5.2染色体变异课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

染色体变异 第五章 第二节 本节聚焦 染色体数目变异有哪些类型？ 01 什么是单倍体、二倍体和多倍体？ 02 染色体结构的变异有哪些类型？ 03 问题探讨 生物种类 体细胞染色体数/条 体细胞非同源染色体/套 配子染色体数/条 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 12 24 11 异常 依据减数分裂知识，完成表格 为什么香蕉的栽培品种没有种子？ 分析数据你还能提出什么问题？ 减数分裂联会紊乱，配子染色体异常 ？ 染色体数目变异 野生马铃薯体细胞中有几条染色体？ 标记为3号的两条染色体是什么关系?3号与4号染色体又是什么关系？ 野生马铃薯体细胞中有几对同源染色体？ 野生马铃薯配子中有几条染色体？ 配子中染色体在形态和功能上有什么特点？这些染色体之间是什么关系？ 如果把配子中的染色体看作一组，野生马铃薯体细胞中有几组染色体？ 野生马铃薯染色体组成 野生马铃薯配子染色体组成 染色体数目变异 染色体组：形态和功能不同的一套非同源染色体 栽培马铃薯有几个染色体组？ 两种基因型为AaBb和AAaaBBbb的个体分别有几个染色体组？ 栽培马铃薯有4个染色体组。 基因型AaBb个体有2个染色体组， 基因型AAaaBBbb个体有4个染色体组。 染色体数目变异 二倍体：体细胞中含有两个染色体组的个体。 二倍体 三倍体 四倍体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，统称为多倍体。 注意：二倍体和多倍体都是由受精卵发育而来的个体。 染色体数目变异 受精 作用 ♀ ♂ 减数 分裂Ⅰ 复制 减数 分裂Ⅱ 二倍体 减数 分裂Ⅰ 复制 减数 分裂Ⅱ 二倍体正常的减数分裂（示两对同源染色体） 染色体数目变异 从减数分裂过程考虑，多倍体的形成原因？ 减数 分裂Ⅰ 复制 减数 分裂Ⅱ MI同源染色体未分离 减数 分裂Ⅰ 复制 减数 分裂Ⅱ MII姐妹染色单体未分离 染色体数目变异 从减数分裂过程考虑，多倍体的形成原因？ 减数分裂 减数分裂 减数分裂 受精 作用 受精 作用 四倍体 三倍体 二倍体的减数分裂出现错误，形成含有两个染色体组的配子 染色体数目变异 从有丝分裂过程考虑，多倍体的形成原因？ 有丝分裂 复制 四倍体 二倍体 减数分裂 受精 作用 二倍体 减数分裂 三倍体 二倍体的胚或幼苗，体细胞在进行有丝分裂时，染色体只复制未分离 染色体数目变异 二倍体小麦 六倍体小麦 四倍体草莓和二倍体草莓 二倍体葡萄 四倍体葡萄 与二倍体植物相比，多倍体植物通常有什么特点？ 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的含量都有所增加。 优点 缺点 晚熟； 结实率低。 染色体数目变异 海拔/m 2100-3000 3000-4000 4000-5200 草本多倍体频率 29.4%-47.1% 33.3%-53.3% 55.6%-70.4% 青藏高原东北部多年生草本植物多倍体频率 从表格中能发现怎样的规律？ 能否作出一些推测呢？ 青藏高原草本植物多倍体频率随海拔高度上升而增加。 低温可能会诱导植物染色体数目变化。 染色体数目变异 提出问题：低温能诱导植物染色体数目的变化吗？ 作出假设： 实验设计： 对照组： 实验组： ①实验材料： ②自变量： ③因变量： 根尖分生区 低温能诱导植物染色体数目的变化 低温处理与否 大蒜根尖置于4℃冷藏培养 大蒜根尖置于室温(约25℃)培养 是否发生染色体数目变异（显微观察） 解离 漂洗 染色 制片 观察(先低倍后高倍) 染色体数目变异 实验结论： 低温能诱导植物染色体数目的变化。 人工诱导多倍体： 原理： 低温处理、秋水仙素诱发 在分裂前期，抑制纺锤体的形成 染色体数目变异 单倍体： 体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体. 成因：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成. 依据单倍体定义，完成下表。 相较正常植株，单倍体植物有何特点？ 染色体数目变异 生物 染色体组 数目 单倍体 染色体组数目 二倍体 四倍体 六倍体 植株弱小，且高度不育 2 1 4 2 6 3 一倍体 多单倍体 染色体数目变异 ②个别染色体的增加或减少 —— 非整倍体变异 ①以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。 —— 整倍体变异 自然界最常见的是二倍体生物，动物中整倍体变异一般很难存活，植物中整倍体变异较为常见。 染色体数目变异 13三体综合征 特纳(Turner)综合征 染色体数目变异 1.一倍体（体细胞中含一个染色体组的个体）一定是单倍体。 2.单倍体的体细胞中只含一个染色体组。 3.基因型为AAabbb的个体一定为三倍体。 4.请判断下列的几个细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？ √ 随堂练习 3个；3条 1个；4条 2个；4条 3个；2条 4个；3条 4个；2条 1个；4条 2个；2条 × × 缺失 重复 易位 倒位 染色体结构变异 染色体数目的变异 染色体结构的变异 类型 染色体变异：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。 整倍体变异 非整倍体变异 染色体的某一片段消失 a b c d e f 缺失 实例：果蝇缺刻翅、人类猫叫综合征 5号染色体部分片段缺失 染色体结构变异 猫叫综合症：5号染色体短臂缺失。症状：哭声轻、音调高，类似猫叫；两眼眼距宽，耳位低，智力迟钝，生活力差，多在生命早期死亡。 a b c d e f b 正常眼 染色体结构变异 染色体增加了某一片段 重复 实例：果蝇棒状眼 a b c d e f g h i j k 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 ←正常眼 花斑眼→ 染色体结构变异 异位 实例：果蝇花斑眼、人慢性粒细胞白血病 染色体易位 交叉互换 图解 区别 位置 原理 观察 发生于非同源染色之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 染色体结构变异 基因重组 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到 染色体结构变异 c d e f a b a f b c d e 染色体的某一片段位置颠倒引起的变异 倒位 染色体结构变异 c d e f a b a f b c d e 染色体的某一片段位置颠倒引起的变异 倒位 染色体结构变异 实例：果蝇卷翅、人类甲型血友病 正常翅 卷翅 凝血因子VIII编码基因 倒位 染色体结构上的缺失、重复、易位和倒位 染色体上的基因数量、排列顺序的改变 生物性状的改变（变异） 大多数染色体结构变异对生物体是不利的，甚至导致生物体死亡。 染色体结构变异 染色体结构变异后出现的联会异常分析： 缺失 重复 染色体结构变异 若一对同源染色体中有一条染色体发生结构变异，减数分裂四分体时期会有怎样的表现？ 倒位 易位 染色体结构变异 二倍体生物 可育 异源二倍体 不可育 两个染色体组来自不同物种 两个染色体组同源，即来自同一物种 同源二倍体 （如：骡子） 拓展_关于可育、可遗传 2N=64 …… 马1号 马2号 马3号 马4号 马5号 配子 N=32 2N=62 …… 驴1号 驴2号 驴3号 驴4号 驴5号 配子 N=32 …… 马1号 马2号 马3号 马4号 马5号 …… 驴1号 驴2号 驴3号 驴4号 驴5号 异源二倍体 2N=63 原因：联会紊乱 不同植物杂交产生的异源二倍体表现出了有利的适应组合，如何保存？ 异源二倍体幼苗 秋水仙素处理 异源四倍体幼苗 多倍体植物 3N、5N 高度不育、结实率低 同源多倍体 异源多倍体 马铃薯（4N） 可育 小麦（6N） 可育 联会紊乱 拓展_关于可育、可遗传 配子中染色体可能组成？ 1N、2N、3N（非常少，可育） 非整倍体（绝大多数、不可育） 基因突变、基因重组和染色体变异的比较 项 目 基因突变 基因重组 染色体变异 本 质 发生时期 观 察 适用范围 产生结果 共同点 基因结构的改变 基因的重新组合 染色体结构或数目发生变化 DNA复制时期 减数分裂Ⅰ 减数分裂 、有丝分裂 光学显微镜下无法观察 光学显微镜下无法观察 光学显微镜下可以观察 任何生物 真核生物、有性生殖 真核生物 产生新的基因 只改变基因型 基因数量、位置变化 都是可遗传的变异 多倍体育种实例——三倍体无子西瓜的培育： 花柱 子房 花药 花丝 花瓣 花萼 花托 雄蕊 雌蕊 花 的 主 要 结 构 多倍体育种实例——三倍体无子西瓜的培育： 柱头 花柱 珠被 卵细胞（1个） 极核（2个） 胚囊 胚珠 果皮 子房 发育 子房壁 子房壁 胚珠 种皮 发育 胚 +精子 发育 胚乳 +精子 发育 种子 多倍体育种实例——三倍体无子西瓜的培育： 为什么正常西瓜有子，三倍体无子西瓜无子呢？ 三倍体因为原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，因此，不能形成可育的配子，最终没有种子。 如何获得？ 多倍体育种实例——三倍体无子西瓜的培育： 杂交 三倍体 （母本） 联会紊乱 无子西瓜 第一年 第二年 三倍体植株 多倍体育种实例——三倍体无子西瓜的培育： 二倍体幼苗 …… …… 四倍体幼苗 长大 四倍体植株 …… 第一年 加倍 多倍体育种实例——三倍体无子西瓜的培育： 二倍体幼苗 四倍体幼苗 长大 四倍体植株 第一年 1.为什么要用秋水仙素处理幼苗的芽尖？ 芽尖细胞分裂旺盛，更容易使染色体数目加倍 2.处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？ 不一定，地上部分为4N，地下部分还为2N 若处理种子呢？ 四倍体植株 …… 花粉 2N 卵细胞 …… 2N …… 4N 四倍体植株 去雄 卵细胞 …… 2N …… 4N 母本 四倍体植株 去雄 卵细胞 …… 2N 母本 授粉 …… N …… 四倍体植株 去雄 …… 母本 授粉 …… …… 受精卵 （3N） 种子 （3N） 四倍体植株 去雄 …… 母本 授粉 …… …… 受精卵 （3N） 种子 （3N） 杂交获得三倍体 3.获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？ ①多倍体花粉可育低； 4.为什么要用四倍体植株做母本？ ②种子产量高 ③种皮薄，利于播种 四倍体植株 去雄 …… 母本 授粉 …… …… 成熟后 …… 第一年 第二年 三倍体植株 二倍体植株 假授粉 无子西瓜 联会紊乱 第二年 三倍体植株 二倍体植株 假授粉 无子西瓜 联会紊乱 5.三倍体西瓜为什么没有种子?______ _。 同源染色体联会紊乱，不能产生正常的配子，所以没有种子。 三倍体西瓜在减数分裂过程中， 授粉产生生长素刺激子房发育成果实。 6.为什么要给三倍体西瓜授粉？ 第二年 三倍体植株 二倍体植株 假授粉 无子西瓜 联会紊乱 ①三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。 7.三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗没有吗？ 联会紊乱 ②并不是绝对一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞 第二年 三倍体植株 二倍体植株 假授粉 无子西瓜 联会紊乱 2年 8.按照一般流程，获得无籽西瓜需要几年？ ①进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获取大量的组培苗，再进行移栽 9.每年都要制种，很麻烦，有没有替代方法？ ②利用生长素或生长素类似物处理二倍体未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实 已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T）对易染锈病（t）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求用杂交育种的方法培育出具有优良性状的新品种。 单倍体育种 P F1 F2 高秆抗锈病 矮秆易染病 DDTT ddtt × ↓ 高秆抗锈病 DdTt ↓ 高秆 抗锈病 9D_T_ 高秆 易染病 3D_tt 矮秆 抗锈病 3ddT_ 1ddtt (淘汰) (淘汰) (淘汰) (保留) 多次自交选种 矮秆 易染病 矮秆抗锈病 ddTT 杂交 自交 选种 多次自交选种 优良性状的纯种 × （高杆，抗病） （抗倒伏抗病） 花药（粉）： 单倍体幼苗：DT Dt dT dt 正常植株：DDTT DDtt ddTT ddtt 新品种：ddTT 方法：花药离体培养 秋水仙素处理 缺点：操作复杂 优点：能明显缩短育种年限 DDTT（♀）× ddtt（♂） 第一年 第二年 筛选 DdTt （高杆，抗病） （矮杆，感病） 二倍体生物 （组织培养） DdTt植株 DT Dt dT dt 得到纯合子，自交后不发生性状分离 单倍体育种 多倍体育种 单倍体育种 原理 染色体组成倍增加 染色体组成倍减少，再加倍后得到纯种 常用 方法 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 花药的离体培养后，人工诱导染色体加倍 优点 器官大，提高产量和营养成分 明显缩短育种年限 缺点 适用于植物，在动物方面难以开展； 发育延迟，结实率低 技术复杂一些，须与杂交育种配合 举例 三倍体西瓜 抗病植株的快速育成 多倍体育种和单倍体育种比较 $$