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121三体综合征（又称先天智力障碍）患儿 智力低下，眼间距宽，外眼角上斜，口常半张，舌常伸出口外，约50%患者先天性早夭。2一、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3（1）缺失）缺失4猫叫综合征，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。5（2）重
2、复）重复6果蝇的卵圆眼和棒状眼果蝇的卵圆眼和棒状眼野生型：卵圆眼野生型：卵圆眼变异型：棒状眼变异型：棒状眼7（3）倒位）倒位8（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9种类：1缺失、2重复、3倒位和4易位10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：
3、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。11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，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。12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
4、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13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
5、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。1415 例：某工厂污水流入河流中，使河中植物例：某工厂污水流入河流中，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
6、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16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：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 若微核率若微核率微核率，说明微核率，说明
7、17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。18二、染色体数目的变异二、染色体数目的变异正常情况下，每种生物的染色体数目是恒定的。19果蝇染色体显微照片20 XXXY 21XY XY22XXX X23 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组成一个染色体组。（2）特点：）特点：24(3)染色体组数目的确定方法染色体组数目的确定方法根据细胞中染色体的形态判断根据细胞中染色体的形态判断细胞内同一形态的染
8、色体有几条细胞内同一形态的染色体有几条,则含有几个染色则含有几个染色体组体组,如图甲细胞中同一形态的染色体有如图甲细胞中同一形态的染色体有4条条,则该则该细胞含细胞含4个染色体组个染色体组,图乙含图乙含3个染色体组个染色体组,图丙含图丙含1个染色体组个染色体组.25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26根据基因型来判断根据基因型来判断在细胞或生物体的基因型中在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因控制同一性状的基因(不分显隐性不分显隐性)出现几次出现几次,则有几个染色体组则有几个染色体组,如图乙如图乙细胞基因型为细胞基因型为
9、AAaBBb,基因基因A和和a(或或B和和b)共有共有3个个,则该细胞共有则该细胞共有3个染色体组个染色体组.27例例2：以下基因型，所代表的生物染色体组数分别是多少：以下基因型，所代表的生物染色体组数分别是多少?（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个个水稻有水稻有24条染色体配成条染色体配成12对，它的一个染色体组含几对，它的一个染色体组含几条染色体？条染色体？讨论：讨论：一个染色体组中是否存在等位基因？一个染色体组中是否存在等位基因？2829染色体数目的变异一、非整倍性变异：个别
10、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：2121三体综合征（多三体综合征（多1 1条条2121号染色体）号染色体）性腺发育不全综合征（性腺发育不全综合征（XOXO）先天性睾丸发育不全综合征（先天性睾丸发育不全综合征（XXYXXY）XYYXYY综合征综合征响誉世界的著名响誉世界的著名“天才天才”音乐指挥家舟舟音乐指挥家舟舟舟舟是一个先天智力障碍舟舟是一个先天智力障碍(21(21三体综合症三体综合症)患者患者病因：常染色体变异病因：常染色体变异,比正常比正常人多了一条人多了一条2121号染色号染色30（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
11、。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向细胞同分开后移向细胞同一极。一极。形成原因：形成原因：减数第一次分裂后期同源染色减数第一次分裂后期同源染色体不分离体不分离减数第二次分裂后期姐妹染色单体移减数第二次分裂后期姐妹染色单体移向一极向一极31b、单倍体：、单倍体：概念：概念：由由配子配子直接发育而成，体细胞中含本物种配子染色体数目的直接发育而成，体细胞中含本物种配子染色体数目的个体。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）1、一倍性变异和单倍性变异、一倍性
12、变异和单倍性变异 a、一倍体、一倍体（N）概念：体细胞只含有一个染色体组的个体概念：体细胞只含有一个染色体组的个体特点：特点：存活率低存活率低 一般不育一般不育(因为不能进行正常的减数分裂形成配子因为不能进行正常的减数分裂形成配子)二、整倍性变异：以染色体组的形式成倍增加或减少二、整倍性变异：以染色体组的形式成倍增加或减少32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。人：人：2N=46 果蝇：果蝇：2N=8 水稻：水稻：2N=24a a、二倍体：、二倍体：概念：概念：存在：
13、存在：（2N）b b、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染色体组的个体。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。香蕉：香蕉：三倍体三倍体 马铃薯：马铃薯：四倍体四倍体 普通小麦：普通小麦：六倍体六倍体 烟烟草：草：四倍体四倍体2、多倍性变异、多倍性变异产生原因：自发产生，诱导产生产生原因：自发产生，诱导产生概念：与正常的二倍体细胞相比，具有更多的染色体组的变异概念：与正常的二倍体细胞相比，具有更多的染色体组的变异33染色体复制染色体加倍的体细胞多倍体有丝分裂体细胞条件适
14、宜染色体复制染色体复制染色体加倍的配子多倍体合子受精作用受精作用性原细胞多倍体纺锤体不能纺锤体不能形成形成纺锤体不能形成纺锤体不能形成34影响：影响：c.偶数多倍体偶数多倍体:可育可育，如普通小麦六倍体，如普通小麦六倍体 奇数多倍体奇数多倍体:不育不育，如香蕉三倍体，如香蕉三倍体(籽退化籽退化,通过无性生殖繁殖通过无性生殖繁殖)d.在植物中常见在植物中常见,，在动物中则多倍体的动物是，在动物中则多倍体的动物是致死的，多倍性变异常常是自然流产的主要原致死的，多倍性变异常常是自然流产的主要原因因35思考：思考：1、二倍体的拟南芥有、二倍体的拟南芥有3对同源染色体，他得单倍体含对同源染色体，他得单倍
15、体含有几个染色体组，几条染色体？有几个染色体组，几条染色体？含含1个染色体组，个染色体组，3个染色体个染色体2、六倍体的普通小麦有、六倍体的普通小麦有42条染色体，它的单倍体含条染色体，它的单倍体含有几个染色体组，几条染色体？有几个染色体组，几条染色体？含含3个染色体组，个染色体组，21个染色体个染色体36有关生物体倍数的判断方法有关生物体倍数的判断方法1.1.染色体组判断方法：染色体组判断方法：（1 1）一个染色体组中不含同源染色体）一个染色体组中不含同源染色体（2 2）一般形态、大小各不相同）一般形态、大小各不相同2.2.染色体组数目的确定方法：染色体组数目的确定方法：（1 1）看同源染色
16、体数目：）看同源染色体数目：细胞内同样形态的染色体由几条就是几细胞内同样形态的染色体由几条就是几个染色体组。个染色体组。（2 2）看等位基因个数：）看等位基因个数：同一种基因（不分显隐）出现同一种基因（不分显隐）出现 几次就几次就是几个染色体组。是几个染色体组。(3)根据染色体的数目和染色体的形态数来推算染色体组的数目染色体数/染色体形态数373.3.生物体倍数的判断：生物体倍数的判断：（1 1）首先看是由什么细胞发育来的：）首先看是由什么细胞发育来的：如果如果是配子发育来的，不论是几个染色体组，一定是配子发育来的，不论是几个染色体组，一定是单倍体。是单倍体。如果如果是由受精卵（合子）发育来的
17、，则要看有几个是由受精卵（合子）发育来的，则要看有几个染色体组了。染色体组了。（2 2）两个染色体组，则是二倍体）两个染色体组，则是二倍体（3 3）大于等于三个染色体组，则是多倍体。）大于等于三个染色体组，则是多倍体。38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39 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
18、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2401、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
19、：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412、多倍体育种：、多倍体育种：与二倍体相比，与二倍体相比，茎杆粗壮，叶片、茎杆粗壮，叶片、果实种子都比较大，果实种子都比较大，糖类和蛋白质等营养糖类和蛋白质等营养物质的含量比较高，物质的含量比较高，结实率低。结实率低。42 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（原理：能够抑制纺锤体的形成
20、（原理：能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离导致染色体不分离,从而引起从而引起细胞内染色体数目加倍）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，且培育出的植物，且培育出的植物器官大器官大，产量高产量高，营养丰富营养丰富。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432N4N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
21、联会紊乱联会紊乱无生殖细胞形成无生殖细胞形成443 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45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
22、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，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，
23、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246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
24、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247 秋水仙素与低温
25、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倍。从而引起细胞内染色体数目加倍。生物必修生物必修248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249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250有问题下课后有问题下课后继续探讨！继续探讨！生物必修生物必修251个人观点供参考，欢迎讨论！
