1、第第2 2节节 染色体变异（第染色体变异（第1 1课时）课时）授课人：授课人：罗桂莲罗桂莲 必修二第五章 基因突变与其他变异授课时间：授课时间：2022.5.181.染色体变异的类型 2.单倍体、二倍体、多倍体一、基因突变的特征与原因一、基因突变的特征与原因1 1.基因突变有基因突变有 三种方式。三种方式。2 2.基因突变会引起基因突变会引起 ，但，但不一定引不一定引起起 。3.3.基因突变若发生在基因突变若发生在_ 细胞中，一般不能遗传；若发生细胞中，一般不能遗传；若发生在在_ _ 中，可传递给后代中，可传递给后代.4.4.基因突变在光学显微镜观察不到。基因突变在光学显微镜观察不到。5.5.
2、基因突变易于发生在细胞分裂基因突变易于发生在细胞分裂_期期_复制过程中。复制过程中。基因突变具有基因突变具有_性、性、_性、性、_性、性、_性。性。6 6、基因突变是、基因突变是 产生的途径，是生物变异的产生的途径，是生物变异的_来来源，为生物进化提供丰富的源，为生物进化提供丰富的_；碱基对的替换、增添和缺失碱基对的替换、增添和缺失基因结构的改变基因结构的改变生物性状的改变生物性状的改变新基因新基因体体配子配子间间DNADNA普遍普遍随机随机不定向不定向低频低频根本根本原材料原材料二、基因重组及其意义二、基因重组及其意义1 1基因重组是指在生物体进行基因重组是指在生物体进行 过程中，控制过程中
3、，控制 的基的基因的重新组合因的重新组合2 2基因重组有两种类型（狭义）：基因重组有两种类型（狭义）：（发生在（发生在 （即四分体时期）；（即四分体时期）；（发生在（发生在 ）肺炎双球菌的转化：肺炎双球菌的转化：S S型菌转化为型菌转化为R R型菌型菌（广义）（广义）3.3.意义：为生物变异的来源之一，意义：为生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义对生物进化具有重要意义注意：基因突变可以产生注意：基因突变可以产生 ，而基因重组只能产生新的，而基因重组只能产生新的 。有性生殖有性生殖不同性状不同性状 同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换同源染色体上非等位基因的
4、自由组合同源染色体上非等位基因的自由组合减数第一次分裂前期减数第一次分裂前期减数第一次分裂后期减数第一次分裂后期新基因新基因基因型基因型野生祖先种VS栽培品种（马铃薯）野生祖先种马铃薯（多种颜色）栽培品种马铃薯（一般都为黄色）野生祖先种VS栽培品种（香蕉）野生祖先种香蕉（有籽）栽培品种香蕉（无籽）野生祖先种VS栽培品种作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同，如马铃薯和香蕉。请根据所学的减数分裂的知识，完成右表。并分析为什么我们平时吃的香蕉没有种子？生物种类体细胞染色体数/条体细胞非同源染色体/套配子染色体数/条马铃薯野生祖先种242栽培品种484香蕉野生祖先种222
5、栽培品种333122411异常染色体变异概念生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。（光学显微镜下可观察）变异类型类型一：类型二：染色体数目的变异染色体结构的变异染色体数目的变异概念体细胞或生殖细胞内染色体数目增加或减少的变异情况。类型（2种）细胞内个别染色体的增加或减少。细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。染色体数目的变异正常果蝇（2n=8）以果蝇为例，观察2种染色体数目变异的差别个别异常成套异常增加一条减少一条增加一套减少一套染色体数目的变异染色体组概念细胞中的一组 ，在 上各不相同，但又相互协调，共同控制生物的 的一组染色体。野生马铃薯的染色体
6、组成（红色为荧光标记）非同源染色体形态和功能生长、发育、遗传和变异染色体组的判断方法方法一：根据染色体形态判断细胞中同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组；细胞中有几种形态的染色体，一个染色体组中就有几条染色体。1个染色体组1组3条染色体3个染色体组1组5条染色体4个染色体组1组2条染色体4个染色体组1组4条染色体染色体组的判断方法方法二：根据基因型判断同一英文字母（无论大小写）出现几次，就含有几个染色体组。有几种字母出现，一个染色体组中就有几条染色体。AAaaBbbb同一字母出现4次4个染色体组YyRrAABBDDAaaABCD2组每组有2条2组每组有3条3组每组有1条1组每组有4条染色
7、体组的判断方法单倍体由 发育而来，体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目 的个体。植物植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）蜂王32条染色体雄蜂16条染色体工蜂32条染色体二倍体、多倍体、单倍体配子相同受精卵受精卵3232蜂王蜂王3232卵细胞卵细胞1616雄峰雄峰1616雄峰雄峰1616精子精子1616蜂王蜂王3232 工蜂工蜂3232单倍体单倍体如雄蜂，是由蜂王的卵细胞直接发育而来的（N=16），而蜂王和工蜂都是受精卵发育而来的（2N=32）二倍体二倍体二倍体（几乎全部动物+大多数高等植物）由 发育而成，体细胞中含有 染色体组的个体。多倍体（大多数植物）由 发育而成，体细胞中含有 染色体组的
8、个体。（有几个染色体组就叫几倍体）人的染色体组成（性染色体不同）二倍体、多倍体、单倍体受精卵2个受精卵三个或三个以上多倍体在被子植物中，约有33%的物种是多倍体。e.g.普通小麦、棉、烟草、菊、水仙等都是多倍体。某些品种的苹果、梨、葡萄也是多倍体。普通小麦 六倍体菊花 六倍体葡萄 三/四倍体二倍体、多倍体、单倍体多倍体植株的特点：茎秆粗壮，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都有所增加，但发育迟缓，结实率低。例：四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多；四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。四倍体番茄二倍体、多倍体、单倍体单倍体、二倍体和多倍体总结项目单倍体二倍体多倍体概
9、念发育起点染色体组的数目性状表现由配子发育而来，体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体由受精卵发育而成，体细胞中含有2个染色体组的个体由受精卵发育而成，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体未受精的配子受精卵受精卵不确定（是正常体细胞染色体组数目的一半）2个3个或3个以上植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低正常（作为单倍体、多倍体的参照物）【判断】单倍体就是含有一个染色体组的个体（）含有二个染色体组的个体一定是二倍体（）受精卵受精卵（几（几个个染色体组）染色体组）几几倍体倍体配子配子单单倍体倍体花粉（精子）花粉（精子）卵细
10、胞卵细胞 2.下图为8种植物体细胞内的染色体组成示意图,请据图回答问题。a b c d e f g h (1)请判断图示细胞中各有几个染色体组。提示提示:a:3,b:3,c:2,d:1,e:4,f:4,g:1,h:2。学案练习 (2)假如图中细胞都为植物体的体细胞:a所在的植物体一定是三倍体吗?为什么?图中细胞所在的植物体一定为单倍体的是_ 。(3)图中细胞所在的植物体高度不育的有哪些?提示提示:不一定。如果该植物体由配子发育而来不一定。如果该植物体由配子发育而来,则为单则为单倍体倍体,如果由受精卵发育而来如果由受精卵发育而来,则为三倍体。则为三倍体。d、g 提示提示:a、b、d、g。染色体组
11、数为奇数。染色体组数为奇数,减数分裂产生减数分裂产生配子的过程中配子的过程中,同源染色体联会紊乱同源染色体联会紊乱,不能产生正常配子。不能产生正常配子。学案练习 【例1】下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述,错误的是()A.一个染色体组中不含同源染色体 B.体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体 C.由配子直接发育得到的个体称为单倍体 D.二倍体生物中的一个染色体组携有控制该物种生长发育的全部遗传信息学案练习B课堂练习1如图为雄果蝇体细胞的染色体组成，下列有关叙述不正确的是()A、X或、Y构成一个染色体组B雄果蝇为二倍体C一个染色体组包括4条形态和功能不同的非同源染色体D雄果蝇细胞中可能的
12、染色体组数为1个或2个D课堂练习2下列关于单倍体、二倍体和多倍体的叙述中，正确的是()A雄蜂体细胞中的染色体数目与蜂王的相同B由配子结合，发育成的个体的体细胞中含有2个或多个染色体组的植株是二倍体或多倍体C单倍体植株长得粗壮，多倍体茎秆一般比较弱小D多倍体就是含有3个或3个以上染色体组的生物体B（2 2）以染色体组的形式）以染色体组的形式成倍减少成倍减少单倍体育种二倍体植株花药离体培养单倍体植株秋水仙素处理二倍体植株（纯合子）染色体变异在育种上的应用染色体变异在育种上的应用单倍体育种实例小麦的抗倒伏（D）对易倒伏（d）为显性，易感病（T）对抗病（t）为显性。请用抗倒伏易感病（DDTT）和易倒伏
13、抗病（ddtt）培育抗倒伏抗病（DDtt）的纯种。花药离体培养 P DDTT ddtt减数分裂花粉 DT、dT、Dt、dt单倍体幼苗 DT、dT、Dt、dt人工诱导染色体加倍纯合子 DDTT、ddTT、DDtt、ddtt筛选所需的品种 F1 DdTt花药离体培养花药离体培养P PF F1 1配子配子DDTTDDTTDDttDDttddTTddTTddttddtt正常植株正常植株（纯合）（纯合）秋水仙素秋水仙素单倍体育种P P高杆抗病高杆抗病 DDTTDDTT矮杆感病矮杆感病 ddttddttF F1 1高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtF F2 2D_T_D_T_D_ttD_ttddT_ddT
14、_ddttddttddTTddTT杂交育种矮抗矮抗 需要的纯合需要的纯合矮抗矮抗品种品种连续连续 第第1 1年年第第2 2年年第第3-3-6 6年年高杆抗病高杆抗病 DDTTDDTT矮杆感病矮杆感病 ddttddtt高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtDTDTDtDtdTdTdtdt单倍体植株单倍体植株第第1 1年年第第2 2年年DTDTDtDtdTdTdtdt需要的纯合需要的纯合矮抗矮抗品种品种染色体变异在育种上的应用单倍体育种获得单倍体：染色体加倍：优势：缺点：花药(粉)离体培养秋水仙素/低温诱导明显缩短育种年限，后代一般是纯合子技术复杂，需与杂交育种结合 方法：原理：（2 2）以染色体组的
15、形式成倍）以染色体组的形式成倍增加增加多倍体育种染色体变异在育种上的应用在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极。低温诱导、或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗染色体变异在育种上的应用秋水仙素/低温诱导的原理抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极。1.纺锤体形成的时期：2.秋水仙素/低温诱导作用时期：细胞分裂前期细胞分裂前期形成纺形成纺锤体锤体内外因素的影响下内外因素的影响下不形成纺锤体不形成纺锤体细胞分裂异常，导致子细胞染色体加倍细胞分裂异常，导致子细胞染色体加倍多倍体形成的原因多倍体形成的原因：细胞分裂中纺锤体的形成：细胞分裂中纺锤体的形成受阻受阻细胞分裂正常，染色体
16、平均分配到两个子细胞中细胞分裂正常，染色体平均分配到两个子细胞中二倍体西二倍体西瓜幼苗瓜幼苗二倍体西二倍体西瓜幼苗瓜幼苗秋水仙素处理秋水仙素处理二倍体西二倍体西瓜植株瓜植株四倍体西四倍体西瓜植株瓜植株联会联会紊乱紊乱三倍体西瓜种子三倍体西瓜种子无子西瓜无子西瓜杂交杂交授粉授粉自然长成自然长成二倍体西二倍体西瓜植株瓜植株第一年第一年第二年第二年用二倍用二倍体花粉体花粉：刺激：刺激子房产子房产生生长生生长素，素，促促进子房进子房发育为发育为果实果实多倍体育种（以无籽西瓜为例）染色体变异在育种上的应用多倍体育种（以无籽西瓜为例）第一次传粉：第二次传粉：染色体加倍：优势：操作简单，植物器官大，提高产量
17、和营养成分缺点：发育迟缓，结实率低；适用于植物，在动物方面难以操作获得三倍体种子促进子房发育成果实秋水仙素/低温诱导(1)西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株。拓展应用P912.人们平时食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去就会长出三倍体植株。（1）为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？（2）获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？联系第一问，你
18、能说出产生多倍体的基本途径吗？三倍体如何产生？四倍体（4N）正常减数分裂配子 2个染色体组（2N）二倍体（2N）正常减数分裂配子 1个染色体组（N）受精作用受精卵含三个染色体组（3N）三倍体（3N）分裂、分化(2)四倍体与二倍体杂交可以获得三倍体植株。二倍体（2N）四倍体（4N）多倍体：由受精卵受精卵发育而来的个体，体细胞中有3个或3个以上染色体组，叫做多倍体多倍体如何产生？多倍体产生的基本途径为：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。细胞中的染色体只复制不分裂(4)有其他方法可以替代。方法一，进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养获取大量培苗，再进行移栽；方法二，利用
19、生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。（3）有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因？（3)三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此，不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。（4）无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？拓展应用P91染色体变异在育种上的应用单倍体育种和多倍体育种的比较单倍体育种多倍体育种原理常用方法优势缺点染色体变异染色体变异花药离体培养后人工诱导染色体数目加倍秋水仙素处理萌发的种子
20、、幼苗明显缩短育种年限得到的植株是纯合体操作简单，植物器官大，提高产量和营养成分技术复杂一些，需与杂交育种配合发育迟缓，结实率低；适用于植物，在动物方面难以操作【情境迁移】中国女科学家屠呦呦从黄花蒿(二倍体)中提取的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命,并因此获得了诺贝尔生理学或医学奖。(1)四倍体黄花蒿中青蒿素的含量比二倍体高,请设计一个方案,培育四倍体黄花蒿,以提高青蒿素的产量。(2)青蒿素不是蛋白质,在黄花蒿细胞内合成青蒿素的过程中,基因如何控制青蒿素的合成?提示提示:用低温或秋水仙素处理二倍体黄花蒿的种子或用低温或秋水仙素处理二倍体黄花蒿的种子或幼苗幼苗,抑制纺锤体形成抑制纺锤体形成,从而
21、得到四倍体黄花蒿。从而得到四倍体黄花蒿。提示提示:基因通过控制酶的合成来控制代谢过程基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控进而控制青蒿素的合成。制青蒿素的合成。学案练习 【例2】在三倍体西瓜的培育过程中,用秋水仙素溶液处理二倍体西瓜(2n=22)的幼苗,获得四倍体植株。经过研究发现,四倍体植株中有的体细胞含2n条染色体,有的含有4n条染色体。下列有关该四倍体植株的叙述,错误的是()A.可能产生含22条染色体的精子和卵细胞 B.该植株的不同花之间传粉可以产生三倍体的子代 C.该植株体细胞染色体数目不同的原因之一是细胞 分裂不同步 D.该植株根尖分生区产生的子细胞含有44条染色体学案练习D课堂练习1单倍体育种可以明显地缩短育种年限，原因是()A单倍体杂交后代不发生性状分离B单倍体经染色体加倍后自交后代不发生性状分离C单倍体高度不育，不发生性状分离D单倍体育种免去了费时的杂交程序B课堂练习2下列有关多倍体育种的说法错误的是()A人工诱导多倍体最常用的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗B秋水仙素能抑制纺锤体形成，故秋水仙素作用时期为前期C人工诱导多倍体有完整细胞周期D秋水仙素是一种植物碱，有剧毒C谢谢
