1、第三节 染色体变异及其应用,第三章 遗传和染色体,学习导航 1.结合教材P47，概述染色体结构变异的类型。 2.结合教材P4850，在阐明染色体组概念的基础上，说出单倍体、多倍体的概念。 3.结合教材P5152，概述染色体变异在育种上的应用。 重难点击 1.染色体组的概念。 2.单倍体、多倍体育种的流程。,课堂导入舟舟， 1978年4月1日出生在中国的武汉。他是个先天性愚型患者，智力只相当于几岁的小孩子。舟舟从小偏爱指挥，当音乐响起时，舟舟就会拿起指挥棒，惟妙惟肖地做出标准的指挥动作，直到曲终。研究表明舟舟身材矮小、智力低下的根本原因是：第21号染色体比常人多了1条。那么染色体都有哪些变异，对
2、生物有什么影响呢？本节课我们来学习染色体变异。 解决学生疑难点 _,一、染色体结构的变异,当堂检测,二、染色体数目的变异,内容索引,三、染色体变异在育种上的应用,一、染色体结构的变异,基础梳理,1.特点：染色体结构变异一般可通过 直接观察。 2.类型：包括 四种。 3.染色体结构变异导致性状变异的原因：染色体结构变异都会使染色体上基因的 或 发生改变，从而导致性状的变异。 4.结果：大多数染色体结构的变异对生物体是 ，甚至会导致生物体 。 5.影响因素：电离 、病毒感染或一些 诱导。,光学显微镜,缺失、重复、倒位和易位,排列顺序,数目,不利的,死亡,辐射,化学物质,下图分别表示不同的变异类型，
3、其中图中的基因2由基因1变异而来。据此分析：,答案 图发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组； 图发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位。,问题探究,答案,1.图和图的变异分别发生在哪种染色体之间？属于哪类变异？,答案 图是易位，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变； 图是基因突变，只是改变基因的结构，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序。,2.图和图相比，二者对染色体上基因的数目或排列顺序的影响有什么不同？,答案,答案 能在光学显微镜下观察到的是。,3.图中能在光学显微镜下观察到的是哪种？,答案,答案 不能。若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的
4、缺失；若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复。,4.能确定图中的变异具体属于哪种染色体结构变异吗？,知识整合,同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换属于基因重组，非同源染色体之间的片段交换属于染色体结构变异中的易位；基因突变在光学显微镜下都观察不到，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序；染色体变异可以在光学显微镜下观察到，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变。,拓展应用,1.如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。下列四种情况的产生不属于该细胞染色体结构变异的是,答案,A. B. C. D.,解析 染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、重复、倒位和易位等。是基
5、因突变或减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。,解析,2.下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是 A.该病是由于特定的染色体片段缺失造成的 B.该病是由于特定染色体的数目增加造成的 C.该病是由于染色体组数目成倍增加造成的 D.该病是由于染色体中增加某一片段引起的,答案,解析 人类猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的，A正确，B、C、D错误。,解析,二、染色体数目的变异,基础梳理,1.染色体数目变异 (1)概念：染色体数目以 的方式成倍地增加或减少，_ _的增加或减少，都称为染色体数目的变异。 (2)类型,染色体组,个别染色,体,非整倍性变异,单倍体,多倍体,2.染色体组 (1)概念：细胞
6、中形态和功能 ，但互相协调、共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组 染色体，称为一个染色体组。 (2)实例：人的精子或卵细胞中含有 个染色体组，体细胞中含有 个染色体组。 (3)单倍体、二倍体与多倍体 单倍体是指体细胞中含有 染色体组的个体。 由 发育而成的个体，体细胞内含有两个染色体组的称为 ，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的叫做 。,各不相同,非同源,一,配子,两,受精卵,二倍体,多倍体,3.低温诱导染色体数目加倍 (1)实验原理： 或化学因素刺激，有可能抑制 的形成，导致子细胞内染色体数目加倍。 (2)实验操作步骤 培养根尖：将一些蚕豆或豌豆种子放入培养皿，加入适量的 浸泡，在培
7、养皿上覆盖23层潮湿的纱布。 低温处理：在蚕豆幼根长至1.01.5 cm时，将其中的两个培养装置放入冰箱的低温室内， 下诱导培养36小时。,低温处理,纺锤体,清水,4,(3)取材和固定：剪取诱导处理的根尖5 mm左右，放入 固定液固定0.51 h，以固定细胞的形态，随后用体积分数为95%的 溶液冲洗23次。 (4)制作装片：具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。 (5)观察：先用 镜观察，找到视野中染色体形态较好的分裂相，注意视野中有染色体数目发生改变的细胞，再换 镜继续观察。,卡诺氏,乙醇,低倍,高倍,下面甲表示细胞染色体图，乙表示细胞基因型，据图分析：,答案 4个。细胞内同一种
8、形态的染色体有4条。,问题探究,答案,1.甲生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？,答案 4个。在乙的基因型中，控制同一性状的基因出现了4次。,2.乙生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？,答案 4个。,答案 单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体的单倍体含有2个染色体组，因此判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞卵细胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。如果生物体是受精卵或合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。,4.单倍体是不是一定只含有一个染色体组？如何区分单倍体和多倍体？,3.若丙生物的体细胞含32条染色体，有8种
9、形态，丙生物细胞中含有几个染色体组？,答案,拓展应用,3.下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是 A.一个染色体组中不含同源染色体 B.由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C.单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组 D.人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,答案,解析,解析 染色体组是不含有同源染色体的；个体若由受精卵发育而来，含有几个染色体组就是几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法有秋水仙素处理或低温处理等。,(1)细胞中含有一个染色体组的是_图。 (2)细胞中含有两个染色体组的是_图。 (
10、3)细胞中含有三个染色体组的是_图，它_(一定，不一定)是三倍体。 (4)细胞中含有四个染色体组的是_图，它_(可能，不可能)是单倍体。,4.根据图中AH所示的细胞图回答下列问题：,答案,解析,D、G,C、H,A、B,不一定,E、F,可能,解析 在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。在细胞内，含有几个同音字母，就是含有几个染色体组。确认是否为单倍体需看发育起点。,染色体组数的判断方法 (1)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。 (2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组。 (3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与
11、形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。,三、染色体变异在育种上的应用,基础梳理,1.单倍体育种 (1)单倍体植株的特点：长得 ，而且 。 (2)单倍体育种的常用方法： 。 (3)单倍体育种的过程,弱小,高度不育,花药(花粉)离体培养法,染色体,(4)单倍体育种的优点 获得的植株染色体上成对的基因都是 的，自交产生的后代不会发生 。 明显缩短 。,纯合,性状分离,育种年限,2.多倍体育种 (1)多倍体植株的特点：茎秆 ，叶片、 和种子都比较大， 和等营养物质的含量较高。 (2)多倍体的自然形成,纺锤体,细胞两极,染色体组,粗壮,果实,糖类,蛋白质,(3
12、)多倍体的人工诱导 方法：用 处理或用低温处理。 处理对象： 的种子或 。 原理：能够抑制 的形成，导致染色体不能移向细胞的两极， 从而使染色体数目 。 实例：三倍体无子西瓜的培育。,秋水仙素,萌发,幼苗,纺锤体,加倍,1.下图是三倍体西瓜的培育过程，据图分析回答下列问题：,答案 过程是用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，产生四倍体的过程，其原理是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。,问题探究,答案,(1)过程是哪种处理过程？其原理是什么？,答案 不是。地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍，含有四个染色体组；根细胞没有加倍，只含有两个染色体组。,答案 传粉是为了杂交得到三倍体种子，传粉是为了刺激子
13、房产生生长素促进果实发育。,(2)和都是传粉，目的有什么不同？,(3)过程处理后，新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？,答案,答案 西瓜f的瓜瓤来自母本，含有四个染色体组，而种子e的胚含有三个染色体组。,(4)西瓜f的瓜瓤、种子e的胚分别含有几个染色体组？,答案 三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，一般不能产生正常配子。,(5)为什么三倍体西瓜没有种子？,答案,答案 F1的基因型是DdTt，能产生四种配子：DT、dT、Dt、dt。,2.如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，据图分析：,答案,(1)F1能产生几种雄
14、配子？,答案 过程是花药离体培养过程。原理是细胞的全能性。,(2)过程是哪种处理？其原理是什么？,答案 过程是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。处理后ddTT占的比例为1/4。,(3)过程是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？,答案,知识整合,单倍体育种和多倍体育种,拓展应用,5.下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，不正确的是 A.用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成 B.洋葱根尖长出约1 cm时，剪下，置于4 冰箱中，诱导36 h C.卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态 D.装片制作包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤,答案,解析,解析 低温诱导的原理是抑制
15、纺锤体的形成；剪下根尖，会使其失去生命力，细胞不再分裂；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相同，包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。,6.将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到的四倍体芝麻 A.对花粉进行离体培养，可得到二倍体芝麻 B.产生的配子没有同源染色体，所以无遗传效应 C.与原来的二倍体芝麻杂交，产生的是不育的三倍体芝麻 D.秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂的后期,答案,解析,解析 二倍体芝麻幼苗用秋水仙素处理，得到的是同源四倍体，体细胞内有4个染色体组，而且每个染色体组之间都有同源染色体。由四倍体的配子发育来的芝麻
16、是单倍体，含两个染色体组，所以该单倍体芝麻是可育的。四倍体的配子中有两个染色体组，二倍体的配子中有一个染色体组，所以四倍体与二倍体杂交产生的是三倍体芝麻，由于三倍体芝麻在减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，所以不育。秋水仙素诱导染色体加倍时，起作用的时期是细胞分裂的前期，抑制纺锤体的形成。,课堂小结,结构,数目,缺 失,倒 位,染色体组,单倍体,多倍体,当堂检测,A.基因突变 B.染色体变异 C.基因重组 D.碱基互补配对,1.如图为一对同源染色体在减数分裂时的配对行为，表明该细胞发生了,2,3,4,5,1,答案,解析,解析 根据图示推测其产生的过程为：,2,3,4,5,1,
17、这是染色体倒位发生后引起的变化，属于染色体结构变异。,2.基因突变和染色体变异的一个重要的区别是 A.基因突变在光学显微镜下看不见 B.染色体变异是定向的，而基因突变是不定向的 C.基因突变是可以遗传的 D.染色体变异是不可以遗传的,答案,2,3,4,1,5,解析,2,3,4,1,5,解析 基因突变是DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体的变异可在光学显微镜下直接观察到；生物的变异是不定向的；基因突变和染色体变异其遗传物质均发生改变，都是可遗传的变异。,2,3,4,1,5,3.下列关于染色体组的叙述，正确的是 A.体细
18、胞中的一半染色体是一个染色体组 B.配子中的全部染色体是一个染色体组 C.本物种配子中的一半染色体是一个染色体组 D.二倍体生物配子中的全部染色体是一个染色体组,答案,解析,解析 一个染色体组内各条染色体大小、形态各不相同，是一组非同源染色体。只有二倍体产生的配子中含有一套非同源染色体，才是一个染色体组。,2,3,4,1,5,4.双子叶植物大麻(2n20)为雌雄异株，性别决定为XY型，若将其花药离体培养，再将幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是 A.18XY B.18YY C.9X或9Y D.18XX或18YY,答案,解析 由题可知2n20，性别决定为XY型，则花药的染色体组成为9X或
19、9Y，将其培育成单倍体后再利用秋水仙素处理，诱导染色体加倍后，植株的染色体组成为18XX或18YY。,解析,5.已知二倍体西瓜的体细胞中含有22条染色体，西瓜的绿皮(A)对白皮(a)为显性，大子(B)对小子(b)为显性，这两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现对一批纯种绿皮大子与白皮小子西瓜种子进行了下列操作： a.将这批种子播种，并用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗，使之成为四倍体； b.当被处理后的绿皮大子西瓜植株开花后，将白皮小子西瓜植株的花粉授予绿皮大子植株，使之杂交获得F1。 (1)亲本杂交当年结_(选填“有子”或“无子”)西瓜，其果皮颜色为_。,2,3,4,1,5,答案,解
20、析,有子,绿皮,解析 纯种绿皮大子西瓜基因型为AABB，白皮小子西瓜基因型为aabb，用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗后的基因型为AAAABBBB，与aabb杂交后形成受精卵AAaBBb，发育为种子，所以母本结的是有子西瓜。因果实由母本的子房发育而成，果皮来自子房壁，母本基因型为AAAABBBB，所以果皮颜色为绿皮。,2,3,4,1,5,(2)秋水仙素的作用是_ _。,2,3,4,1,5,答案,抑制有丝分裂时纺锤体的形成，使细胞中的染色体,数目加倍,(3)由于工作人员的疏忽，进行a操作时，其中有一株幼苗没有用秋水仙素处理，其通过杂交获得了有子西瓜。第二年，工作人员将该种子(F1)播种，
21、用一定浓度的秋水仙素处理其幼苗，并让F1与白皮小子西瓜植株杂交获得F2。(提示：F1进行减数分裂时，每4条同源染色体等量随机分配到配子中去，其产生的配子可育) F1减数第二次分裂后期细胞中含有_个DNA分子，_个染色体组，_对同源染色体。,2,3,4,1,5,答案,44,4,22,解析,2,3,4,1,5,解析 幼苗没有用秋水仙素处理，基因型为AABB，与aabb杂交后形成的子代基因型为AaBb，用秋水仙素处理后为AAaaBBbb，染色体数为44，染色体组为4组。减数第一次分裂同源染色体分离后，减数第二次分裂后期着丝点分开，DNA分子数为44，染色体数为44，染色体组为4组，同源染色体为22对
22、。,从F2中可以选出白皮小子的西瓜品种吗？为什么？ _。,2,3,4,1,5,答案,不能，因为F2是三倍体，其减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子(或F2是三倍体，其高度不育),解析 AAaaBBbb和白皮小子西瓜植株aabb杂交后得到F2为三倍体，因为减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子，所以形成的三倍体高度不育，不能作为品种得以保留。,解析,若只考虑种皮这一对相对性状的遗传，则F2的基因型及比例为 _。,2,3,4,1,5,答案,AAaAaaaaa141,解析 AAaa在四条同源染色体上，在分离时随机分配，因此有AA、Aa、aa三种组合，比例为141，与a一种配子随机结合后得到的F2的基因型及其比例为AAaAaaaaa141。,解析,