1、学习目标：学习目标：1、染色体数目和结构的变异。2、染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念。3、低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。问题探讨：问题探讨：教材P87页 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。祖先：野生芭蕉祖先：野生芭蕉后代：香蕉后代：香蕉染色体22条染色体33条讨论讨论1 1、根据前面所学减数分裂的知识，试着完成书上的表格。、根据前面所学减数分裂的知识，试着完成书上的表格。2 2、为什么平时吃的香蕉是没有种子的、为什么平时吃的香蕉是没有种子的？3 3、分析表中数据，你还能提出什么问题吗？能否发挥想、分析表中数据，你还能提出什么问题吗
2、？能否发挥想象力作出一些推出呢？象力作出一些推出呢？因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条,减数分裂时染色体发生联会紊乱,不能形成正常的配子,因此无法形成受精卵,进而不能形成种子。能形成种子的植物体,其体细胞的染色体数目一定是偶数吗?栽培的香蕉体细胞的染色体数目不是偶数,它是怎样形成的呢?又是如何繁殖下一代的?1 1、染色体变异的概念及类型、染色体变异的概念及类型（1 1）染色体变异的概念：）染色体变异的概念：生物体的体细胞或者生殖细胞内染色体数目或结构的变化。（2 2）染色体变异的类型：）染色体变异的类型：染色体数目变异 染色体结构变异：缺失、重复、易位和倒位。缺失、重复、易位和倒位。
3、细胞内个别染色体的细胞内个别染色体的增加或减少。增加或减少。细胞内染色体数目以细胞内染色体数目以一套完整的非同源染一套完整的非同源染色体为基数成倍地增色体为基数成倍地增加或减少。加或减少。2 2、染色体组、染色体组 1 1、染色体组的概念：、染色体组的概念：在大多数生物的体细胞中,染色体都是两两成对的,也就是说含有两套非同源染色体,其中每套非同源染色体称为一个染色体组。2 2、染色体组概念的理解：、染色体组概念的理解：(1)从本质上看,组成一个染色体组的所有染色体互为非同源染色体,在一个染色体组中无同源染色体存在。在一个染色体组中无同源染色体存在。(2)从形式上看,一个染色体组中的所有染色体的
4、形态大小形态大小各不相同各不相同。(3)从功能上看,一个染色体组携带着一种生物生长、发育、一种生物生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。遗传和变异的全部遗传信息。3 3、染色体组数的判断方法、染色体组数的判断方法图一图二（1）染色体形态法：相同形态的染色体有几条就有几条染色体组，如图一含3个染色体组，图二含2个染色体组。（2）等位基因个数法：控制同一性状的等位基因有几个就有几个染色体组（3）公式法：染色体组数=染色体数 如图一染色体组数为93=3个 染色体形态数请判断下列的几个细胞含几个染色体组？每组有几条染色体？4个、三条4个、2条1个、四条2个、2条3、染色体数目变异1 1、细胞内个别染色
5、体的增加或减少。、细胞内个别染色体的增加或减少。实例：21三体综合症（唐氏综合征）响誉世界的音乐指挥家舟舟人正常染色体组成21三体综合征患者染色体组成2 2、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、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减少。或减少。正常正常减少减少加倍加倍4.1、二倍体和多倍体（1 1）概念及特点：）概念及特点：项目项目概念概念实例实例植物特点对比植物特点对比二倍体体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体人、果蝇、等 与二倍体植株相比,多倍体植株茎秆粗壮,四叶片、果实和种子都比较大,糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加，但多倍体结实率结实
6、率低，晚熟等缺点。低，晚熟等缺点。三倍体体细胞中含有三个染色体组的个体叫作三倍体香蕉、无子西瓜等四倍体体细胞中含有四个染色体组的个体叫作四倍体(棉花，马铃薯）多倍体体细胞中含有三个及三个以上染色体组的个体统称为多倍体有些物种原本没有三倍体和有些物种原本没有三倍体和四倍体，为什么现在有，为四倍体，为什么现在有，为什么？什么？四倍体四倍体二倍体二倍体（2 2）人工诱导多倍体）人工诱导多倍体 方法：用低温处理或用秋水仙素诱发等。处理对象：萌发种子或幼苗 原理：能够抑制正在分裂的细胞中纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两级，从而引起细胞内染色体数目加倍。4.2 多倍体育种【相关信息】秋水仙素(C2H
7、25O6N)是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶,有剧毒,使用时应当特别注意。作用时期：有丝分裂前期多倍体育种实例：含糖量高的甜菜、三倍体无子西瓜四倍体平均粒重10克二倍体平均粒重6克葡萄四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体品种几乎增加了一倍无子西瓜第一次传粉：杂交获得可第一次传粉：杂交获得可长成三倍体植株的种子长成三倍体植株的种子第二次传粉：刺激子房发第二次传粉：刺激子房发育成果实育成果实无子西瓜的培育（多倍体育种）课本P911、人们平常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，可以人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期
8、，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。下图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。下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。（1 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）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芽尖？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西瓜幼
9、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，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。从而得到四倍体植株。（2）获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？联系第）获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？联系第1问，你能说出产生多倍问，你能说出产生多倍体的基本途径吗？体的基本途径吗？杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生途径：用秋水仙素处理萌发的种子或幼杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生途径：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。苗。（3 3）有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子，请推测产生这些种子）有时可以看到
10、三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。的原因。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。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。概率特别小。（4 4）获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？联系第）获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？联系第1 1问，你能说出产生多倍体的问，你能说出产生多倍体的基本途径吗？基本途径吗？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，
11、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；再进行移栽；方法二：利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，方法二：利用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。以避免受粉。5、单倍体实例：蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体,而雄蜂的体细胞中只有16条染色体，像蜜蜂的雄蜂这样就是单倍体。(1)(1)单倍体单倍体：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。卵细胞发育而来，是单倍体(n=16)提问1：
12、单倍体一定有一个染色体组吗？提问2：有一个染色体组的一定是单倍体吗？不一定一定(2)(2)单倍体植株特点单倍体植株特点:与正常植株相比,单倍体长得弱小,且(由二倍体植株形成的单倍体植株)高度不育(3)(3)单倍体的应用单倍体的应用单倍体育种：单倍体育种：方法 花药花药单倍体幼苗单倍体幼苗染色体数目加染色体数目加倍，得到正常倍，得到正常的纯合子的纯合子离体培养人工诱导用秋水仙素处理 优点：明显缩短育种年限6、实验实验:低温诱导低温诱导植物细胞植物细胞染色体数目的变化染色体数目的变化一、一、实验原理实验原理：二、材料用具：二、材料用具：用低温处理植物的分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成,以致影响细
13、胞有丝分裂中染色体被拉向两极,导致细胞不能分裂成两个子细胞,于是,植物细胞的染色体数目加倍。蒜或洋葱(均为二倍体,体细胞中的染色体数目为16),培养皿,滤纸,纱布,烧杯,镊子,剪刀,显微镜,载玻片,盖玻片水箱,卡诺氏液,质量浓度为0.01gmL的甲紫(旧称龙胆紫)溶液,质量分数为15%的盐酸,体积分数为95%的酒精。三、方法步骤三、方法步骤实验中各试剂的用途:卡诺氏液用于固定细胞的形态。甲紫溶液使染色体着色 解离液质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液(1:1)使细胞分离。三、实验结论：三、实验结论：低温能诱导植物细胞的染色体数目发生变化。四、注意事项：四、注意事项：(1)在显微
14、镜下观察到的细胞已经死亡,不能持续观察到细胞中染色体的数目变化。（2)选材只能是分生区细胞,不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数目的变化。(3)着丝粒分裂与纺锤体无关,没有纺锤丝的牵引,着丝粒也能正常分裂。1 1、染色体结构变异的类型、染色体结构变异的类型 (1)缺失:染色体的某一片段缺失引起变异。如:猫叫综合征（5号染色体部分缺失）、果蝇缺刻翅的形成。7、染色体结构的变异(2)重复:染色体中增加某一片段引起变异。如:果蝇 棒状眼的形成。(3)易位:染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异。如:果蝇花斑眼的形成。(4)倒位:染色体的某一片段位置颠倒引起变异。如:果蝇卷翅的形成。2.
15、2.对生物性状的影响对生物性状的影响:染色体结构的改变,会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变,导致性状的变异。大多数染色体结构变异对生物体是不利的,有的甚至会导致生物体死亡。染色体结构变异中的易位现象与基因重组中的交叉互换区别？非同源染色体之间非同源染色体之间同源染色体的非姐妹染色单同源染色体的非姐妹染色单体之间体之间染色体结构变异染色体结构变异基因重组基因重组在光学显微镜下观察到在光学显微镜下观察到在光学显微镜下观察不到在光学显微镜下观察不到类别类别 基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异适用范围类型发生时期结果光学显微镜观察意义育种中的应用所有生物（包括病毒）所有生
16、物（包括病毒）自然状态自然状态下，发生在下，发生在真核真核生物生物的的有性生殖有性生殖过程中过程中真核生物真核生物诱发突变、自发突变或（显性诱发突变、自发突变或（显性突变、隐性突变）突变、隐性突变）交叉互换型、自由组合型交叉互换型、自由组合型（基因工程、转化实验）（基因工程、转化实验）染色体结构变异、染色体结构变异、染色体数目变异染色体数目变异任何时期任何时期，主要发生在有丝分裂，主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期间期和减数第一次分裂前的间期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任何时期，主要发生在任何时期，主要发生在细胞分裂时细胞分裂时引起基
17、因碱基序列的改变引起基因碱基序列的改变（产生了新基因）（产生了新基因）产生新基因型和性状组成、产生新基因型和性状组成、不能产生新的基因和性状不能产生新的基因和性状使排列在染色体上基因的使排列在染色体上基因的数数目或排列顺序目或排列顺序发生改变，不发生改变，不产生新的基因，产生新的基因，不能观察到，不能观察到，属于分子水平属于分子水平不能观察到，不能观察到，属于分子水平属于分子水平能观察到，能观察到，属于细胞水平属于细胞水平新基因产生的途径；新基因产生的途径；生物变异的根本来源；生物变异的根本来源；为生物的进化提供了丰富的材料；为生物的进化提供了丰富的材料；生物变异的来源之一，对生物变异的来源之
18、一，对生物进化具有重要的意义生物进化具有重要的意义诱变育种诱变育种杂交育种杂交育种单倍体育种、多倍体育种单倍体育种、多倍体育种生物变异的来源之一，对生物变异的来源之一，对生物进化具有重要的意义生物进化具有重要的意义【特别提醒】三种可遗传的变异的实质三种可遗传的变异的实质若把基因视为染色体上的一个“点”,染色体视为点所在的“线段”,则:(1)基因突变“点”的变化(“点”的质变,但数目 不变)。(2)基因重组“点”的结合或交换(“点”的质与量均不变)。(3)染色体变异“线段”发生结构或数目的变化。染色体结构变异“线段”的部分片段重复、缺失、倒位、易位(“点”的质不变,数目或位置变化)。染色体数目变异个别“线段”增添、缺失或“线段组”成倍增减(“点”的质不变,数目变化)。
