資源簡介

(共29張PPT)
第一節 染色體變異及其應用
第三章 生物的變異
第2課時
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）
問題1: 作為野生植物的后代，栽培品種馬鈴薯和它們的祖先顏色卻大不相同，這是為什么呢？
問題2: 作為野生植物的后代，為什么平時吃的香蕉是沒有種子的？
課前引入
在育種工作中，傳統的雜交育種方法一直受到重視。在遺傳學上，雜交育種是將兩個或多個品種的優良性狀通過雜交集中在一起，再經過選擇和培育獲得新品種的方法。
染色體變異在育種上得到廣泛應用
先雜交再自交選育
連續自交，不斷淘汰不良性狀，獲得優良性狀，直到不發生性狀分離為止。
染色體變異在育種上得到廣泛應用
染色體變異是染色體結構和數量變異的統稱。在植物育種中，人們常常利用染色體數量變異來育種。
實例：
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）？
單倍體育種
優點：能明顯縮短育種年限，得到的植株是純合子
4N（四倍體）
配子
2N
（2個染色體組）
花藥離體培養
某植物
個體
它是幾倍體？
單倍體
原因：由配子（如卵細胞、花粉等）直接發育而成。
單倍體生物的體細胞中一定只含有一個染色體組嗎？
染色體變異在育種上得到廣泛應用——單倍體育種
花藥離體培養：
單倍體植株
單倍體植株特點
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
秋水仙素
多倍體植株
雄配子
染色體變異在育種上得到廣泛應用——單倍體育種
連續
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
高桿抗病
DDTT
×
矮桿感病
ddtt
F1
高桿抗病DdTt
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
雜交育種
矮抗

需要的純合矮抗品種
第1年
第2年
第3~6年
高桿抗病
DDTT
×
矮桿感病
ddtt
高桿抗病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
染色體變異在育種上得到廣泛應用——單倍體育種
使位于不同個體的優良性狀集中到一個個體上（“集優”），操作簡單；
育種時間長
基因重組
原理：
方法：
缺點：
優點：
雜交育種
雜交→自交→篩選，連續自交，直到不再發生性狀分離為止；
明顯縮短育種年限，自交后代不發生性狀分離；
操作復雜，需與雜交育種配合
染色體數目變異
單倍體育種
花藥離體培養→單倍體幼苗→秋水仙素處理單倍體幼苗→染色體數目加倍的純合體；
雜交育種和單倍體育種比較總結
概括：培育三倍體無子西瓜的關鍵步驟有哪些？
分析 三倍體西瓜沒有種子的原因。
推理 根據上述無子西瓜的培育過程，推理自然環境下形成三倍體香蕉的過程。
二倍體
授粉
二倍體
（父本）
四倍體
（母本）
三倍體
聯會紊亂
無子西瓜
秋水仙素
授粉
第一年
第二年
染色體變異在育種上得到廣泛應用——多倍體育種
染色體變異在育種上得到廣泛應用——多倍體育種
秋水仙素處理
使染色體數量加倍
AA
AAAA
AA
AAA
AAA
傳粉刺激果實發育
染色體聯會紊亂
秋水仙素處理正在萌發的(二倍體）幼苗或者種子
AA
(受精)
AA
培育三倍體無子西瓜的關鍵步驟有哪些
第一次傳粉：雜交獲得三倍體種子
第二次傳粉：刺激子房發育成果實
三倍體西瓜沒有種子的原因
三倍體減數分裂染色體聯會紊亂
傳粉刺激子房（來自母本)發育為果實，但是沒有種子（受精卵）。
染色體變異在育種上得到廣泛應用——多倍體育種
根據上述無子西瓜的培育過程,推理自然環境下形成三倍體香蕉的過程。
在自然界中,當環境因素發生驟變(如干旱、低溫)時,正在分裂的細胞中,紡錘體有可能受到破壞,已經復制的染色體不能分配到兩個子代細胞中,于是就形成了染色體組加倍的細胞。這樣,多倍體植株就可能自發產生。
染色體變異在育種上得到廣泛應用——多倍體育種
染色體變異在育種上得到廣泛應用——多倍體育種
在自然界中，當環境因素發生驟變時，正在分裂的細胞中，紡錘體有可能受到破壞，已經復制的染色體不能封分配到兩個子代細胞中，于是就形成了染色體組加倍的細胞。這樣，多倍體植株就可能自發產生。例如，在自然環境下，二倍體一粒小麥和二倍體麥草雜交后，雜交后代經過染色體數量加倍，再與麥草雜交，雜交后代再經過染色體數量加倍和長期演變，成為現在栽培的普通小麥。
14
14
×
7+7
28
加倍
多倍體育種 單倍體育種
原理
常用 方法
優點
缺點
染色體數量變異
染色體數量變異
低溫或秋水仙素處理萌發的種子或幼苗
莖桿粗壯，葉片、果實、種子大，營養成分含量高
①明顯縮短育種年限
①適用于植物，在動物方面難以開展
②得到的植株都是純合體
②發育延遲，結實率低
①方法復雜，要與雜交育種配合
②成活率較低，成本高
花藥離體培養，然后人工誘導染色體數量加倍，形成純合子
染色體變異在育種上得到廣泛應用——多倍體育種
四倍體番茄的維生素C含量比二倍體的幾乎增加了一倍。
四倍體水稻平均粒重10克
二倍體平均粒重6克
優點
①莖稈粗壯；
②葉片、果實和種子都更大；
③糖類和蛋白質等營養物質的含量更高。
④具有耐寒、耐旱、抗病等優良性狀。
染色體變異在育種上得到廣泛應用——多倍體育種
鐵皮石斛的花和莖都可以入藥
低溫能誘導染色體數量加倍嗎？
提出問題
蠶豆；培養皿、濾紙、紗布、燒杯、鑷子、剪刀、載玻片、蓋玻片、顯微鏡、冰箱；質量分數為15%的鹽酸、體積分數為95%的乙醇溶液、質量濃度為0.02gmL的龍膽紫溶液、卡諾氏固定液等。
實驗器材和試劑
課外探究：低溫誘導染色體數量加倍
低溫能誘導染色體數量加倍。
作出假設
課外探究：低溫誘導染色體數量加倍
1~6
設計與實施實驗
低溫能誘導染色體數量加倍。
結果與分析
1.實驗原理
(1)低溫處理:低溫處理植物的____________,
能夠抑制________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______。
(2)染色體染色:
染色體容易被__________染成深色,用質量濃度為0.01 g/mL的______溶液染色。
分生組織細胞
紡錘體
加倍
堿性染料
甲紫
課外探究：低溫誘導染色體數量加倍
常用方法有哪些？
低溫
4條、2對
染色體復制
著絲點自動斷裂
如果前期無紡錘體形成
細胞不能分裂成兩個子細胞
______染色體組
_________染色體
2個
______染色體組
_________染色體
8條、4對
4個
影響染色體被拉向兩極
染色體數目加倍
人工誘導多倍體的方法
課外探究：低溫誘導染色體數量加倍
形成紡錘體
內外因素的影響下
不形成紡錘體
細胞分裂異常，導致子細胞染色體加倍
X
X
X
X
X
X
X
X
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
v
細胞分裂正常，染色體平均分配到兩個子細胞中
課外探究：低溫誘導染色體數量加倍
常用方法有哪些？
低溫
秋水仙素處理法的具體做法是什么？原理又是什么？
方法：用秋水仙素處理萌發的種子 或幼苗。
原理：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兩極，從而引起細胞內染色數目加倍。染色體數目加倍的細胞繼續進行有絲分裂，將來就可能發育成多倍體植株。
為什么要處理萌發的種子或幼苗，處理成熟的植株可以不？
秋水仙素的作用對象是____________________，成熟的植株大多細胞不進行有絲分裂。
正在有絲分裂的細胞
時期：
有絲分裂前期
秋水仙素處理
課外探究：低溫誘導染色體數量加倍
人工誘導多倍體的方法
固定細胞
制作裝片
觀察
誘導培養
待蒜長出約___cm長的不定根時，將_________放入冰箱冷藏室內，誘導培養________h；
1
整個裝置
48-72
取材：剪取誘導處理的根尖_____cm，
固定：放入_________中浸泡______h，以____________，
沖洗：然后用_____________________沖洗____次；
0.5-1
卡諾氏液
0.5-1
固定細胞形態
體積分數為95%的酒精
2
將蒜（或洋蔥）在冰箱冷藏室內（__℃）放置一周；取出后，將蒜放在裝滿清水的容器上方，讓蒜的底部接觸水面，于室溫（約____℃）進行培養；
4
25
課外探究：低溫誘導染色體數量加倍
固定細胞
制作裝片
觀察
誘導培養
包括______、______、______、_______4個步驟；
解離
漂洗
染色
制片
解離目的：
漂洗目的：
染色目的：
制片目的：
用藥液使組織中的細胞相互分離開來
洗去藥液，防止解離過度
甲紫溶液或醋酸洋紅液能使染色體著色
使細胞分散開來，有利于觀察
解離3一5min
漂洗約10min
甲紫溶液染色3-5min
壓片
課外探究：低溫誘導染色體數量加倍
固定細胞
制作裝片
觀察
誘導培養
低溫誘導 72 h
對照
先用________尋找染色體形態好的分裂象；視野中既有__________________，也有__________________________；確認某個細胞發生染色體數目變化后，再用________觀察。
低倍鏡
正常的二倍體細胞
染色體數目發生改變的細胞
高倍鏡
課外探究：低溫誘導染色體數量加倍
試劑 使用方法 作用
卡諾氏液 將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1 h 固定細胞形態
體積分數為95%的酒精 沖洗卡諾氏液處理過的根尖 洗去卡諾氏液
與質量分數為15%的鹽酸等體積混合，浸泡經固定處理的根尖 解離根尖細胞
清水 漂洗解離后的根尖約10 min 洗去解離液
甲紫溶液 把漂洗干凈的根尖放進盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色體著色
實驗中幾種試劑的使用方法和作用
結構變異 ：缺失 、重復、易位、倒位
染色體變異
數目變異
個別增減 （例：21三體綜合征）
成倍增減
染色體組
概念：含個體發育全部基因的一組非同源染色體
分類
二倍體：由受精卵發育來，含兩個染色體組的個體
概念：由受精卵發育，含三個以上染色體組
多倍體
特點：器官較大、營養豐富，但發育延遲，結實率低
應用：多倍體育種（例：無籽西瓜、香蕉、小麥）
成因：低溫誘導或秋水仙素使染色體加倍
概念：配子（生殖細胞）直接發育來的個體
成因：未經受精的配子直接發育而成
應用：單倍體育種
特點：植株一般長得弱小、高度不育
單倍體
課堂小結
隨堂小測
下列表示某種農作物①和②兩種品種分別培育出④⑤⑥三種品種,根據上述過程,回答下列問題:
隨堂小測
⑴ 用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ稱為_______,方法Ⅱ稱為 _________,由Ⅰ和 Ⅱ培育⑤所依據的原理是 。
⑵ 用③培育出④的常用方法Ⅲ是____________ _ ,由④培育成⑤的過程中用化學藥劑_________處理④的幼苗,方法Ⅲ和Ⅴ合稱為_______育種。其優點是__________________。
⑶ 由③培育出⑥的常用方法是 。形成的⑥叫_________。依據的原理是 。
雜交
自交
基因重組
花藥離體培養
秋水仙素
單倍體
明顯縮短育種年限
用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗
多倍體
染色體數目變異
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