3.1染色体变异及其应用（第2课时）课件-2025-2026学年高一下学期生物苏教版必修2

PLANT 染色体变异及其应用 第三章 生物的变异 【学习目标】 1.通过对单倍体育种和多倍体育种操作过程的比较特别是无子西瓜培养过程的了解，培养学生关注生活的社会责任和实践应用能力 2.通过对低温或试剂诱导染色体数量加倍的理解，探究染色体数目变化的机制,培养学生的科学思维和探究能力 课堂导入 作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉。 野生祖先种马铃薯（多种颜色） 栽培品种马铃薯 （一般都为黄色） 野生祖先种香蕉（有籽） 栽培品种香蕉（无籽） 目 录 01 单倍体育种 02 多倍体育种 03 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 知识回顾——杂交育种 在育种工作中，传统的杂交育种方法一直受到重视。在遗传学上，杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种的方法。 连续自交，不断淘汰不良性状，获得优良性状，直到不发生性状分离为止。 知识回顾——单倍体、二倍体、多倍体 项目 单倍体 二倍体 多倍体 概念 发育起点 染色体组的数目 性状表现 由配子发育而来，体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体 由受精卵发育而来，体细胞中含有2个染色体组的个体 由受精卵发育而来，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体 未受精的配子 受精卵 受精卵 不确定（是正常体细胞染色体组数目的一半） 2个 3个或3个以上 植株矮小，且高度不育（除雄蜂外） 茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低 正常（作为单倍体、多倍体的参照物） 单倍体育种 1.单倍体育种 （1）原理：染色体数目变异 （2）方法：花药（或花粉）离体培养、人工诱导加倍 （3）优点：明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子 二倍体植株 花药离体培养 单倍体幼苗 人工诱导 秋水仙素处理 恢复二倍体植株 单倍体植株高度不育 染色体数量会发生变异 单倍体生物特点 单倍体在动物中比较少见，植物种较多，单倍体植株长势弱小、一般高度不育 【注意】单倍体不一定只含一个染色体组 一般高度不育 含偶数个染色体组：可育 含奇数个染色体组：高度不育 单倍体育种 花药离体培养 P F1 配子 DDTT DDtt ddTT ddtt 正常植株（纯合） 秋水仙素 单倍体育种 P 高秆抗病 DDTT × 矮秆感病 ddtt F1 高秆抗病 DdTt F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt ddTT 杂交育种 矮抗 ⊗ 需要的纯合矮抗品种 连续⊗ 第1年 第2年 第3-6年 高秆抗病 DDTT × 矮秆感病 ddtt 高秆抗病 DdTt DT Dt dT dt 单倍体植株 第1年 第2年 DT Dt dT dt 需要的纯合矮抗品种 优点：单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子 单倍体育种 单倍体育种 原理：染色体数目变异 方法：花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理单倍体幼苗→染色体数目加倍的纯合体 优点：明显缩短育种年限，自交后代不发生性状分离 缺点：操作复杂，需与杂交育种配合 杂交育种 原理：基因重组 方法：杂交→自交→筛选，连续自交，直到不再发生性状分离为止 优点：使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上（“集优”），操作简单 缺点：育种时间长 多倍体育种 多倍体育种 二倍体 授粉 二倍体 （父本） 四倍体 （母本） 三倍体 联会紊乱 无子西瓜 秋水仙素 授粉 第一年 第二年 【思考】 1.培育三倍体无子西瓜的关键步骤有哪些？ 2.分析 三倍体西瓜没有种子的原因 3.推理 根据上述无子西瓜的培育过程，推理自然环境下形成三倍体香蕉的过程 多倍体育种 1.培育三倍体无子西瓜的关键步骤 （1）秋水仙素处理 使染色体数量加倍 （2）传粉 第一次 杂交获得三倍体植株的种子 第二次 刺激子房发育成果实 多倍体育种 2.三倍体西瓜没有种子的原因 三倍体减数分裂染色体联会紊乱 传粉刺激子房（来自母本）发育为果实，但是没有种子（受精卵） 染色体数量会发生变异 多倍体的特点 多倍体草莓 普通二倍体草莓 四倍体番茄 四倍体水稻 ①茎秆粗壮 ②叶片、果实和种子都比较大 ③糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加 ①结实率低 ②晚熟 优点 缺点 多倍体育种 单倍体育种与多倍体育种比较   多倍体育种 单倍体育种 原理 染色体变异（染色体数目以染色体组形式成倍增加） 染色体变异（染色体组成倍减少，再加倍后得到） 常用 方法 秋水仙素/低温处理萌发的种子或幼苗 花药离体培养后，秋水仙素/低温处理人工诱导染色体加倍 优点 植株茎秆粗壮、叶片、果实、种子都比较大，营养物质的含量都增加 明显缩短育种年限 缺点 适用于植物，在动物中难以开展 技术复杂一些，须与杂交育种配合 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 【实验原理】 用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 【方法步骤】 诱导培养→固定→制片→观察 （1）将蒜（或洋葱 ） 在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。取出后，将蒜放在装满清水的容器上方，让蒜的底部接触水面，于室温（约 25℃）进行培养。待蒜长出约 1 cm 长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养 48 ~ 72 h （2）剪取诱导处理的根尖0.5 ~ 1 cm，放入卡诺氏液中浸泡 0.5 ~ 1 h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为 95% 的酒精冲洗 2 次 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 【方法步骤】 （3）制作装片，包括：解离、漂洗、染色和制片 4 个步骤 （4）先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 【实验结果】 视野中既有正常的二倍体细胞（多），也有染色体数目发生改变的细胞（少）。 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 实验试剂及其作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态 体积分数为95%的酒精 冲洗卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液 与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定处理的根尖 解离根尖细胞 清水 漂洗解离后的根尖约10 min 洗去解离液 甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 两次漂洗的比较 项目 第一次漂洗 第二次漂洗 时间不同 在固定之后解离之前 在解离之后染色之前 试剂不同 用95%酒精漂洗 用清水漂洗 目的不同 洗去多余的卡诺氏液 洗去多余的解离液 课堂小结 数目变异 个别增减 （例：21三体综合征） 成倍增减 染色体组 概念：含个体发育全部基因的一组非同源染色体 分类 二倍体：由受精卵发育来，含两个染色体组的个体 概念：由受精卵发育，含三个以上染色体组 多倍体 特点：器官较大、营养丰富，但发育延迟，结实率低 应用：多倍体育种（例：无籽西瓜、香蕉、小麦） 成因：低温诱导或秋水仙素使染色体加倍 概念：配子（生殖细胞）直接发育来的个体 成因：未经受精的配子直接发育而成 应用：单倍体育种 特点：植株一般长得弱小、高度不育 单倍体 课堂练习 1.普通西瓜是二倍体。下图为无子西瓜的培育流程示意图。据图分析，下列叙述错误的是( ) A.无子西瓜的无子性状能够遗传 B.②过程得到的无子西瓜的体细胞内有三个染色体组 C.①过程需要低温或秋水仙素处理二倍体幼苗 D.无子西瓜的培育过程利用了花药离体培养技术 解析：无子西瓜的无子性状是由遗传物质改变引起的，因此无子西瓜的无子性状能够遗传，A正确；②过程是四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交，得到的无子西瓜的体细胞内有三个染色体组，B正确；①是诱导染色体数量加倍过程，该过程可用低温或秋水仙素处理二倍体幼苗，C正确；图示过程没有利用花药离体培养技术，D错误。 D 课堂练习 2.多倍体植株一般具有茎秆粗壮、果实大等特点。野生香蕉是二倍体，通常有大量种子。如图是某育种机构利用白肉抗病野生香蕉和黄肉不抗病香蕉培育三倍体黄肉抗病香蕉的示意图。据图分析，下列叙述不正确的是( ) A.①过程可以表示花药离体培养及诱导染色体数量加倍 B.②表示诱导染色体数量加倍，可用秋水仙素处理萌发的种子 C.该三倍体香蕉新品种的培育过程只涉及多倍体育种 D.植株甲的基因型为AABB，植株乙的基因型是aabb 解析：图中①可以表示F1自交，也可以表示花药离体培养及诱导染色体数量加倍，②表示诱导染色体数量加倍，甲是二倍体AABB，丙是加倍后的四倍体AAAABBBB，乙是二倍体aabb，丙与乙杂交可以产生三倍体新品种AAaBBb，A、B、D正确。该三倍体香蕉新品种的培育过程涉及杂交育种（或者单倍体育种）和多倍体育种，C错误。 C 课堂练习 3.低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验，以下相关叙述正确的是( ) A.在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞 B.先后两次将洋葱放在冰箱冷藏室的目的都是提高染色体变异的概率 C.用卡诺氏液固定细胞的形态后，立即用甲紫溶液对染色体染色 D.低温处理洋葱根尖分生组织细胞，起作用的时期是细胞有丝分裂中期 解析：第一次冷藏是为了让洋葱适应低温环境，为后续的实验做好准备，第二次冷藏是低温诱导提高染色体变异的概率，B错误；用卡诺氏液固定细胞的形态后，先用体积分数为95%的酒精冲洗2次，再解离→漂洗→染色→制片，C错误；低温处理洋葱根尖分生组织细胞，起作用的时期是细胞有丝分裂前期，抑制纺锤体的形成，D错误。 A PLANT 谢谢观看 THANKS Lavf57.25.100 Lavf57.41.100 $