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(共32張PPT)
5.2 染色體變異
第1課時
能舉例說明單倍體育種與多倍體育種的方法。
03
02
能夠概述二倍體、多倍體、單倍體的概念。
01
能夠舉例說出染色體數目變異的類型 。
作為野生植物的后代，許多栽培植物的染色體數目卻與它們的祖先大不相同，如馬鈴薯和香蕉：
野生祖先種馬鈴薯
（多種顏色）
栽培品種馬鈴薯
（一般都為黃色）
野生祖先種 栽培品種
（馬鈴薯）
野生祖先種香蕉
（有籽）
栽培品種香蕉
（無籽）
野生祖先種 栽培品種
（香蕉）
生物種類 體細胞染色體數/條 體細胞非同源染色體/套 配子染色體數/條
馬鈴薯 野生祖先種 24 2
栽培品種 48 4
香蕉 野生祖先種 22 2
栽培品種 33 3
12
24
11
異常
因為香蕉栽培品種體細胞中染色體數目是33條，減數分裂時染色體聯會紊亂，不能形成正常配子，無法形成受精卵，進而無法形成種子。
3.還能提出什么問題？發揮想象作出假設？
討論：
2.為什么我們平時吃的香蕉沒種子？
1.根據所學減數分裂知識，完成表格。
普通香蕉無法形成種子，它是怎樣形成的？如何繁殖下一代？
野生香蕉 染色體數22
普通香蕉 染色體數33
能形成種子的植物細胞中，染色體數目一定是偶數嗎？
減數分裂和受精作用，能夠使生物體親子代間的染色體數目保持穩定。
馬鈴薯和香蕉的染色體數目為什么與它們的野生祖先有很大差別呢
在自然界，像馬鈴薯和香蕉這樣的例子還有很多，這充分說明了生物界的復雜性。
生物界如果只有穩定，而沒有變化，又何來多樣性和進化呢
2n
減數分裂
2n
母本
n
卵細胞
減數分裂
父本
2n
n
精子
受精卵
子代
2n
一、染色體變異
染色體結構變異
染色體數目變異
2.類型：
體細胞或生殖細胞內染色體數目或結構的變化，叫染色體變異。
1.概念：
個別染色體數目的增加或減少
以染色體組（一套完整的非同源染色體）為基數成倍地增加或減少
3.區別
分子水平的變異，光鏡下不可見。
細胞水平的變異，光鏡下可見。
基因突變
基因重組
染色體變異
正常果蠅：2n=8
增加1條
減少1條
舉例：21三體綜合征、超雄綜合征、女性特納氏綜合征
1.個別染色體的增加或減少
思考：根據所學知識回答：形成個別染色體的增加或減少原因是什么呢？
唐氏綜合征/21三體綜合征
病因：21號同源染色體由2條增為3條。
癥狀：智力低下，發育遲緩，眼間較寬，外眼角上斜，口常半張，舌外伸，又叫伸舌樣癡呆。
二、染色體的數目變異
女性特納氏綜合征
病因：少了一條X染色體（X0）
癥狀：先天性卵巢發育不全綜合征，身體矮小，肘外翻，頸部皮膚松弛為蹼頸。外觀雖表現為女性，但卵巢發育不良，乳房不發育，無生育能力。
超雄綜合征
病因：多了一條Y染色體（XYY）
癥狀：身材特別高，易于興奮，自我克制力差，易產生攻擊行為，有狂暴傾向。
任務一：根據減數分裂染色體變化過程，分析21-三體綜合征形成的原因？
減數第一次分裂后期21號同源染色體未分離
減數第二次分裂后期姐妹染色單體分離后移向細胞的同一極
正常（8）
增加一套（12）
減少一套（4）
2.以一套完整的非同源染色體為基數成倍地增加或成套地減少
兩套
在大多數生物的體細胞中，染色體都是兩兩成對的，也就是說含有兩套非同源染色體。每套非同源染色體稱為一個染色體組。
染色體組的特征：
1） 一組非同源染色體
2） 染色體的形態、大小、功能各不相同
3） 含有該物種生長、發育、遺傳、變異的全套遺傳信息
三套
兩套
一套
1.根據染色體的形態判斷染色體組的數量，并完成表格。
項目
染色體組數
每個染色體組內染色體數
3
3
2
3
1
4
4
2
2
2
細胞中同一形態的染色體有幾條，則含有幾個染色體組；
細胞中有幾種形態的染色體，一個染色體組中就有幾條染色體。
方法一：根據染色體形態判斷
染色體組數的判斷
2. 根據基因型判斷染色體組數。
染色體組數：
4
2
3
1
二倍體？
同一英文字母（無論大小寫）出現幾次，就含有幾個染色體組。
有幾種字母出現，一個染色體組中就有幾條染色體。
方法二：根據基因型判斷
玉米2N=20
貓咪2N=38
（1）二倍體：
受精卵發育而來，體細胞中含有兩個染色體組的個體。
在自然界中，幾乎全部動物和過半數的高等植物都是二倍體。
人類2N=46
二倍體形成原因：
受精作用
2n
受精卵
雌配子
n
減數分裂
2n
二倍體(♂)
雄配子
n
減數分裂
2n
二倍體(♀)
3.二倍體與多倍體
(2)多倍體
由受精卵發育而來，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體
菊花 六倍體
葡萄 三/四倍體
四倍體番茄
例：四倍體葡萄的果實比二倍體的大得多；四倍體番茄的維生素C含量比二倍體的幾乎增加了一倍。
普通小麥 六倍體
優點：莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的
含量都有所增加。
多倍體在植物中很常見，在動物中極少見。
缺點：發育遲緩，結實率低。
2n
二倍體(♀)
2n
二倍體(♂)
受精作用
3n
受精卵
雄配子
n
減數分裂
發育
3n
三倍體
有絲分裂
2n
異常雌配子
減數分裂
出錯
4n
四倍體(♀)
2n
二倍體(♂)
受精作用
3n
受精卵
雄配子
n
減數分裂
發育
3n
三倍體
有絲分裂
2n
雌配子
減數分裂
可育嗎？
不可育，原始生殖細胞中有三套非同源染色體，減數分裂會出現聯會紊亂
多倍體形成原因：
三倍體因為原始生殖細胞中有三套非同源染色體，減數分裂時出現聯會紊亂，因此不能形成可育的配子。
四倍體可以通過減數分裂形成含有兩個染色體組的配子
香蕉、三倍體無子西瓜的果實中沒有種子，原因就在于此。
多倍體能產生配子嗎？
4.單倍體
由配子直接發育而來，體細胞中的染色體數目與本物種配子染色體數目相同的個體。
（1）概念：
（2）成因：
蜜蜂
蜂王
工蜂
雄峰
由受精卵發育而來
二倍體
由卵細胞發育而來單倍體
（3）代表生物：蜜蜂中的雄蜂
蜂王 雄蜂 工蜂
32條 16條 32條
由配子（如卵細胞、花粉等）直接發育而來的個體。
單倍體生物的體細胞中一定只含有一個染色體組嗎？
（4）特點
植株長得弱小
一般高度不育
含偶數個染色體組：可育
含奇數個染色體組：高度不育
原因：體細胞染色體組數一般為奇數，當其進行減數分裂形成配子時，由于同源染色體聯會紊亂，不能產生正常的配子。
單倍體、二倍體、多倍體的比較
項目 單倍體 二倍體 多倍體
概念
發育起點
染色體組的數目
性狀表現
由配子發育而來，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
由受精卵發育而來，體細胞中含有2個染色體組的個體
由受精卵發育而來，體細胞中含有3個或3個以上染色體組的個體
未受精的配子
受精卵
受精卵
不確定（是正常體細胞染色體組數目的一半）
2個
3個或3個以上
植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）
莖稈粗壯，葉片、果實、種子較大，營養豐富，但發育遲緩，結實率低
正常（作為單倍體、多倍體的參照物）
【核心歸納】
1.表型正常的雙親生出了一個染色體組成為“13三體綜合征”的孩子，經測定形成患者的受精卵是由一個異常配子和一個正常配子組合而成的。對此現象的分析錯誤的是（ ）
A．患者的13號染色體不是正常的2條，而是3條
B．患者的雙親都有提供異常配子的可能
C．該變異來自基因的自由組合，可用顯微鏡觀察
D．異常配子的產生既可能發生在減數分裂Ⅰ時，也可能發生在減數分裂Ⅱ時
C
2.下列是對a~d所示的生物體細胞圖中各含有幾個染色體組的敘述,正確的是（ ）
A.a圖細胞中含有三個染色體組,該個體是單倍體
B.b圖細胞中含有三個染色體組,該個體未必是三倍體
C.c圖細胞中含有四個染色體組,該個體是四倍體
D.d圖細胞中含有四個染色體組,該個體一定是四倍體
B
1.多倍體育種
（1）方法：
（2）處理對象：
（3）原理：
Ⅰ低溫處理，
Ⅱ秋水仙素誘發。
目前常用、最有效
萌發的種子或幼苗。
抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍。
染色體數加倍
染色體復制
著絲粒分裂
細胞無法正常分裂
無紡綞絲牽引
三、人工誘導多倍體與單倍體
探討無子西瓜的培育過程
如圖是三倍體無子西瓜的培育過程圖解。據圖回答下列問題：
雜交
三倍體
（母本）
（父本）
聯會紊亂
無子西瓜
第一年
第二年
三倍體植株
芽尖細胞正在進行有絲分裂，當秋水仙素作用于正在分裂的細胞時，能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍。
1．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？
雜交
三倍體
（母本）
（父本）
聯會紊亂
無子西瓜
第一年
第二年
三倍體植株
四倍體西瓜植株作母本產生的雌配子中含有兩個染色體組。四倍體植株與二倍體植株雜交可獲得三倍體植株。
2．四倍體西瓜植株作母本產生的雌配子中含有幾個染色體組？獲得的四倍體植株為何要與二倍體雜交？
雜交
三倍體
（母本）
（父本）
聯會紊亂
無子西瓜
第一年
第二年
三倍體植株
促進子房發育成果實。
3.在無子西瓜培育的過程中用二倍體給三倍體傳粉的目的是什么？
4．三倍體無子西瓜的果實中沒有種子的原因是什么？
三倍體西瓜的原始生殖細胞中有三套非同源染色體，減數分裂時出現聯會紊亂，不能形成可育的配子。
雜交
三倍體
（母本）
（父本）
聯會紊亂
無子西瓜
第一年
第二年
三倍體植株
三倍體在進行減數分裂時有可能形成了正常的卵細胞，從而形成正常的種子，但這種概率特別小。
5．有時可以看到三倍體西瓜中有少量發育并不成熟的種子，請推測產生這些種子的原因。
6．無子西瓜每年都要制種，很麻煩，有沒有別的替代方法？
進行無性繁殖，將三倍體西瓜植株進行組織培養獲得大量的組織苗，再進行移栽。
單倍體植株高度不育
2.單倍體育種
花藥(或花粉）離體培養、秋水仙素處理幼苗
（1）原理：
染色體數目變異
（2）方法：
減數
分裂
DDTT
×
ddtt
DT
dT
Dt
dt
DT
DDTT
dT
Dt
dt
ddTT
DDtt
ddtt
花藥離體培養
秋水仙素處理幼苗
DdTt
P
F1
配子
單倍體幼苗
純合子
（3）過程：
用高桿抗鹽堿(DDTT)和矮桿不抗鹽堿 (ddtt)小麥品種，快速培育矮桿抗鹽堿小麥，嘗試寫出培育過程。
花藥離體培養
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（純合）
秋水仙素
單倍體育種
P
高桿抗鹽堿
DDTT
×
矮桿不抗鹽堿
ddtt
F1
高桿抗鹽堿
DdTt
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
雜交育種
矮抗

需要的純合矮抗品種
連續
第1年
第2年
第3-6年
高桿抗鹽堿
DDTT
×
矮桿不抗鹽堿
ddtt
高桿抗鹽堿
DdTt
DT
Dt
dT
dt
單倍體植株
第1年
第2年
DT
Dt
dT
dt
需要的純合矮抗品種
(4)優點：單倍體育種能明顯縮短育種年限，子代均為純合子。
(1)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，不能簡單地認為花藥離體培養就是單倍體育種的全部。
(2)可遺傳的變異≠可育：三倍體無子西瓜、騾子、二倍體的單倍體等均表現“不育”，但它們均屬于可遺傳的變異——其遺傳物質已發生變化，若將其體細胞培養為個體，則可保持其變異性狀——這與僅由環境引起的不可遺傳變異有著本質區別。
【核心歸納】
3．下列有關單倍體、二倍體及多倍體的敘述，正確的是（　 ）
A．用秋水仙素處理單倍體植株后一定獲得二倍體
B．單倍體的體細胞可能含有三個或三個以上染色體組
C．三倍體西瓜雜交不能產生后代，所以是不可遺傳的變異
D．用低溫處理某二倍體植株后獲得的個體，其細胞都有四個染色體組
B
4．下圖為三倍體無子西瓜的培育過程。有關分析錯誤的是(　　)

A．無子西瓜是由四倍體植株和二倍體植株雜交產生的
B．三倍體無子西瓜培育的原理是染色體數目變異
C．三倍體植株不能進行細胞分裂，不能形成種子
D．秋水仙素能抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成
C

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