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(共27張PPT)
第1節 染色體變異及其應用
第2課時 染色體變異在育種上得到廣泛應用
能夠闡明二倍體、多倍體、單倍體的概念。
能夠闡述染色體變異在育種上的應用。
蜂王
雄蜂
工蜂
1.單倍體：由生殖細胞直接發育而來，無論體細胞中含有幾個染色體組一律稱為單倍體。
一、單倍體、二倍體、多倍體
（1）成因：由配子（如卵細胞、花粉等）直接發育而成。
（2）代表生物：蜜蜂中的雄蜂
1.單倍體：由生殖細胞直接發育而來，無論體細胞中含有幾個染色體組一律稱為單倍體。
單倍體
（3）特點：枝葉莖桿弱小，果實多而小，一般高度不育。
人的染色體組成
（性染色體不同）
2.二倍體：由受精卵發育而成，體細胞中含有2個染色體組的個體。（幾乎全部動物、大多數高等植物）
3.多倍體：由受精卵發育而來，體細胞中有三或三個以上染色體組的生物，統稱為多倍體。
代表生物：在植物中很常見，動物中極少見。
香蕉(三倍體）、馬鈴薯（四倍體）普通小麥（六倍體）
個體是單倍體還是幾倍體，關鍵看什么？
由受精卵而來，體細胞含幾個染色體組就是幾倍體
由配子而來，無論含幾個染色體組都是單倍體
是否經過受精作用
思考：體細胞中有3個染色體組的個體，一定是三倍體嗎？
不一定。可能是三倍體，也可能是單倍體
多倍體可育嗎？
具有偶數染色體組的多倍體植物，在減數分裂中，若染色體能夠配對，一般是可育的。
具有奇數染色體組的多倍體植物，在減數分裂中染色體不能正常配對（聯會紊亂），是不可育的。
多倍體植株的特點：
二倍體葡萄
四倍體葡萄
在自然界，幾乎全部動物和過半數的高等植物都是二倍體。多倍體在植物中很常見，在動物中極少見。
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。
二倍體草莓
四倍體草莓
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
由受精卵發育而成，體細胞中含有2個染色體組的個體
由受精卵發育而成，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）
二倍體、多倍體、單倍體
為什么平時吃的香蕉是沒有種子的
三倍體因為原始生殖細胞中有三套非同源染色體，減數分裂時同源染色體聯會紊亂，因此不能形成可育的配子。
三倍體西瓜
概念：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。
1.雜交育種
育種原理： 基因重組
缺點：雜交育種的過程可能很緩慢。
二、染色體變異在育種上得到廣泛應用
2.單倍體育種
花藥
單倍體幼苗
染色體加倍得到正常純合植株
人工誘導
用秋水仙素處理
離體培養
（2）過程：
（1）原理：
染色體（數目）變異
（3）誘導染色體數目加倍的方法：
低溫處理或化學試劑（常用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗）；秋水仙素作用的機理是抑制分裂前期紡錘體的形成
2.單倍體育種
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
連續
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
優點：
缺點：
操作復雜，需與雜交育種配合
明顯縮短育種年限，
快速獲得純合體植株。
低溫誘導、秋水仙素（目前常用、最有效）處理萌發的種子或幼苗。
①原理：
②方法：
染色體（數目）變異
3.多倍體育種——無籽西瓜的培育
③機理：
秋水仙素只影響紡錘體的形成，不影響著絲粒的分裂；
低溫處理和秋水仙素誘發的原理是一樣的；
主要作用于細胞分裂的前期
④作用時期
抑制紡錘體的形成，導致著絲粒分裂后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。
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
多倍體形成的原因：細胞分裂中紡錘體的形成受阻
X
X
X
X
X
X
X
X
v
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v
v
v
v
細胞分裂正常，染色體平均分配到兩個子細胞中
二倍體西瓜幼苗
二倍體西瓜幼苗
秋水仙素處理
二倍體西瓜植株
四倍體西瓜植株
♀
♂
聯會紊亂
三倍體西瓜種子
無子西瓜
雜交
授粉
×
自然長成
二倍體西瓜植株
第一年
第二年
三倍體西瓜植株
用二倍體花粉：刺激子房發育為果實。
3.多倍體育種——無籽西瓜的培育
為什么三倍體西瓜、三倍體香蕉是無籽的？
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。
圖示利用二倍體西瓜獲得三倍體無籽西瓜的培育過程
1、為什么用一定濃度的秋水仙素滴在二倍體西瓜幼苗的芽尖？
：
無子西瓜的培育
二倍體
雜交
三倍體
第一年
第二年
四倍體
二倍體
♀
♂
聯會紊亂
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，能夠抑制分裂前期紡錘體的形成，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。
：
無子西瓜的培育
二倍體
雜交
三倍體
第一年
第二年
四倍體
二倍體
♀
♂
聯會紊亂
2、四倍體西瓜植株做母本產生的雌配子中含有幾個染色體組？獲得的四倍體西瓜為何要與二倍體雜交？
雌配子中含有二個染色體組；
與二倍體雜交可獲得三倍體植株。
圖示利用二倍體西瓜獲得三倍體無籽西瓜的培育過程
3、兩次傳粉的作用相同嗎？
第一次傳粉：獲得三倍體種子
第二次傳粉：促進子房發育成果實
4、四倍體植株上結的西瓜是無籽西瓜嗎？
：
無子西瓜的培育
二倍體
雜交
三倍體
第一年
第二年
四倍體
二倍體
♀
♂
聯會紊亂
四倍體植株上結的四倍體西瓜三倍體種子的有籽西瓜。
三倍體植株結的西瓜是無籽西瓜。由于三倍體原始生殖細胞中有3套非同源染色體，減數分裂時會出現聯會紊亂，不能形成可育的配子。
圖示利用二倍體西瓜獲得三倍體無籽西瓜的培育過程
低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
用低溫處理植物的分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導致細胞不能分裂成兩個子細胞。
1. 實驗原理：
2. 方法步驟：
探究與實踐:
①將蒜/洋蔥在冰箱冷藏室內（4℃）放置一周。取出后將蒜/洋蔥放在裝滿清水的容器上方，讓它的底部接觸水面，于室溫（約25℃）培養。待蒜/洋蔥長出約1cm長的不定根時，將整個裝置放入冰箱冷藏室內，誘導培養48～72h。
②剪取誘導處理的根尖0.5～1cm，放入卡諾氏液中浸泡0.5～1h。
（卡諾氏液：固定細胞的形態），然后用體積分數為95%的酒精沖洗2次。
③制作裝片（同有絲分裂實驗）
解離：鹽酸和酒精混合液（1：1混合），目的是使組織中的細胞相互分離開來。
漂洗：清水漂洗，目的是洗去藥液，防止解離過度。
染色：用甲紫（龍膽紫）或醋酸洋紅溶液對染色體染色。
制片：放在載玻片上，加清水并用鑷子把根尖弄碎，蓋上蓋玻片，用拇指輕輕地按壓蓋玻片完成制片。
低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
探究與實踐:
④觀察
先用低倍鏡尋找染色體形態好的分裂象；視野中既有染色體數目發生改變的細胞，也有正常的二倍體細胞；
確認某個細胞發生染色體數目變化后，再用高倍鏡觀察；
①在顯微鏡下觀察到的細胞已經死亡，不能持續觀察到細胞中染色體的數量變化。
②選材只能是分生區細胞，不能進行細胞分裂的細胞不會出現染色體數量的變化。
③著絲粒分裂與紡錘體無關，沒有紡錘體的牽引著絲粒也能正常分裂。
④低溫處理和秋水仙素處理原理相同，都抑制紡錘體的形成，都發生在有絲分裂的前期，使細胞分裂停止在后期，染色體數量加倍。
【注意事項】
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
體積分數為95%的酒精 沖洗用卡諾氏液處理的根尖
質量分數為15%的鹽酸 與體積分數為95%的酒精等體積混合，作為解離液
蒸餾水 浸泡解離后的根尖約10 min
甲紫（龍膽紫）或醋酸洋紅 把漂洗干凈的根尖放進盛有改良苯酚品紅染液的玻璃皿中染色3～5 min
實驗中各種溶液的作用
固定細胞形態
洗去卡諾氏液
使組織中的細胞相互分離開來
洗去藥液，防止解離過度
使染色體著色
1．秋水仙素在誘導產生多倍體過程中的作用是（ ）
A.促進染色體的復制 B.抑制細胞壁的形成
C.干擾紡錘體的形成 D.使染色體配對紊亂
C
2．二倍體黑麥與六倍體普通小麥雜交產生的 F1 代的體細胞具有（ ）
A.兩個染色體組 B.三個染色體組
C.四個染色體組 D.八個染色體組
C
3.如圖是八倍體小黑麥培育過程(A、B、D、E各表示一個染色體組)。據圖回答下列問題：
(1)普通小麥的配子中含有__個染色體組，黑麥配子中含__個染色體組，雜交后代含__個染色體組。
(2)普通小麥和黑麥雜交后代不育的原因是____________。必須用_________使染色體數量加倍，加倍后含___個染色體組，加倍后可育的原因是_______________________，這樣培育的后代是______(填“同源”或“異源”)八倍體小黑麥。
3
1
4
無同源染色體
秋水仙素
8
具有同源染色體，能聯會
異源

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