1、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一、染色体结构的变异一、染色体结构的变异1、原因：、原因：染色体断裂以及断裂后片段不正常的重新连接。2、类型：、类型：缺失、重复、倒位、易位（1）缺失）缺失A T C G C T A G CT A G C G A T C GA T C G C T A G CT A G C G A T C GA T C GCT A G CT A G C A T C G 原因二：原因二：DNADNA复制时复制时模板链形成缺失环。模板链形成缺失环。（染色体（染色
2、体结构结构的变异）的变异）病因：病因：5 5号染色体部分缺失号染色体部分缺失猫叫综合征猫叫综合征（2）重复）重复A T C G C T A G CT A G C G A T C GA T C G C T A G CT A G C G A T C GA T C GGT A G C GA T C G C T A G C原因二：原因二：DNADNA复制时复制时子链滑链。子链滑链。（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
3、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导。诱导。课题研究：环境中化学物质对染色体结构变课题研究：环境中化学物质对染色体结构变异的影响异的影响研究目的：研究目的：了解环境中化学物质对染色体结构变异的了解环境中化学物质对染色体结构变异的影响。影响。推荐器材：推荐器材：培养皿，试管，载玻片，盖玻片，显微镜；培养皿，试管，载玻片，盖玻片，显微镜；蚕豆种子等；硫酸铜
4、，改良碱性品红染液等。蚕豆种子等；硫酸铜，改良碱性品红染液等。研究指导：研究指导：阅读背景资料：阅读背景资料：引起染色体变异的原因很多，其中引起染色体变异的原因很多，其中辐射辐射与与化学药化学药物物是导致染色体变异的重要原因。为了证实是导致染色体变异的重要原因。为了证实硫酸铜硫酸铜对染色体结构具有导致变异的影响，一位学生用硫对染色体结构具有导致变异的影响，一位学生用硫酸铜溶液培养蚕豆种子，酸铜溶液培养蚕豆种子，发现萌发的幼苗发现萌发的幼苗根尖根尖细细胞中出现胞中出现微核微核，这是染，这是染色体色体结构结构变异的结果。变异的结果。生物科学工作者往往采生物科学工作者往往采用微核研究的方法来分用微核
5、研究的方法来分析环境污染的程度。析环境污染的程度。微核微核该学生实验步骤：该学生实验步骤：（1）将蚕豆种子洗净，）将蚕豆种子洗净，25水培；水培；（2）待根长到）待根长到0.51.5cm，移入质量浓度为，移入质量浓度为300mg/L的硫酸铜溶液中培养的硫酸铜溶液中培养6h；（3）自来水冲洗后，再移入清水中培养）自来水冲洗后，再移入清水中培养24h；（4）剪取蚕豆根尖，）剪取蚕豆根尖，制作制作临时玻片标本，用改良临时玻片标本，用改良碱性品红染液染色；碱性品红染液染色；（5）每个根尖计数）每个根尖计数5001000个细胞个细胞,计算计算微核率微核率。例：某工厂污水流入河流中，使河中植物例：某工厂污
6、水流入河流中，使河中植物大批死亡。有同学认为是污水中的化学物质使大批死亡。有同学认为是污水中的化学物质使植物细胞的染色体结构发生了变异，并准备对植物细胞的染色体结构发生了变异，并准备对此进行研究。如果是你，你如何研究？此进行研究。如果是你，你如何研究？作出假设：作出假设：提出问题：提出问题：污水中的化学物质对植物染色体结污水中的化学物质对植物染色体结构变异的影响。构变异的影响。污水中的化学物质会使植物染色体污水中的化学物质会使植物染色体结构产生变异。结构产生变异。探究实践探究实践设计与实验：设计与实验：用用污水污水培养培养用用蒸馏水蒸馏水培养培养（实验组）（实验组）（对照组）（对照组）分析证据
7、：分析证据：（比较、两组的微核率）（比较、两组的微核率）得出结论：得出结论：若微核率若微核率微核率，说明微核率，说明若微核率若微核率微核率，说明微核率，说明 若微核率微核率，说明若微核率微核率，说明深入探究：深入探究：探究水质探究水质污染程度污染程度与生物细胞与生物细胞微核率微核率高高低的关系。低的关系。二、染色体数目的变异二、染色体数目的变异雌果蝇雌果蝇雄果蝇雄果蝇（一）染色体组：（一）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：二倍体生物配子中所具有的全部染色体
8、组成一个染色体组。（2）特点：）特点：（3）染色体）染色体组数的判断：组数的判断：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个个例例2：以下基因型，所代表的生物染色体组数：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（二）非整倍性变异：个别染色体增加或减少（二）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
9、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）性腺发育不全性腺发育不全综合征（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
10、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）整倍性变异：以染色体组的形式成倍增加（三）整倍性变异：以染色体组的形式成倍增加 或减少或减少形成原因：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
11、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
12、：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
13、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
14、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，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
15、，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
16、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
17、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
18、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：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
19、）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 ddrr
20、F1DdRr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239写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
