【課件】5.2染色體變異課件2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

1、第五章 基因突變及其他變異第2節(jié) 染色體變異栽培品種馬鈴薯（一般都為黃色）栽培品種香蕉（無(wú)籽）野生祖先種香蕉（有籽）【問(wèn)題探討】野生祖先種VS栽培品種野生祖先種馬鈴薯（多種顏色）生物種類體細(xì)胞染色體數(shù)/條體細(xì)胞非同源染色體/套配子染色體數(shù)/條馬鈴薯野生祖先種242栽培品種484香蕉野生祖先種222栽培品種333122411？【問(wèn)題探討】作為野生植物的后代，許多栽培植物的染色體數(shù)目卻與它們的祖先大不相同，如馬鈴薯和香蕉（見下表）。1.根據(jù)前面所學(xué)減數(shù)分裂的知識(shí)，試著完成該表格。2.為什么平時(shí)吃的香蕉是沒(méi)有種子的？因?yàn)橄憬对耘嗥贩N體細(xì)胞中的染色體數(shù)目是33條，減數(shù)分裂時(shí)染色體發(fā)生聯(lián)會(huì)紊亂，不能形成

2、正常的配子，因此無(wú)法形成受精卵，不能形成種子。生物種類體細(xì)胞染色體數(shù)/條體細(xì)胞非同源染色體/套配子染色體數(shù)/條馬鈴薯野生祖先種242栽培品種484香蕉野生祖先種222栽培品種333122411？【問(wèn)題探討】作為野生植物的后代，許多栽培植物的染色體數(shù)目卻與它們的祖先大不相同，如馬鈴薯和香蕉（見下表）。3.分析表中數(shù)據(jù)，你還能提出什么問(wèn)題嗎？能否發(fā)揮想象力作出一些推測(cè)呢？能形成種子的植物細(xì)胞中，染色體數(shù)目一定是偶數(shù)嗎？香蕉體細(xì)胞中的染色體數(shù)目不是偶數(shù)，它是怎樣形成的呢？又是如何繁殖下一代的？染色體的組成及結(jié)構(gòu)【知識(shí)鏈接】1.概念生物體體細(xì)胞或生殖細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化，叫染色體變異數(shù)目結(jié)構(gòu)染

3、色體 的變異。染色體 的變異。2.種類染色體變異在光學(xué)顯微鏡下可見 一.染色體變異基因突變分子水平的變異，光鏡下不可見。染色體變異：細(xì)胞水平的變異，光鏡下可見。基因重組可遺傳變異(1)細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體 的增加或減少。（以染色體組的形式增加或減少）正常果蠅（2n=8）成套異常增加一條減少一條增加兩套減少一套個(gè)別異常 二.染色體變異的類型染色體數(shù)目的變異(2)細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍地增加或成套地減少。正常人的染色體組成21-三體綜合征患者的染色體舟舟（1）個(gè)別染色體的數(shù)目變化實(shí)例21三體綜合征（唐氏綜合征/先天愚型）染色體數(shù)目的變異癥狀：60%患兒在胎內(nèi)早期即夭折流產(chǎn)，

4、存活者有明顯的智能落后，生長(zhǎng)發(fā)育障礙和多發(fā)畸形，常伴有先天性心臟病;有特殊面容：眼間距寬，外眼角上斜，口常半張舌常伸出口外。 二.染色體變異的類型 患者體細(xì)胞缺少一條X染色體，染色體組型為：44+0+X。（1）個(gè)別染色體的數(shù)目變化實(shí)例性腺發(fā)育不全（特納氏綜合征）染色體數(shù)目的變異 特征：身高、體重落后，手、足背明顯浮腫，頸側(cè)皮膚松弛，無(wú)生育能力。1.外觀表現(xiàn)為女性，但性腺發(fā)育不良，沒(méi)有生育能力。2.身高、體重落后，手、足背明顯浮腫，頸側(cè)皮膚松弛。 二.染色體變異的類型若減數(shù)分裂兩條13號(hào)染色體不能正常分離含有兩條13號(hào)染色體。沒(méi)有13號(hào)染色體。【知識(shí)鏈接】21三體綜合征的原因若某次級(jí)性母細(xì)胞的1

5、3號(hào)染色體的染色單體不能正常分離含有兩條13號(hào)染色體。沒(méi)有13號(hào)染色體。有1條13號(hào)染色體?！局R(shí)鏈接】21三體綜合征的原因父親或母親減數(shù)分裂異常或減數(shù)分裂異?！局R(shí)鏈接】21三體綜合征的原因以染色體組的形式增加或減少野生馬鈴薯體細(xì)胞含有12對(duì)同源染色體，染色體都是兩兩成對(duì)，也就是說(shuō)含有兩套非同源染色體。其中每套非同源染色體稱為一個(gè)染色體組。染色體數(shù)目的變異（2）成套染色體的數(shù)目變化染色體組野生馬鈴薯染色體組成 二.染色體變異的類型XYXY雄果蠅染色體組圖解一個(gè)染色體組另一個(gè)染色體組染色體組【知識(shí)鏈接】顯微攝影凡是大小形態(tài)相同的分開大小形態(tài)不同的分到一組（同源染色體分開）（都是非同源染色體）2

6、、該細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂，得到的每個(gè)子細(xì)胞中有多少條染色體？子細(xì)胞中有沒(méi)有同源染色體？子細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組？思考：1、該細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組？每組含幾條染色體？10條有2個(gè)4組，每組5條 染色體組【知識(shí)鏈接】（1）根據(jù)染色體形態(tài)判斷：細(xì)胞中同一形態(tài)的染色體有幾條，則含有幾個(gè)染色體組；細(xì)胞中有幾種形態(tài)的染色體，一個(gè)染色體組中就有幾條染色體。3個(gè)4個(gè)1個(gè)4個(gè)3個(gè)染色體組【知識(shí)鏈接】1組2條染色體1組2條染色體1組5條染色體1組2條染色體1組3條染色體4個(gè)2個(gè)2個(gè)2個(gè)1個(gè)（2）根據(jù)分裂圖像判斷：細(xì)胞內(nèi)形狀大小相同的染色體有幾條，就是有幾個(gè)染色體組。染色體組【知識(shí)鏈接】1組2條染色體1組2條染色體1組2條

7、染色體1組2條染色體1組2條染色體（3）根據(jù)“基因型”判斷：同一英文字母（無(wú)論大小寫）出現(xiàn)幾次，就含有幾個(gè)染色體組。有幾種字母出現(xiàn)，一個(gè)染色體組中就有幾條染色體。1個(gè)2個(gè)3個(gè)4個(gè)染色體組【知識(shí)鏈接】1組4條染色體1組3條染色體1組2條染色體1組2條染色體二倍體：由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的個(gè)體。二倍體與多倍體幾乎全部的動(dòng)物和過(guò)半數(shù)以上的高等植物，都是二倍體。染色體數(shù)目的變異（2）成套染色體的數(shù)目變化 二.染色體變異的類型香蕉3n=33馬鈴薯4n=48普通小麥6n=42多倍體：由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上的染色體組的個(gè)體。（有幾個(gè)染色體組就叫幾倍體）植物中很常見，

8、動(dòng)物中極少見。二倍體與多倍體染色體數(shù)目的變異（2）成套染色體的數(shù)目變化 二.染色體變異的類型優(yōu)點(diǎn)： 莖稈粗壯，葉片、果實(shí)和種子都比較大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較多。缺點(diǎn)： 生長(zhǎng)發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低。四倍體番茄的維生素C含量比二倍體的幾乎增加了一倍。四倍體番茄多倍體植株特點(diǎn)：染色體數(shù)目的變異（2）成套染色體的數(shù)目變化二倍體與多倍體二倍體平均粒重6克，四倍體平均粒重10克四倍體草莓 二.染色體變異的類型染色體數(shù)目加倍后的草莓比野生草莓個(gè)頭大多倍體草莓（由配子（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而成。）蜜蜂蜂王工蜂雄蜂由受精卵發(fā)育而來(lái)由卵細(xì)胞發(fā)育而來(lái)代表生物：蜜蜂中的雄蜂蜂王雄蜂工蜂單倍體：由生殖細(xì)胞直接發(fā)育而來(lái)，無(wú)論

9、體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組一律稱為單倍體。染色體數(shù)目的變異（2）成套染色體的數(shù)目變化單倍體 二.染色體變異的類型其性別與染色體的倍數(shù)有關(guān)，雄性為單倍體，雌性為二倍體。蜂王：2n=32雄蜂：n=16工蜂：2n=32染色體數(shù)目的變異（2）成套染色體的數(shù)目變化單倍體 二.染色體變異的類型測(cè)量株高收獲的雌穗細(xì)胞學(xué)鑒定(N=10)染色體數(shù)目的變異（2）成套染色體的數(shù)目變化單倍體特點(diǎn)：與正常植株相比枝葉莖桿弱小，果實(shí)多而小，一般高度不育。由配子發(fā)育而來(lái)的生物個(gè)體，不管含有幾個(gè)染色體組，都只能稱單倍體。 二.染色體變異的類型能否用人工的方式處理植物以獲得多倍體呢？多倍體育種【知識(shí)鏈接】小資料：帕米爾高原的植物

10、65%的種類是多倍體，猜測(cè)可能原因。低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化1實(shí)驗(yàn)原理：用低溫處理植物分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細(xì)胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導(dǎo)致細(xì)胞不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是植物細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生變化。【實(shí)驗(yàn)探究】 秋水仙素（C22H25O6N）是從百合科植物秋水仙的種子和球莖中提取的一種植物堿。秋水仙素【知識(shí)鏈接】 它是白色或淡黃色的粉末或針狀結(jié)晶，有劇毒，使用時(shí)應(yīng)當(dāng)特別注意。低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化2實(shí)驗(yàn)步驟培養(yǎng)不定根低溫誘導(dǎo)待蒜長(zhǎng)出約1cm長(zhǎng)的不定根放入冰箱(4 )培4872 h(2)固定細(xì)胞形態(tài)(3)制作裝片剪取上述根尖0.51 cm放入卡諾氏液

11、中浸泡0.51 h,用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次解離漂洗染色制片(1)誘導(dǎo)培養(yǎng)(4)觀察【實(shí)驗(yàn)探究】解離液（15%HCl和95%酒精1：1混合）清水洗去解離液，防止解離過(guò)度，便于染色改良苯酚品紅染液，使染色體（質(zhì)）著色視野中既有正常的二倍體細(xì)胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞。低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化【實(shí)驗(yàn)探究】3實(shí)驗(yàn)結(jié)論染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞正常細(xì)胞 一.染色體變異2.種類染色體數(shù)目的變異（2）成套染色體的數(shù)目變化多倍體育種三倍體二倍體三倍體因?yàn)樵忌臣?xì)胞中有三套非同源染色體，減數(shù)分裂時(shí)出現(xiàn)聯(lián)會(huì)紊亂，因此不能形成可育的配子。香蕉、三倍體無(wú)子西瓜的果實(shí)中沒(méi)有種子，原因就在于此。二倍體

12、植株經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子中應(yīng)該有幾個(gè)染色體組？一個(gè)染色體組【知識(shí)鏈接】若減數(shù)分裂時(shí)姐妹染色單體未分離，配子中應(yīng)該有幾個(gè)染色體組？可能形成含有兩個(gè)染色體組的配子 減數(shù)分裂異常減數(shù)分裂異常染色體組【知識(shí)鏈接】若該異常配子與正常的配子結(jié)合后發(fā)育成個(gè)體，其體細(xì)胞中應(yīng)該含有幾個(gè)染色體組？三個(gè)這樣的配子與含有一個(gè)染色體組的正常配子結(jié)合發(fā)育成的個(gè)體體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組，稱作三倍體。染色體組【知識(shí)鏈接】若兩個(gè)正常的配子結(jié)合后形成的幼苗受到外界環(huán)境的影響，進(jìn)行有絲分裂時(shí)，姐妹染色單體未分離，則子細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組？四個(gè)由2個(gè)含有兩個(gè)染色體組的配子結(jié)合發(fā)育成的個(gè)體，體細(xì)胞中含有4個(gè)染色體組，稱為四倍體。有絲

13、分裂異常染色體組【知識(shí)鏈接】四倍體的生物可育嗎？一般是可育的染色體組【知識(shí)鏈接】三倍體的生物可育嗎？ 由于原始生殖細(xì)胞中有3套非同源染色體，減數(shù)分裂時(shí)會(huì)出現(xiàn)聯(lián)會(huì)紊亂，不能形成可育的配子。所以三倍體的生物一般不可育。染色體組【知識(shí)鏈接】受精作用減數(shù)分裂減數(shù)分裂減數(shù)分裂一般情況下，二倍體通過(guò)減數(shù)分裂形成的配子只有一個(gè)染色體組。但二倍體的減數(shù)分裂出現(xiàn)錯(cuò)誤，形成含有兩個(gè)染色體組的配子。體細(xì)胞中3個(gè)染色體組三倍體體細(xì)胞中4個(gè)染色體組四倍體受精作用染色體組【知識(shí)鏈接】二倍體授粉二倍體（父本）四倍體（母本）三倍體聯(lián)會(huì)紊亂無(wú)籽西瓜秋水仙素授粉第一年第二年三倍體因?yàn)樵忌臣?xì)胞中有三套非同源染色體，減數(shù)分裂時(shí)出

14、現(xiàn)聯(lián)會(huì)紊亂，因此不能形成可育的配子。刺激子房產(chǎn)生生長(zhǎng)素，促進(jìn)子房發(fā)育為果實(shí)。無(wú)籽西瓜【知識(shí)鏈接】二倍體幼苗2N四倍體植株4N秋水仙素處理染色體加倍二倍體植株2N授粉二倍體植株2N花粉刺激三倍體種子3N三倍體無(wú)子瓜三倍體植株3N發(fā)育第一年第二年無(wú)籽西瓜【知識(shí)鏈接】思考：為什么用一定濃度的秋水仙素溶液滴在二倍體西瓜幼苗的芽尖？芽尖是有絲分裂旺盛的地方，用秋水仙素處理可以抑制細(xì)胞有絲分裂時(shí)形成紡錘體，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，從而得到四倍體植株。獲得的四倍體為什么與二倍體雜交？聯(lián)系第1問(wèn)，能說(shuō)出產(chǎn)生多倍體的基本途徑嗎？雜交可以獲得三倍體植株。用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。有時(shí)可以看到三倍體西瓜有少

15、量發(fā)育不成熟的種子，請(qǐng)推測(cè)產(chǎn)生這些種子的原因？三倍體植株一般不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂形成配子，因此不能形成種子。但是，也有可能在減數(shù)分裂時(shí)形成正常的卵細(xì)胞，從而形成正常的種子，但這種概率特別小。無(wú)籽西瓜【知識(shí)鏈接】方法二：利用生長(zhǎng)素或生長(zhǎng)素類似物處理二倍體植株未受粉的雌蕊，以促進(jìn)子房發(fā)育成無(wú)子果實(shí)，同時(shí)，在花期全時(shí)段要進(jìn)行套袋處理，以避免受粉。無(wú)籽西瓜每年都要制種，很麻煩，有沒(méi)有別的替代方法？方法一：進(jìn)行無(wú)性生殖，將三倍體植株進(jìn)行組織培養(yǎng)獲取大量組培苗，再進(jìn)行移栽；按照一般流程，獲得無(wú)子西瓜需要幾年？2年兩次傳粉的作用有什么不同？第一次雜交，得到三倍體種子。第二次：提供生長(zhǎng)素，刺激子房發(fā)育成果實(shí)

16、。無(wú)籽西瓜【知識(shí)鏈接】秋水仙素處理過(guò)芽尖之后，得到的四倍體植株，整個(gè)植株的所有細(xì)胞都是四個(gè)染色體組嗎？秋水仙素處理后，分生組織分裂產(chǎn)生的莖、葉、花的細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍，變成四個(gè)染色體組；而未處理的如根部細(xì)胞中染色體數(shù)仍為兩個(gè)染色體組；為什么三倍體西瓜沒(méi)有種子?三倍體西瓜進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí),由于聯(lián)會(huì)紊亂,一般不能產(chǎn)生正常配子。不能進(jìn)行受精作用，不能形成種子。無(wú)籽西瓜【知識(shí)鏈接】(1)普通六倍體小麥的形成過(guò)程一粒小麥（AA）擬斯卑爾脫山羊（BB）異源二倍體（AB）（不育）染色體數(shù)目加倍AABB(二粒小麥）（可育）粗山羊草（CC）異源三倍體（ABC）（不育）染色體數(shù)目加倍 普通小麥（AABBCC）三多

17、倍體育種【知識(shí)鏈接】香蕉的祖先為野生芭蕉，個(gè)小而多種子，無(wú)法食用。香蕉的培育過(guò)程如下：野生芭蕉2n有籽香蕉4n加倍野生芭蕉2n無(wú)籽香蕉3n多倍體育種【知識(shí)鏈接】(2)三倍體香蕉的形成過(guò)程普通小麥（6N）黑麥（2N）八倍體小黑麥異源四倍體小黑麥加倍（4N，高度不育）（8N，可育）多倍體育種【知識(shí)鏈接】(3)八倍體小黑麥的形成花藥離體培養(yǎng) + 秋水仙素處理加倍花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗秋水仙素處理純合體優(yōu)良性狀純合體篩選優(yōu)點(diǎn)：獲得的都是純合子，自交后代不會(huì)發(fā)生性狀分離；明顯縮短育種年限。缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，要求技術(shù)高，需要結(jié)合雜交技術(shù)及誘導(dǎo)染色體加倍技術(shù)。單倍體育種【知識(shí)鏈接】(1)育種過(guò)程減數(shù)分裂PAA

18、BBaabbABAbaBabABAABBAbaBabAAbbaaBBaabb花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體秋水仙素處理單倍體幼苗F1 AaBb(2)優(yōu)缺點(diǎn)單倍體育種花藥離體培養(yǎng)P高桿抗病DDTT矮桿感病ddttF1高桿抗病 DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt純合體秋水仙素 需要的矮抗品種第1年第2年P(guān)：高桿抗病 DDTT矮桿感病 ddttF1：高桿抗病 DdTtF2：D_T_D_ttddT_ddttddTT雜交育種第1年第2年第36年 需要的矮抗品種矮抗單倍體育種與雜交育種【知識(shí)鏈接】方法原理原因?qū)嵗齼?yōu)點(diǎn)無(wú)性繁殖有絲分裂遺傳物質(zhì)沒(méi)有發(fā)生改變無(wú)核蜜桔保持優(yōu)良性狀

19、雜交基因重組非同源染色體上的非等位基因自由組合抗倒伏抗銹病小麥組合優(yōu)良性狀；育種時(shí)間最長(zhǎng)，不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 誘變基因突變?nèi)斯な笵NA復(fù)制過(guò)程發(fā)生差錯(cuò)青霉素高產(chǎn)菌株提高變異頻率，出現(xiàn)新性狀；有利變異少，需大量處理供試材料（盲目性大）單倍體染色體倍減秋水仙素處理單倍體使其染色體加倍小麥新品種縮短育種進(jìn)程，得到純合體；技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合 多倍體染色體倍增秋水仙素處理使染色體加倍無(wú)籽西瓜器官大，營(yíng)養(yǎng)成分含量高；只適用于植物，獲得的新品種發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低 基因工程DNA拼接將不同物種的基因拼接在一起抗蟲棉目的性強(qiáng)，打破物種界限；技術(shù)復(fù)雜常見育種方式的比較【知識(shí)鏈接】(1)單倍體的體

20、細(xì)胞中并不一定只有一個(gè)染色體組：如四倍體的配子形成的單倍體的體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組。(2)單倍體并非都不育：二倍體的配子發(fā)育成的單倍體，表現(xiàn)為高度不育；多倍體的配子如含有偶數(shù)個(gè)染色體組，則發(fā)育成的單倍體含有同源染色體能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂并產(chǎn)生后代。(3)單倍體是生物個(gè)體，而不是配子，精子和卵細(xì)胞屬于配子，但不是單倍體?！局R(shí)鏈接】注意事項(xiàng)(4)花藥離體培養(yǎng)單倍體育種：?jiǎn)伪扼w育種一般包括雜交、花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理和篩選4個(gè)過(guò)程，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為花藥離體培養(yǎng)就是單倍體育種的全部。(5)單倍體育種的選擇時(shí)機(jī)：不能選擇特定基因型的花粉，也不能選擇特定基因型的單倍體，因?yàn)榛ǚ?、單倍體不能表現(xiàn)出相關(guān)

21、的性狀，應(yīng)在秋水仙素處理后獲得的純合子中選擇具有所需性狀的個(gè)體。(6)單倍體育種與多倍體育種的操作對(duì)象不同：由于單倍體往往高度不育，育種操作的對(duì)象一般是單倍體幼苗，通過(guò)組織培養(yǎng)得到純合子植株。多倍體育種操作的對(duì)象是正常萌發(fā)的種子或幼苗。缺失、重復(fù)、倒位、易位1、缺失：染色體的某一片段缺失引起的變異（同一條染色體上）染色體結(jié)構(gòu)的變異的類型： 二.染色體變異的類型abcdef實(shí)例：貓叫綜合征病因 ：人的5號(hào)染色體某一片段缺失引起癥狀 ：患兒頭小，圓月臉不對(duì)稱，呈驚恐狀；兩眼距離較遠(yuǎn)，眼角下斜，耳位低下，生長(zhǎng)發(fā)育遲緩，存在嚴(yán)重的智力障礙，哭聲輕而音調(diào)高，像貓叫而得名。 二.染色體變異的類型實(shí)例：果蠅缺刻翅的形成病因 ：癥狀 ：果蠅正常翅果蠅缺刻翅缺失、重復(fù)、倒位、易位2、重復(fù)：增加（重復(fù)）染色體中增加某一片段引起變異。例如：果蠅棒狀眼的形成染色體結(jié)構(gòu)的變異的類型： 二.染色體變異的類型abcdefb正常眼棒狀眼棒狀眼正常眼缺失、重復(fù)、倒位、易位3、倒位：染色體的某一片段位置顛倒引起的變異（同一條染色體上）。例如：果蠅的正常翅與卷翅；人9號(hào)染色體倒位習(xí)慣性流產(chǎn)，染色體結(jié)構(gòu)的變異的類型： 二.染色體變異的類型abcdefbcde正常翅卷翅正常翅卷翅缺失、重復(fù)、倒位、易位4、易位：染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上引起變異。例如：果蠅花斑眼的形成；某