染色体变异及其应用

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1、城头城头高级中学欢迎您高级中学欢迎您授课人：王升友授课人：王升友一、染色体结构的变异二、染色体数目的变异三、染色体变异在育种上的应用第三节第三节 染色体变异及其应用染色体变异及其应用第三章第三章 遗传和染色体遗传和染色体？2222条染色体条染色体3333条染色体条染色体 病因：常染色体变异病因：常染色体变异, 21, 21号染色体比正常人多了一条。号染色体比正常人多了一条。他叫胡一舟，生于他叫胡一舟，生于19781978年。大年。大家亲切地叫他舟舟，他是个家亲切地叫他舟舟，他是个“可爱的天才指挥家可爱的天才指挥家”，先天智，先天智力障碍（力障碍（2121三体综合征）患者三体综合征）患者。猫叫综

2、合症猫叫综合症症状：两眼症状：两眼距离较远，距离较远，耳位低下，耳位低下，生长发育缓生长发育缓慢，存在慢，存在着严重的智着严重的智力障碍。患力障碍。患儿哭声轻，儿哭声轻，音调高，很音调高，很像猫叫。像猫叫。5号染色体缺失号染色体缺失一、染色体结构的变一、染色体结构的变异异1.1.概念：染色体结构的改变，使排列在染色体上概念：染色体结构的改变，使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的改变。状的改变。3.3.类型：缺失、重复、倒位、易位。类型：缺失、重复、倒位、易位。2、原因：、原因： 染色体断裂以及断裂后片段不正常的重新连接。（1）

3、缺失）缺失染色体缺失引起的疾病染色体缺失引起的疾病猫叫综合征患者猫叫综合征患者（2）重复）重复（3）倒位）倒位（4）易位）易位非同源染色体之非同源染色体之间的片段交换间的片段交换染色体结构的改变会导致染色体上基因的染色体结构的改变会导致染色体上基因的数目数目或或排列顺序排列顺序发生改变，从而导致性状发生改变，从而导致性状的变异。的变异。大多数染色体结构的变异对生物体是大多数染色体结构的变异对生物体是不利不利的，有时甚至导致生物体的，有时甚至导致生物体死亡死亡。3、后果：、后果：4、特点：、特点： 频率频率很低很低5、诱导因素：、诱导因素：电离辐射电离辐射、病毒感染病毒感染或或化学物质化学物质诱

4、导。诱导。二、染色体数目变异（二）整倍性变异：以染色体组数目成倍增（二）整倍性变异：以染色体组数目成倍增 加或减少。加或减少。（一）非整倍性变异：个别染色体数目的增加一）非整倍性变异：个别染色体数目的增加 或减少或减少（一）非整倍性变异：个别染色体增加或减少（一）非整倍性变异：个别染色体增加或减少1 1、实例：、实例： 2、形成原因：、形成原因：（1）减）减分裂后期，个别分裂后期，个别同源染色体同源染色体没有分开。没有分开。（2）减）减分裂后期，个别分裂后期，个别姐妹染色单体姐妹染色单体分开后移分开后移向细胞同一极。向细胞同一极。21三体综合征（多三体综合征（多1条条21号染色体）号染色体）性

5、腺发育不全综合征（性腺发育不全综合征（XO）先天性睾丸发育不全综合征（先天性睾丸发育不全综合征（ XXY）XYY综合征综合征减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期同源染色体不分离同源染色体不分离减数第二次分裂后期姐妹减数第二次分裂后期姐妹染色单体移向一极染色单体移向一极（二）、整倍性变异：（二）、整倍性变异：以染色体组的形式成以染色体组的形式成 倍增加或减少倍增加或减少雌果蝇雌果蝇雄果蝇雄果蝇1、染色体组：、染色体组：减数减数分裂分裂二倍体二倍体 一个染色体组中无同源染色体（互为非同源染色体），形态和功能各不相同； 一个染色体组携带着控制生物生长的全部遗传信息。（1）概念：）概念：（2）特点：）

6、特点：（3）染色体组数的判断：）染色体组数的判断：细胞中的一组细胞中的一组非同源染色体非同源染色体，它们，它们在形态和功能上各不相同，但是携在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫一个染色体组色体，叫一个染色体组例例1：以下各图中，各有几个染色体组？：以下各图中，各有几个染色体组？4个个2个个3个个5个个1个个根据染色体形态判断：细胞内形态相同的根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组染色体有几条，则含有几个染色体组例例2：以下基因型，所代表的生物染

7、色体组数：以下基因型，所代表的生物染色体组数分别是多少分别是多少?（1）Aa _ （2）AaBb _（3）AAa _（4）AaaBbb _（5）AAAaBBbb _（6）ABCD _2个个2个个3个个3个个 4个个1个个根据基因型判断：在细胞内或生物体的基根据基因型判断：在细胞内或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次，因型中，控制同一性状的基因出现几次，则含有几个染色体组则含有几个染色体组例3、韭菜的体细胞中含有32条染色体，这32条染色体有8种形态结构，则韭菜细胞中含有几个染色体组？根据染色体的数目和染色体的形态数来推算：根据染色体的数目和染色体的形态数来推算：染色体组数目染色体组数

8、目=染色体数染色体数/染色体形态数染色体形态数由由受精卵受精卵发育而成，体细胞中含发育而成，体细胞中含有有两个两个染色体组的个体。染色体组的个体。几乎几乎全部动物，全部动物，过半数过半数的高等植物。的高等植物。1 1、二倍体：、二倍体：概念：概念：存在：存在：（2N）2 2、多倍体：、多倍体： 概念：概念： 由由受精卵受精卵发育而成，体细胞中含有发育而成，体细胞中含有三个三个或或三个以上三个以上染色体组的个体。染色体组的个体。（kN）存在：存在： 主要是植物，动物极少见。主要是植物，动物极少见。（三）（三）整倍性变异：整倍性变异：以染色体组的形式成倍增加以染色体组的形式成倍增加 或减少或减少形

9、成原因：形成原因：特点特点( (植物植物) ) ：茎杆粗壮；叶片、果实和种子都比较大；糖类和蛋白质等营养物质的含量增加。 一般认为，当植物体的内外环境发生骤变时，一般认为，当植物体的内外环境发生骤变时，正在分裂的细胞中的正在分裂的细胞中的纺锤体可能受到破坏纺锤体可能受到破坏，已经，已经复制的染色体不能分配到细胞两极，细胞也就不复制的染色体不能分配到细胞两极，细胞也就不能分裂成两个子细胞，于是形成了染色体组加倍能分裂成两个子细胞，于是形成了染色体组加倍的细胞。的细胞。有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂3、单倍体：、单倍体： 概念：概念： 由由配子配子直接发育而成，体细胞中含本直接发育而成，体细胞中

10、含本物种配子染色体数目的个体。物种配子染色体数目的个体。存在存在特点特点( (植物植物) ) ：植株植株弱小弱小，高度不育高度不育动物：动物：植物：植物：如如雄蜂雄蜂偶尔出现偶尔出现（k/2N） 方法：方法： 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 实例：实例： 三倍体无子西瓜的培育1、多倍体育种：、多倍体育种：三、染色体变异在育种上的应用三、染色体变异在育种上的应用（原理：能够抑制纺锤体的形成（原理：能够抑制纺锤体的形成,导致染色体导致染色体不分离不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍）从而引起细胞内染色体数目加倍） 原理：原理： 优点：优点： 可培育出自然界中没有的可培育出自然界中没有的新品种新品

11、种，且，且培育出的植物培育出的植物器官大器官大，产量高产量高，营养营养丰富丰富 。 缺点：缺点： 结实率低，成熟迟（结实率低，成熟迟（晚熟晚熟）染色体变异染色体变异2、单倍体育种：、单倍体育种：实例：实例：花粉花粉(药药)秋水秋水仙素仙素正常纯合子正常纯合子单倍体幼苗单倍体幼苗离体离体培养培养优点：优点：后代是后代是纯合子纯合子，明显，明显缩短了育种年限缩短了育种年限。缺点：缺点：技术较复杂技术较复杂方法：方法：花粉花粉( (药药) )离体培养离体培养原理：原理：染色体变异染色体变异矮杆抗病水稻的培育矮杆抗病水稻的培育杂交育种多倍体育种单倍体育种方法原理优点缺点3 3、育种方法小结：、育种方法

12、小结：杂交杂交用秋水仙素处理用秋水仙素处理萌发的种子或幼萌发的种子或幼苗苗花药花药( (粉粉) )离体培养离体培养基因重组基因重组染色体变异染色体变异染色体变异染色体变异方法简便方法简便可培育出新种，可培育出新种，器官大，产量高，器官大，产量高，营养丰富营养丰富后代都是纯合子，后代都是纯合子，明显缩短育种年限明显缩短育种年限要长年限选要长年限选择才可获得择才可获得结实率低，成结实率低，成熟迟（熟迟（晚熟晚熟）技术较复杂技术较复杂低温诱导植物染色体数目的变化原理原理 用低温处理植物分生组织细胞，能够用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺抑制纺锤体的形成锤体的形成，以至影响染色体被被拉向两极，细，

13、以至影响染色体被被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。色体数目发生变化。材料用具材料用具 洋葱或大葱、蒜（均为二倍体，体细胞中的染洋葱或大葱、蒜（均为二倍体，体细胞中的染色体数为色体数为1616），培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，），培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，剪刀，显微镜显微镜，载玻片，盖玻片，载玻片，盖玻片，冰箱冰箱，卡诺氏液卡诺氏液，改良改良苯酚品红染液苯酚品红染液，体积分数为，体积分数为15%15%的盐酸溶液，体的盐酸溶液，体积分数为积分数为95%95%的酒精溶液。的酒精溶液。实验生物必修生物必修2

14、方法步骤方法步骤1 1、将洋葱或（大葱、大蒜）放在装满清水的广口瓶上，让、将洋葱或（大葱、大蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待洋葱长出约洋葱的底部接触水面。待洋葱长出约1cm1cm的不定根时，将整的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室内（个装置放入冰箱的低温室内（44），诱导培养），诱导培养36h36h。2 2、剪取诱导处理的根尖、剪取诱导处理的根尖0.5-1cm0.5-1cm，放入卡诺氏液中浸泡，放入卡诺氏液中浸泡0.5-0.5-1h1h，以，以固定细胞的形态固定细胞的形态，然后用体积分数为，然后用体积分数为95%95%的酒精冲洗的酒精冲洗2 2次。次。3 3、制作装片，包

15、括：、制作装片，包括：解离解离、漂洗漂洗、染色染色和和制片制片4 4个步骤，具个步骤，具体操作方法与实验体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂观察植物细胞的有丝分裂”相同。相同。4 4、先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。视野中既有、先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。生物必修生物必修2 秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相

16、似之处？倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？结论结论低温能诱导植物染色体数目发生变化。低温能诱导植物染色体数目发生变化。讨论讨论 都能抑制纺锤体的形成都能抑制纺锤体的形成, ,导致染色体不导致染色体不分离分离, ,从而引起细胞内染色体数目加倍。从而引起细胞内染色体数目加倍。生物必修生物必修2研究性学习研究性学习： 探究探究低温诱导低温诱导染色体加倍染色体加倍。生物必修生物必修22N4N胚胚: 3N秋水仙素处理秋水仙素处理2N2N3N2N三倍体无子西瓜的培育三倍体无子西瓜的培育返回返回第一年第一年第二年第二年 种植种植 种植种植 传粉传粉传粉刺激传粉刺激果实发育果实发育3N果皮、种果皮、种皮：

17、皮：4N染色体染色体联会紊乱联会紊乱无生殖细胞形成无生殖细胞形成生物必修生物必修2普通小麦普通小麦 黑麦黑麦6N2NF13N+N（异源异源多倍体，多倍体，不育不育）秋水仙素处理秋水仙素处理小黑麦小黑麦6N+2N（异源异源多倍体，多倍体，可育可育）八倍体小黑麦的培育八倍体小黑麦的培育返回返回生物必修生物必修2花粉花粉单倍体单倍体纯合二倍体纯合二倍体优良品种优良品种返回返回离体离体培养培养人工诱导人工诱导染色体加倍染色体加倍选择选择生物必修生物必修2 例：在水稻中，高杆例：在水稻中，高杆(D)(D)对矮杆对矮杆(d)(d)是显性，抗病是显性，抗病(R)(R)对不抗对不抗病病(r)(r)是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻ddrr和纯合高杆抗病水和纯合高杆抗病水稻稻DDRR两个品种两个品种, ,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻ddRR ，应该怎么做？，应该怎么做？P DDRR ddrrF1DdRr配子配子DR Dr dR dr花粉花粉(药药)离体培养离体培养幼苗幼苗DR Dr dR dr秋水仙素处理秋水仙素处理DDRR DDrr ddRR ddrr正常植株正常植株（单倍体）（单倍体）（纯合子）（纯合子）高杆高杆抗病抗病高杆高杆不抗病不抗病矮杆矮杆抗病抗病矮杆矮杆不抗病不抗病生物必修生物必修2