2027届高三生物人教版一轮复习课件染色体变异

第30讲 变异和育种 1 1.基因突变的概念是什么？ 2.基因突变一定会导致生物性状的改变吗？ 3.基因突变和基因重组在发生的时间，类型，结果和意义上有何区别？ 4.染色体结构变异有哪几种类型？它们与基因突变的本质区别是什么？ 5.染色体数目变异包括哪两类？如何区分一个个体是几倍体？ 6.什么是单倍体？单倍体一定只有一个染色体组吗？ 导 一、单倍体、二倍体和多倍体 ①单倍体：是体细胞中含有的染色体数量等于本物种配子的染色体数量的个体。（由配子发育而来，体细胞中无论含有几个染色体组，均称为单倍体 P75） 蜂王 （2n=32） 减数分裂 精子 （n=16） 卵 （n=16） 受精 合子 （2n=32） 发育 蜂王 （2n=32） 工蜂 （2n=32） 发育 雄蜂 （n=16） 蜂王 工蜂 雄蜂 蜂王、雄蜂和工蜂的发育形成图： ②成因： 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。 ③特点： 枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育（不是全部）。 含偶数个染色体组： 含奇数个染色体组： ——可育 高度不育 问题：什么是单倍体？成因？单倍体植物特点？可能含几个染色体组？ 展 ②二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中有两个染色体组的生物 一般情况下，二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。 ③多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中有三或三个以上染色体组的生物。（如香蕉是三倍体 、马铃薯是四倍体、普通小麦是六倍体等，多见于植物，动物中很少见） ②缺点： ①优点： 生长发育迟缓，结实率低。 植株、果实、种子等粗大， 糖类、蛋白质等营养物质的含量高。 例：四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多；四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。 问题：什么是多倍体？成因？多倍体植物优点和缺点？ 含三个染色体组的一定是三倍体？ 展 问题：染色体变异产生配子的类型分析 检 神州号宇宙飞船搭载种子进入太空（宇宙射线、微重力）。 （1）飞船搭载的种子应当选刚萌发的种子，而非休眠的种子的原因是什么? （2）这些番茄返回地面后，是否均可产生优良变异类型？为什么？ （3）将植物经太空返回地面后种植，发现该植物某隐性性状突变为显性性状，表现该显性性状的种子能否大面积推广？说明理由。 种子萌发后进入细胞分裂，DNA在复制过程中容易受到外界因素的影响而发生基因突变 不会。 基因突变是不定向的 不能。 产生的显性性状不一定是优良性状 该显性性状的个体不一定是纯合体 （一）1、基因突变的应用——诱变育种 ①方法：用射线、紫外线、化学药品等处理萌发的种子或幼苗。 ②原理：基因突变 ③实例：青霉素高产菌株的获得 ④优缺点：优点：①提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型 ②大幅度改良某些性状 缺点：有利变异不多，基因突变的不定向性和低频性等使其带有盲目性，需处理大量材料 二、变异和育种 展 （4.)在一块高秆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究：该矮秆性状是显性突变还是隐性突变。 (5.)若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体 基因突变思维拓展——显性突变和隐性突变 一 二 二 三 将矮秆小麦与高秆小麦杂交： 如果子一代全为高秆，则矮秆性状是隐性突变， 如果子一代全为矮秆或高秆:矮秆=1:1，则矮秆性状是显性突变。 显性突变、隐性突变的判断方法：将突变体与未突变体杂交 评 2、基因重组的应用——植物杂交育种 第一步：选两个纯合的亲本杂交，得F1的种子 第二步：种下F1的种子，待长成植株后让其自交，得F2的种子 第三步：种下F2的种子，选出双抗植株，连续自交，直至后代不发生性状分离为止 杂交育种： 展 ①如果后代全为长毛折耳猫，则被检测的长毛折耳猫为纯合体，能稳定遗传，符合育种要求。 ②如果后代出现性状分离，则被检测的长毛折耳猫不符合育种要求，淘汰。 选F2中长耳折耳猫和短耳折耳猫测交 基因重组的应用——动物杂交育种 展 1.育种原理： 2.操作步骤：图解、文字描述 3.单倍体育种优点 4.单倍体植株缺点 5.单倍体能否进行有丝分裂？进行有丝分裂的细胞是否一定含同源染色体？ 6.花药离体培养运用植物组织培养技术，属于无性繁殖还是有性生殖？ 7.秋水仙素处理的是什么？作用原理是？ 8.F2四种植株的比例是多少？ 3、染色体变异应用一——单倍体育种 第一步：选两纯合的亲本杂交得F1的种子 第二步：种下F1的种子，待开花后，将F1花药离体培养成单倍体幼苗 第三步：将幼苗用秋水仙素处理，变成了染色体数目加倍的纯合体，从中挑选出符合生产要求的作为一个新品种。 缩短育种年限,所得个体一般为纯合子 技术复杂,一般应用于二倍体植物 能不一定 特殊有性生殖 评 思维判断 (1)花药离体培养＝单倍体育种（ ） 单倍体育种一般包括：杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程 。 (2)单倍体育种时，选择特定性状的花粉选择特定基因型（ ） 不能选择特定基因型的花粉，因为花粉不能表现出相关性状， 应在秋水仙素处理后获得的纯合子中选择具有所需性状的个体。 (3)可以通过处理单倍体种子获得纯合二倍体（ ） (4)单倍体育种所得个体都是纯合子（ ） × × × × 杂合子 检 4、染色体变异应用二、我的“大果实”方案——多倍体育种 (1)原理： 染色体数目变异 (2)过程： 秋水仙素处理 导致 萌发的种子或幼苗 　 抑制纺锤体的形成 细胞中染色体数目加倍 多倍体植株 导致 正常分裂分化 染色体不分离 (3)优点：获得的植株器官大,营养成分含量高,产量增加 (4)缺点：获得的植株发育迟缓,结实率较低 展 单倍体育种和多倍体育种的 “关键工具”——秋水仙素 ①人工诱导染色体加倍的机理： ②当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能抑制纺锤体的形成，导致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。 注意：抑制纺锤体形成≠着丝粒不分裂 作用：抑制纺锤体形成 时期：有丝分裂前期 结果：染色体不能移向两极→数目加倍 对象：萌发的种子或幼苗 低温诱导：原理相同，对象为分生组织细胞 低温诱导？ 展 高分破译 秋水仙素与低温诱导作用的异同： 秋水仙素与低温诱导作用的异同： 1.相同点： （1）作用时期：均作用于有丝分裂前期。两者均通过抑制纺锤体形成，导致染色体数目加倍。 （2）效果：两者诱导成功率均不是100%。 2.不同点： 作用对象-秋水仙素（化学）可作用于萌发的种子或幼苗； 低温（物理）主要作用于幼苗。 展 5、三倍体无籽西瓜的培育过程 ①两次授粉 第一次授粉的目的：形成三倍体种子 第二次授粉的目的：刺激子房壁发育成果实。 ②三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体 ，不能产生正常配子。 联会紊乱 问题：无子西瓜的培育过程 ？两次传粉的目的？无子原因？ 展 问题：③为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？ ④处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？ 芽尖细胞正在进行有丝分裂，当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致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。 用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目 ，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数 。 加倍 不变 果皮____ 种子的胚____ 种皮____ 4N 3N 4N 展 三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。 方法二：利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无子果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。 ⑤有时可以看到三倍体西瓜有少量发育不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因？ ⑥无籽西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？ 方法一：进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养获取大量组培苗，再进行移栽； 展 项目 原理 化学试剂 无子原因 能否遗传 三倍体无子西瓜 染色体变异 秋水仙素 联会紊乱不能产生可育配子 二倍体无子西瓜/番茄 生长素促进 果实发育 生长素 未受精 不能，后代有子 能，后代仍无子 ⑦无籽西瓜和无子番茄区别 展 6、异源多倍体育种 实例：普通小麦的形成过程 这里A、B、D代表的是染色体组，而不是基因。 异源二倍体：两个染色体组来自不同物种，联会紊乱，不可育。 异源二倍体幼苗如何处理使其可育？ 秋水仙素处理 展 6、异源多倍体育种 实例：八倍体小黑麦的培育过程 黑麦 2n=14 RR 异源四倍体4n=28 ABDR 异源八倍体8n=56 AABBDDRR 加倍 注意：这里的A、B、D、R代表的是染色体组，而不是基因。所以，异源四倍体（ABDR）是不可育的。 展 根据育种程序图识别育种名称和过程。 杂交 自交 花药离体培养 秋水仙素处理 诱变处理 秋水仙素处理 转基因技术 脱分化 再分化 包裹人工种皮 检 生物育种方法的选择： 育种目的 育种方法 集中双亲优良性状 既集中优良性状且快速获得纯合体 改良性状或获得新性状 定向改造生物性状或使“外源基因”表达 克服远源杂交不亲和障碍，获得杂交种 使果实种子大，增加营养物质含量 杂交育种 单倍体育种 多倍体育种 诱变育种 基因工程育种 植物体细胞杂交 总结——育种 检 三、实验：低温诱导植物染色体数目的变化 2、实验步骤 漂洗 卡诺氏液 95% 清水漂洗根尖，洗去解离液 固定细胞形态 洗去卡诺氏液 甲紫溶液使染色体着色 1、实验原理 用低温处理植物的 细胞，能够 的形成，以致影响细胞 中染色体被拉向两极，导致细胞不能 ，植物细胞的染色体数目发生变化。 分生组织 抑制纺锤体 有丝分裂 分裂成两个子细胞 （与秋水仙素原理相同） 质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液（分散细胞） 展 4、实验结果 诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者。 思考：能观察到染色体数目的连续变化过程？ 显微镜下观察到的细胞在固定时就已经死亡。 3、实验现象 适当低温可以诱导_____________加倍。 染色体数目 展 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将根尖放入 中浸泡0.5～1 h 体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液 质量分数为15%的盐酸 与体积分数为 等体积混合，作为 解离根尖细胞 浸泡解离后的根尖细胞约10 min 漂洗根尖，去除解离液 甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有 溶液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色 5、实验中的试剂及其作用： 卡诺氏液 固定细胞形态 95%的酒精 解离液 清水 甲紫 展 (1)选材：应选用 ，否则不会出现染色体加倍的情况。 (2)并不是所有细胞中染色体均已加倍：只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。 (3)显微镜下观察到的细胞 ，不能观察到染色体数目的连续变化过程。 (4)着丝粒分裂与纺锤体无关：着丝粒到有丝分裂后期即分裂，无纺锤丝牵引，着丝粒也分裂。 6、实验注意事项 能进行分裂的分生组织细胞 已经死亡 展 $