）育种 诱变育种（可提高变异频率，期望获得理想性状） 多倍体育种 最简便的育种方法——杂交育种 最快获得纯合子 —单倍体育种 最具有预见性——基因工程育种 最能无中生有但是却比较盲目——诱变育种 三、生物变异在育种上的应用 原核生物不能进行减数分裂，所以不能采用杂交育种的方法进行育种，一般采用的方法是诱变育种。 一、染色体数目变异 二、染色体结构变异 主要内容 三、生物变异在育种上的应用 四、低温诱导染色体数目变化 1.实验原理： 低温可以抑制纺锤体的形成，组织细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。 2.实验步骤与现象： 步骤 现象 诱导培养 培养不定根 低温诱导 洋葱置于装满清水的广口瓶中，洋葱底部接触瓶中水面 待长出约1cm不定根的洋葱→放入4度冰箱→诱导培养36h 固定细胞形态 剪取诱导处理的根尖约0.5-1cm→放入卡诺氏液中浸泡0.5-1h，以固定细胞形→95%酒精冲洗 制作装片 解离→漂洗→甲紫溶液染色→制片 观察比较 先低倍后高倍 既有正常的二倍体细胞也有染色体数目发生改变的细胞 四、低温诱导染色体数目变化 四、低温诱导染色体数目变化 3.实验中试剂、使用方法及作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5-1h 固定细胞形态 体积分数95%的酒精 冲洗卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液 用质量分数15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞 质量分数15%的盐酸 与等体积的95%的酒精混合，作为解离液 解离根尖细胞 蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10min 漂洗根尖去掉解离液 甲紫染液 把漂洗好的根尖放入改良苯酚品红的染液中染色3-5min 使染色体着色 四、低温诱导染色体数目变化 项目 低温诱导染色体数目变化 观察根尖分生组织的有丝分裂 培养 待洋葱长出1cm左右不定根时4℃低温培养 适宜温度下培养 固定 解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数95%的酒精冲洗2次 不用固定 4.比较低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验 5．(目标3)某生物兴趣小组的同学将生长旺盛的大蒜不定根置于4 ℃的冰箱冷藏室中培养48-72 h后，剪取根尖制成临时装片，然后用显微镜观察细胞中染色体的分裂现象。下列叙述不正确的是(　　) A．实验原理是低温处理能阻断大蒜根尖细胞中DNA的复制 B．用甲紫溶液处理根尖可使染色体着色 C．制作临时装片前可用卡诺氏液固定细胞形态 D．低倍镜视野中只有少数细胞染色体数发生改变 A 6．有关“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验，正确的叙述是(　　) A．可能出现三倍体细胞 B．多倍体细胞形成的比例常达100% C．多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期 D．多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会 C 第5章 基因突变及其他变异 必修2遗传与进化 第2节 染色体变异 44 $$