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人教版（2019）必修二
第5章 基因突變及其他變異
第2節 染色體變異
第2課時
認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程，認同實驗技術在證明DNA是遺傳物質中的作用（科學思維、社會責任）
舉例說明什么是單倍體
01
概述單倍體育種的方法及原理
02
學習目標
03
辨別不同類型的染色體結構變異
男
男
情境導入
雜 交 水 稻
資料
中國雜交水稻的育種栽培技術是國際一流的。雜交水稻在目前國家糧食安全中扮演重要角色，中國人口大概一半吃稻米，一半是吃以小麥為主的面食，水稻稻米中大概一半是雜交水稻，另外一半是常規水稻。所以雜交水稻產量的增加解決了中國許多人的吃飽問題。
單倍體及單倍體育種
01
染色體結構的變異
02
目錄
單倍體及單倍體育種
在生物體細胞中，染色體數目不僅可以成倍地增加，還可以成套地減少。
受精卵
2n=32
蜂王（雌性）
工蜂（雌性）
雄蜂 n=16
2n=32
蜂王
卵
n=16
減數分裂
受精作用
持續獲得蜂王漿
獲得普通蜂蜜
未受精的卵
單倍體
單倍體及單倍體育種
在生物體細胞中，染色體數目不僅可以成倍地增加，還可以成套地減少。
工蜂(2n=32)
（♀性腺未發育）
雄蜂（n=16）
精子
（n=16）
受精卵
（2n=32）
卵細胞（n=16）
蜂王(2n=32)
（♀性腺發育成熟）
減數
分裂
假減數
分裂
工蜂(2n=32)
（只吃3天蜂王漿）
蜂王(2n=32)
（一直吃蜂王漿）
不受精直接發育
單倍體
單倍體及單倍體育種
一、單倍體
1.概念：由配子發育而來，體細胞染色體數目與本物種配子染色體數目相同。
2.原理：染色體變異
高稈：D 矮稈：d 抗病：T 不抗病：t
現有純合的高稈抗病的小麥（DDTT）和矮稈不抗病的小麥（ddtt），怎樣得到矮稈抗病的優良品種（ddTT）？
用遺傳圖解表示出來。
單倍體及單倍體育種
P
高桿抗病
矮桿不抗病
DDTT
ddtt
×
↓
高桿抗病
DdTt
F1
↓
F2
高桿抗病
9 D_T_
高桿不抗病
3 D_tt
矮桿抗病
3 ddT_
矮桿不抗病
1 ddtt
（淘汰）
（淘汰）
（保留）
（淘汰）
多次自交選種
矮桿抗病
ddTT
雜交
自交
選種
多次自交選種
優良性狀的純合體
雜交育種
純種既抗倒伏又抗條銹病（ddTT）的小麥育種過程

第1年
第2年
第3-6年
單倍體及單倍體育種
花藥
單倍體幼苗
DDTT DDtt ddTT ddtt
花藥離
體培養
秋水仙
素處理
DdTt
DT Dt dT dt
單倍體育種
純種既抗倒伏又抗條銹病（ddTT）的小麥育種過程
雜交
高桿抗病
矮桿不抗病
DDTT
ddtt
×
DT Dt dT dt
正常植株
第1年
第2年
操作復雜
能明顯縮短育種年限
產物全為純合子
優
缺
單倍體及單倍體育種
思考：
1.玉米是二倍體，體細胞中含有20條染色體。由離體的玉米花粉直接發育成的個體體細胞中含有多少條染色體？該個體是單倍體還是二倍體？
含有10條染色體；該個體是單倍體。
2.普通小麥是六倍體，體細胞中有幾個染色體組？其配子中有幾個染色體組？
體細胞中有6個染色體組；其配子中有3個染色體組。
由普通小麥的配子發育而成的個體，體細胞中有3個染色體組；
3.由普通小麥的配子發育而成的個體，體細胞中有幾個染色體組？該個體是幾倍體？
該個體是單倍體。
單倍體及單倍體育種
二、二倍體、多倍體、單倍體的比較
項目 二倍體 多倍體 單倍體
概念 體細胞中含有2個染色體組的個體 體細胞中含有3個或3個以上染色體組的個體 體細胞的染色體數目與本物種配子染色體數目相同的個體
發育起點 一般為受精卵 一般為受精卵 未受精的配子
染色體組的數目 2個 ≥3個 不確定
性狀表現 正常 莖稈粗壯，葉片、果實、種子較大，營養豐富 植株矮小，高度不育
單倍體及單倍體育種
三、判斷二倍體、多倍體、單倍體的方法
單倍體及單倍體育種
注意
花藥離體培養≠單倍體育種
單倍體育種一般包括：雜交、花藥離體培養、秋水仙素處理和篩選 4個過程。
單倍體育種的選擇時機
不能選擇特定基因型的花粉，因為花粉不能表現出相關性狀，應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體。
單倍體育種與多倍體育種的操作對象不同
①由于單倍體往往高度不育，育種操作的對象一般是單倍體幼苗，通過組織培養得到純合子植株。
②多倍體育種操作的對象是正常萌發的種子或幼苗。
1
2
3
單倍體及單倍體育種
01
染色體結構的變異
02
目錄
染色體結構的變異
貓叫綜合征患者
貓叫綜合征是人的5號染色體部分缺失引起的遺傳病因為患兒哭聲輕，音調高，很像貓叫而得名。貓叫綜合征患者的生長發育遲緩，而且存在嚴重的智力障礙。
染色體結構的變異還有哪些類型呢？
染色體結構的變異
一、類型
1.缺失：
染色體的某一片段缺失引起變異。例如果蠅缺刻翅的形成。
正常翅
缺刻翅
基因數目減少
結果：
2.重復：
染色體中增加某一片段引起變異。例如果蠅棒狀眼的形成。
正常眼
棒狀眼
基因數目增加
結果：
染色體結構的變異
3.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的變異，例如果蠅花斑眼的形成。
基因排列順序變化
結果：
正常眼
花斑眼
正常翅
卷翅
基因排列順序變化
結果：
染色體某一片段位置顛倒引起變異，例如果蠅卷翅的形成。
4.倒位：
染色體結構的變異
二、易位和互換的區別
圖解
區別 位置
原理
觀察
發生于非同源染色之間
發生于同源染色體的非姐妹染色單體之間
染色體結構變異
基因重組
可在顯微鏡下觀察到
在顯微鏡下觀察不到
染色體易位
染色體互換
染色體結構的變異
辨析
下圖為顯微鏡觀察的變異雜合子染色體聯會異常現象，通過圖示辨析染色體結構變異的類型。
缺失 重復 易位 倒位
染色體結構的變異
三、結果
染色體結構上的缺失、重復、易位和倒位
染色體上的基因數量、排列順序的改變
生物性狀的改變（變異）
四、影響
大多數染色體結構變異對生物體是不利的，甚至導致生物體死亡。
染色體結構的變異
五、基因突變、基因重組和染色體變異的比較
項 目 基因突變 基因重組 染色體變異
本 質
發生時期
觀 察
適用范圍
產生結果
共同點 基因結構的改變
基因的重新組合
染色體結構或數目發生變化
DNA復制時期
減數分裂Ⅰ
減數分裂 、有絲分裂
光學顯微鏡下無法觀察
光學顯微鏡下無法觀察
光學顯微鏡下可以觀察
任何生物
真核生物、有性生殖
真核生物
產生新的基因
只改變基因型
基因“數量”上發生變化
都是可遺傳的變異
染色體結構的變異
六、染色體結構變異和基因突變的比較
項目 基因突變 染色體結構變異
變化實質 基因發生堿基的替換、增添或缺失 染色體上的基因片段缺失、重復、倒位及易位
對象 堿基 基因
結果 基因中堿基的排列順序改變 基因數目或排列順序改變
鏡檢 不可見 可見
課堂小測
1.單倍體生物的體細胞染色體數應是( )
A.只含一個染色體 B.只含一個染色體組
C.染色體數是單數 D.含本物種配子染色體數
解析：A、單倍體生物的體細胞中染色體數是該物種體細胞中染色體數的一半，未必只有一個染色體組，A錯誤；B、單倍體的體細胞中可以含有1個或幾個染色體組，B錯誤；C、單倍體的體細胞中染色體數是不一定是單數，C錯誤；D、單倍體是具有體細胞染色體數為本物種配子染色體數的生物個體，D正確。
D
課堂小測
2.中國人要把飯碗牢牢握在自己手中。下圖是我國研究人員培育矮稈抗病新品種小麥的兩種方案，其中①②③為方案一，①④⑤為方案二。下列相關敘述錯誤的是( )
A.方案一為單倍體育種 B.過程③常用秋水仙素處理
C.方案二依據的原理是基因重組 D.與方案一相比，方案二能明顯縮短育種年限
解析：分析題圖可知，方案一包括①②③，其中②為花藥離體培養，因此可判斷方案一為單倍體育種，A正確；方案一為單倍體育種，該過程中花藥離體培養后得到的植株是單倍體，還需要用秋水仙素處理使其染色體數目加倍，因此③常用秋水仙素處理，B正確；分析題圖可知，方案二為雜交育種，雜交育種能使位于同一物種不同品種中的多個優良性狀集中在一個個體上，其原理是基因重組，C正確；方案一為單倍體育種，方案二為雜交育種，方案一能明顯縮短育種年限，D錯誤。
D
課堂小測
3.嬰兒痙攣癥是一種嬰幼兒時期嚴重的癲癇綜合征，研究發現患兒14號染色體部分片段重復，其中重復區域包含FOXG1基因。據此推測嬰兒痙攣癥形成的原因屬于( )
A.基因突變 B.染色體結構變異
C.基因重組 D.染色體數目變異
解析：染色體結構變異中的重復是指染色體增加了某一片段，嬰兒痙攣癥患兒14號染色體部分片段重復，其中重復區域包含FOXG1基因，這屬于染色體結構變異中的重復，B正確。
B
課堂小測
4.果蠅花斑眼的形成機制如下圖所示，這種變異屬于( )
A.缺失 B.倒位 C.交叉互換 D.易位
解析：據題圖分析可知，一條染色體的基因def所在片段和另一條染色體的基因kl所在片段進行了交換，而這兩條染色體是非同源染色體，因此，圖示為染色體結構變異中的易位，ABC錯誤，D正確。
D
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