学生第5章第2节染色体变异.ppt

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1、第2节 染色体变异,高中生物学(人教版)遗传与进化第5章 基因突变及其他变异,基因突变和染色体变异的区别,基因突变：染色体上某一个位点上基因的改变，光学显微镜下不可见。,可用显微镜直接观察到的比较明显的染色体变化。,染色体变异：,类型,染色体结构变异,染色体数目变异,个别染色体增减,染色体成倍增减,21三体综合征染色体组型图,猫叫综合征染色体组型图,生物的变异,之染色体变异,先天性愚型（21三体综合征）45条XY（47条）,性腺发育不良（特纳氏综合征）44条XO（45条）,无 籽 西 瓜,无籽西瓜体细胞染色体数（33）普通西瓜体细胞染色体数（22）,染色体畸变,染色体结构变异染色体数目变异,染

2、色体变异,染色体结构变异,染色体数目变异,21三体综合征,无籽西瓜,整倍数目改变,猫叫综合征,缺失,重复,倒位,易位,个别数目改变,染色体结构变异示意图 P85,染色体的某一片段缺失,消失,1、缺失,果蝇缺刻翅的形成,染色体结构的变异,如果失去的基因是显性的，同源染色体上保留下来的是隐性的，这一本来不能显出的隐性性状就能显出来。,指一条染色体断裂而失去一个片段，这个片段上的基因也随之丢失。在人类遗传中,五号染色体缺失导致猫叫综合症.,“猫叫综合症”是人的5号染色体部分缺失引起的遗传病，病儿生长发育迟缓，头部畸形，哭声奇特，皮纹改变等特点，并有智能障碍，而其最明显的特征是哭声类似猫叫。,染色体中

3、增加某一片段,重复,、重复,果蝇棒状眼的形成,果蝇的卵圆眼和棒状眼,野生型：卵圆眼,变异型：棒状眼,染色体的某一片段移接到另一条 非同源染色体 上,3、易位,夜来香的变异,移接,染色体的某一片段位置颠倒,4、倒位,颠倒,染色体结构变异,一、缺失：染色体丢失了一个片段，位于这个片段上的基因也随之发生丢失。（末端缺失、中间缺失）遗传学效应：猫叫综合症（5号染色体短臂缺失）慢性骨髓性白血病：（22号染色体长臂缺失了一 大段）二、重复：一个染色体上某一片段出现两份或两份以上的现象。使位于这些片段上的基因多了一份或几份。,三、倒位：在同一染色体上同时出现两处断裂，中间的片段倒转1800重新连接起来，使基

4、因排列的顺序颠倒，造成染色体上基因顺序的重排。四、易位：一个染色体的一段移接到另一非同源染色体的臂上的结构变异。,染色体结构变异,染色体上基因的数目或排列顺序改变,生物性状的变异,多数不利,染色体结构的变异导致生物变异的原因是什么？,空气污染、水中含氟量、饮酒、社会经济状况等因素均可能导致染色体异常的胚胎发生。另据资料显示，环境污染及接触有害物质、饮酒、吸烟等均可造成精子、卵子畸形，是产生先天愚型和先天性畸形的重要诱因。,资料,二、染色体数目变异,非整倍体变异整倍体变异,整倍体改变：染色体数目的变化是以染色体组为单位而增减。非整倍体改变：通常以二倍体（2n）染色体数作为标准，在这个基础上增减个

5、别几条染色体。,染色体数目的变异,（一）非整倍体变异(个别 染色体数目增加或减少),先天性愚型（21三体综合征）45条XY（47条）,症状：身体矮小，肘外翻，颈部皮肤 松弛 为蹼颈，外观为女性但乳房不 发育,无生育能力。,症状：智力低下，发育迟缓，眼间较宽，外眼角上斜，口常半张，舌外伸，又叫伸舌样痴呆。,性腺发育不良（特纳氏综合征）44条XO（45条）,减数第一次分裂,减数第二次分裂,第一次分裂时的不分离是同源染色体没分开.,第二次分裂时的不分离是姐妹染色体没分开.,这还有什么不一样吗？,我们再把它们带上基因来看！请你说出它们的不一样,等位基因没分离!,复制的基因没分离!,受精卵,三体,单体,

6、无籽西瓜体细胞染色体数（33）普通西瓜体细胞染色体数（22）,还有西瓜体细胞染色体数（44）,非整倍体改变,1.单体：二倍体中缺少了一条染色体，成为单体（2n1）2.缺体：双体缺了一对同源染色体（2n2）3.双单体：缺两条非同源染色体（2n1 1）4.三体：2n15.四体：2n26.双三体：2n11,人类染色体数目异常和疾病,先天愚型：多了一条小的第21号染色体，故此病又称为21三体综合症。（高龄母亲）Patau综合征：13三体综合征:病症：小头、兔唇、先天性心脏病、严重智力迟钝。Edwards综合征：18三体严重畸形，出生后不久死亡，平均年龄仅为71天。,1、染色体组,（二）整倍体变异(染色

7、体组增加或减少),()雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体？,答：和，和，和，X和Y。,()果蝇的精子中有哪几条染色体？()精子中这些染色体之间是什么关系？,答：、X或、Y,答：它们是非同源染色体,()如果将果蝇的精子中的染色体看成一个染色体组，那么果蝇的体细胞中有几个染色体组？,答：两个染色体组,思考?,几条染色体？几对同源染色体？几对常染色体？几对性染色体？,条,4 对,对,对,两种精子中的染色体分别是,雄果蝇的的两个配子染色体图,和,和,染色体组:,在细胞中，在形态和功能各不同的一组非同源染色体具有控制一种生物生长发育，遗传和变异的全部的信息。这样的一组染色体，叫做一个染色体组。,2.以

8、下选项表示生物个体的基因型，请大家根据下列个体的基因型判断一下该个体有几个染色体组：A.Aa B.AaBb C.Aaa D.AAaBBb E.AB,小结：,1.染色体组是指某种生物的一套完整的非同源染色体，即染色体组中肯定没有同源染色体。因此,2.染色体组中无等位基因,染色体组数等 于一组同源染色体中染色体 的个数,因此染色体组数等于该个体 基因型中控制同一性状的基 因的总数。,1.分析图中有几个染色体组,A B C D,思考,3个,2个,5个,4个,要构成一个染色体组应具备以下条件：1、一个染色体组中不含有同源染色体。2、一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。3、一个染色体组中

9、含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。,在细胞中，在形态和功能各不同的一组非同源染色体具有控制一种生物生长发育，遗传和变异的全部的信息。这样的一组染色体，叫做一个染色体组。,染色体组的判断,染色体组数目的判断,1 2 3 4 5 6 7 8 9,二倍体,普通甜菜,四倍体甜菜,三倍体甜菜,请判断下列细胞中个有几个染色体组,1、根据染色体形态判断 细胞内形态、大小相同的染色体有几条，则该细胞中就含有几个染色体组。如下图所示，细胞中每种形态相同的染色体有4条，则此细胞中含有4个染色体组。,染色体组数目的判断,2、根据染色体的数目和染色体的形态数推算染色体组的数目染色体数目/染色体形态数例如：

10、玉米体细胞中有20条染色体，分为10种形态，则染色体组的数目为2组。注意：含性染色体的按特例处理。,染色体组数目的判断,3、根据基因型判断 在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次，该细胞或生物体就含有几个染色体组，如基因型为AaaaBBbb的细胞或生物体含有4个染色体组。,染色体组数目的判断,基因型为AaaaBBbb,整倍体变异(染色体组增加或减少),一倍体：只有一个染色体组的细胞或个体。二倍体：含有两个染色体组的细胞或个体。多倍体：超过两个染色体组的细胞或个体。单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。,对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看什么？,关键看它是

11、由受精卵发育而成的个体，还是由配子发育而成的个体。由受精卵发育而成的个体叫几倍体，由配子发育而成的个体叫单倍体。,Q：一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？,一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。,比较项目,生物种类,14,1,二倍体,六倍体,21,56,8,4,6,二倍体：,由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组。,多倍体：,体细胞中含有三个或三个以上染色体组。,体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。,单倍体：,类型：几乎全部动物和过半的高等动物,类型：被 子植物33%，怕米尔高原65%的种类是多倍体,二倍体、多倍体、单倍体的比较,小结：,由受精卵发育而来的个体，含有几

12、个 染色体组就是几倍体。,2.由配子直接发育而成的生物个体，不管 含有几个染色体组，都只能称为单倍体。,受精卵,受精卵,配子,个,n个,n个,常见二倍体,二倍体,由受精卵发育而成的个体，体细胞含有两个染色体组叫二倍体。,如人，果蝇，玉米绝大部分的动物和高等植物都是二倍体,常见多倍体,体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体称为单倍体,单倍体植株特点,弱小，且高度不育,单倍体育种的措施和优点,二倍体植株,花药离体培养,单倍体植株,人工诱导染色体加倍,恢复回二倍体植株,明显缩短育种年限,（纯合体）,自交,纯合体,单倍体的概念由配子发育而来，体细胞中含有本物种配子的染色体数目的个体。,形成原因:1.自

13、然条件:由有性生殖细胞（如卵、花粉等）直接发育而成.如蜜蜂中的雄峰;2.人工条件:一般利用花粉离体培养获得;如单倍体玉米,小麦.,特点:植株弱小,高度不育.,对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看什么？,关键看它是受精卵发育成的，还是配子直接发育而成的。由受精卵发育成的个体叫几倍体，由配子发育而成的个体叫单倍体。,单倍体育种过程,普通植株,减数 分裂,花粉,花药离 体培养,单倍体幼苗,秋水仙 素处理,纯合子幼苗,筛选所需的品种,DDTT,DdTt,花药离 体培养,DT Dt dT dt 幼苗,秋水仙 素处理,DDTT DDtt ddTT ddtt,筛选所需的品种,ddtt,DT Dt dT dt

14、,特点：,明显缩短育种年限、子代都是纯合子,原理：植物组织培养,生长瘦弱，高度不孕，单倍体又有什么用？,不过，我们不是可以用秋水仙素处理使它的染色体加倍吗！,其实，单倍体育种应该叫单倍体加多倍体联合育种才对！,单倍体育种的方法一般常用“花药离体培养法”,A具有不同优点的品种杂交,B取F1的花药用组织培养的方法进 行离体培养，形成单倍体植株。,C用秋水仙素使单倍体染色体加倍,D选取符合要求的个体作种,下面以利用高茎皱粒豌豆和矮茎圆粒豌豆培育高茎圆粒豌豆为例说明单倍体育种方法：,纯合高圆DDTT,加倍,单倍体育种的优点,1、所培育的种子为绝对纯种；2、可大大减少工作量并缩短育种周期。,人工诱变+单

15、倍体育种,优点：当年就可以培育出优良新品种！,可通过单倍体育种和常规杂交育种比较，理解单倍体育种的优点。,最好能把常规杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种作个横向比较。,单倍体育种过程（两个步骤）：,花药离体培养,人工诱导染色体数目加倍,优点：迅速获得纯系植株，明显缩短育种年限,单倍体育种,多倍体育种,多倍体植物有生长旺盛，各器官粗壮，种子少或不产生种子的特性。凡是不以种子为收获目标的植物都可以考虑进行多倍体育种。,观赏或用材植物,某些水果,非种子农作物,多倍体特点:,优:植株、果实、种子等粗大，营养物质含量高缺:生长发育延迟,结实率低。（注意与杂交种区分开）,染色体数目加倍后的草莓（上

16、）野生状态下的草莓（下）,案例片段：自古以来，西瓜都是有种子。在炎热的夏季，当人们大嚼味甜多汁的西瓜以消暑解渴之际，却不得不频频地吐出西瓜子，实有厌烦之感。因此，人们早就渴望获得无子西瓜，以除美中不足。但是，这种奇想能够实现吗？,多倍体育种实例P89：,三倍体无籽西瓜,多倍体育种,三倍体无子西瓜培 育 过 程,思考：三倍体植株为什么不能形成种子？,三倍体西瓜联会紊乱，不能产生正常的配子。,用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗得到四倍体西瓜；,用二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交，得到三倍体的西瓜种子。,三倍体西瓜的雌蕊授以二倍体西瓜的花粉后子房能发育成西瓜，但其中的胚珠因没有正常的卵细胞而不能发育成种子。,三

17、倍体无籽西瓜的培育,例、香蕉的培育,香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下：,秋水仙素的作用：,秋水仙素能够抑制细胞分裂时纺锤丝的形成，但不影响染色体复制和着丝粒分裂，这样复制后的染色体不能向细胞的两极移动，不能被分配到两个子细胞中去。着丝粒分裂后，由一条染色体形成的两条染色体共存于一个细胞中，使分生细胞染色体数目加倍。当秋水仙素被除掉后，细胞在染色体加倍的基础上恢复正常的有丝分裂过程，最终长成多倍体的组织、器官和植株。,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,将种子发芽，芽靠芽倒插在培养皿中，将芽浸在秋水仙素溶液中，用湿纱布包裹根部防止根干枯。这样处理仅使芽染色体加倍，根部不

18、受影响，利于幼苗生长。一般采用0.10.4的浓度处理12天。处理成株的顶芽、腋芽的生长点时，可用浸透0.10.4的秋水仙素溶液的棉球放在生长点处，若处理时间长，应注意添加药液，一般23天后去掉棉球。幼苗处理方法是，当幼苗两片子叶展平时，将秋水仙素溶液用滴管滴在生长点处，每天滴2次。,多倍体育种,原理：温度的骤变、适当浓度的秋水仙素能在不影响细胞活力的条件下抑制纺锤体生成或破坏纺锤体。导致染色体复制且着丝点分裂后不能分配到两个细胞中，从而使细胞内的染色体数目加倍。,秋水仙素的作用时期,细胞分裂前期,多倍体形成的原因,自然成因：受外因或内因的影响，有丝分裂过程时纺锤体形成受破坏，染色体数目加倍,特

19、点：茎杆粗壮，叶片、果实和种子都大，糖类和蛋白质含量高，但发育迟缓，结实率低,帕 米 尔 高 原,据统计,帕米尔高原上的植物65%以上是多倍体。,人工诱导多倍体的方法,秋水仙素处理萌发种子或幼苗,低温处理,如：无籽西瓜的培育,人们种植的西瓜有三种：普通西瓜为二倍体，个小籽多，重量一般在三公斤以下；大西瓜为四倍体，个大籽小，重量可达五公斤以上；无籽西瓜为三倍体，个大无籽。,为什么不用生长素类似物生产无子西瓜？,从理论上来说，用生长素类似物是能得到无子西瓜的，但在实践中没有意义。因为利用生长素等生产过程中难以控制，果实的甜度和营养远不如三倍体无子西瓜，还有部分珠被硬化，所以实践中不采用。而无子番茄

20、的生产是由于大棚中的温度影响，使雌蕊不育，不得不用生长素而为之。,其它多倍体植物,甘蔗是三倍体。最早的野生甘蔗就像芦苇又细又短且开花结籽。这种野生甘蔗发生自然加倍形成四倍体甘蔗，四倍体甘蔗与野生甘蔗自然杂交，就形成了现在的甘蔗。,甘薯、马铃薯等以无性繁殖为主的作物及许多花卉、水果一般都是多倍体。,多倍体植物生长旺盛，各器官粗壮，种子少或不产生种子。可以培育不是以种子为收获目标的植物良种。单倍体（一倍体）不但生长十分瘦弱，而且高度不孕，怎么也能进行育种呢？,请仔细思考一下，单倍体到底有没有优点？,单倍体的优点是：没有等位基因！,多倍体植株的特点,2.茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大；糖类、蛋

21、白质等含量增高.,3.但发育延迟，结实率低。,1.多倍体在植物中广泛存在，而在动物中则较少见,讨论,1.假设很早以前自然界中的生物都是二倍体,那么现在自然界中的多倍体、单倍体可能是怎么产生的呢？,2.人们在生产上可用什么方法获得多倍体、单倍体呢？,二倍体,染色体组增加,染色体组减少,多倍体,单倍体,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,花药离体培养,3.现有两小麦品种：高秆抗锈病（DDTT）和矮秆感锈病（ddtt），如何获得矮秆抗锈病（ddTT）的优良品种？,单倍体育种过程,DDTT,DdTt,花药离 体培养,DT Dt dT dt 幼苗,秋水仙 素处理,DDTT DDtt ddTT ddtt,筛选

22、所需品种ddTT,ddtt,DT Dt dT dt,若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年?,收获种子即为矮抗新品种,杂交育种,ddTT,Fn,?,收获种子即为矮抗新品种,若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年?,收获种子即为矮抗新品种,杂交育种,ddTT,Fn,?,Q：可否人工诱导多倍体的形成呢？,常用方法有哪些？,低温和秋水仙素处理法,Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？,方法：用秋水仙素处理_或_。原理：当秋水仙素作用于正在_的细胞时，能够抑 制_的形成，导致_不能_，从而引起细胞内染色体_。染色体数目加 倍的细胞继续进行_分裂，将来就可能发育成 _植株。,Q：为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植 株可以不？,不行，秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。,萌发的种子,幼苗,分裂,纺锤丝,染色体,移向两极,数目加倍,有丝,多倍体,