人教基因突變及其他變異染色體變異第1頁/共53頁變異的類型可遺傳的變異：不遺傳的變異：基因突變染色體變異基因重組基因是什么？它和染色體又有何關系？基因是有遺傳效應的DNA片段染色體是基因的載體基因在染色體上呈線性排列知識回顧第2頁/共53頁第二節(jié)染色體變異第3頁/共53頁基因突變與染色體變異的區(qū)別

基因突變是染色體上的某一個位點上的基因的改變,在光學顯微鏡下是無法直接觀察到的；而染色體變異是光學顯微鏡下直接觀察到的變異。什么是染色體變異？第4頁/共53頁

在自然條件或人為條件改變的情況下，染色體結構的改變或染色體數(shù)目的增減導致生物性狀的變異,叫染色體變異。一、染色體變異1.概念：2.類型:

染色體變異包括染色體結構變異和染色體數(shù)目變異兩種。第5頁/共53頁第6頁/共53頁二、染色體結構的變異abcdefbacdef果蠅缺刻翅的形成1、缺失：指染色體上某一區(qū)段及其帶有的基因一起缺失，從而引起變異的現(xiàn)象。例果蠅缺刻翅的形成第7頁/共53頁

“貓叫綜合癥”是人的5號染色體部分缺失引起的遺傳病，病兒生長發(fā)育遲緩，頭部畸形，哭聲奇特，皮紋改變等特點，并有智能障礙，而其最明顯的特征是哭聲類似貓叫。第8頁/共53頁重復２、重復：染色體中增加某一片段而引起的變異現(xiàn)象。例果蠅棒狀眼形成。abcdefbbabcdefb果蠅棒狀眼的形成第9頁/共53頁染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上引起的變異3、易位abcdefghijklghijklabcefdabcklghdefji夜來香的變異移接

第10頁/共53頁Q:聯(lián)會時，在形成四分體時，常會發(fā)生四分體中的非姐妹染色單體的交叉互換，這是否染色體變異？四分體中非姐妹染色單體的交叉互換不屬于，這屬于基因重組易位:染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上。第11頁/共53頁染色體的某一片段位置顛倒也可以引起變異4、倒位abcdefabcdefbcdeaf顛倒第12頁/共53頁Q：為什么染色體結構的改變會導致性狀的發(fā)生改變?染色體結構上的缺失、重復、易位和倒位導致染色體上基因數(shù)量、排列順序的改變導致生物性狀的改變（變異）第13頁/共53頁請討論：Q1：染色體結構變異對生物都是有害的嗎？Q2：染色體變異與基因突變相比，哪一種變異引起的性狀變化較大一些？為什么？每條染色體上含有許多基因，染色體變異會引起多個基因的變化，所以引起的性狀變化較大一些大多數(shù)染色體結構變異對生物體是不利的，甚至導致死亡。少數(shù)有利。第14頁/共53頁三、染色體數(shù)目的變異（一）概念：在某些特定的環(huán)境條件下，生物體的染色體數(shù)目會發(fā)生改變，從而產(chǎn)生的可遺傳的變異。細胞內的個別染色體增加或減少細胞內的染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍的增加或減少（二）類型第15頁/共53頁（三）個別染色體的增加或減少①個別染色體的增加：如21三體綜合征（染色體數(shù)為：45+XX或XY）21三體綜合征的異常染色體21三體綜合征（先天愚型），患者比正常人多一條染色體--21號染色體是三條，其癥狀表現(xiàn)為智力低下，身體發(fā)育緩慢等。

第16頁/共53頁“天才”音樂指揮家——舟舟第17頁/共53頁

性腺發(fā)育不良（Turner綜合征），女性患者少了一條X染色體，外觀表現(xiàn)為女性，但性腺發(fā)育不良，沒有生育能力。②個別染色體的減少：如性腺發(fā)育不良（染色體數(shù)為：44+X）第18頁/共53頁請思考：Q1:果蠅體細胞有幾條染色體？8條Q2:Ⅱ號和Ⅱ號染色體是什么關系?Ⅲ號和Ⅳ號呢?同源染色體非同源染色體Q3:雄果蠅的體細胞中共有哪幾對同源染色體?Ⅱ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅲ、Ⅳ和Ⅳ、X和Y

（四）染色體數(shù)目成倍的增加或減少第19頁/共53頁ⅣⅡⅢⅡⅢXYⅢYⅡⅡⅢXⅣQ4：雄果蠅產(chǎn)生的精子中有哪幾條染色體？這些染色體在形態(tài)、結構和功能上有什么特點？這些染色體之間是什么關系？Ⅳ減數(shù)分裂由此可見，雄果蠅有____種精子,精子內染色體組成可表示為：2Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，XⅡ，Ⅲ，Ⅳ，Y這些染色體在形態(tài)、結構和功能上各不相同它們是非同源染色體第20頁/共53頁攜帶著控制果蠅生長發(fā)育的全部遺傳信息雄果蠅精子中的一組染色體就是一個染色體組Q4：雄果蠅產(chǎn)生的精子中有哪幾條染色體？這些染色體在形態(tài)、結構和功能上有什么特點？這些染色體之間是什么關系？它們是否攜帶著控制生物生長發(fā)育的全部遺傳信息？Q5：如果將果蠅的精子的染色體看成一組，那么果蠅的體細胞中有幾組染色體？兩組第21頁/共53頁

細胞中的一組非同源染色體，在形態(tài)和功能上各不相同，但又互相協(xié)調，共同控制生物生長、發(fā)育、遺傳和變異，這樣的一組染色體，稱為一個染色體組。1.染色體組特點：①一個染色體組中無同源染色體

②一個染色體組中所含的染色體在形態(tài)、大小和功能上各不相同

③一個染色體組中含有控制生物性狀的一整套遺傳信息，不能重復，不能缺少。第22頁/共53頁染色體組數(shù)目及一個染色體組中染色體數(shù)目的判別方法4個染色體組3個染色體組a.根據(jù)染色體形態(tài)判斷:細胞中形態(tài)相同的染色體（即同源染色體）有幾條，則含有幾個染色體組。注意第23頁/共53頁如圖：基因型為Aaaabbbb的細胞中有

個染色體組

基因型為AAabbb的細胞中有

個

染色體組AaaabbbbAaAbbbb.根據(jù)基因型判斷：控制同一性狀的相同或等位基因出現(xiàn)幾次，就含有幾個染色體組；即：一種字母（大小寫）有幾個就為幾組43第24頁/共53頁c、根據(jù)染色體的數(shù)目和形態(tài)數(shù)來推算：染色體組的數(shù)目=染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)。AaaabbbbAaAbbb第25頁/共53頁AabbbbACAcbb1個染色體組中有兩條染色體e.在細胞或生物體的基因型中，位于非同源染色體上的非等位基因有幾種，則每個染色體組中就含有幾條染色體。d.在細胞中有幾種形態(tài)的染色體,一個染色體組中就含有幾條染色體AAaa1個染色體組中有三條染色體第26頁/共53頁思考：下列細胞中各有幾個染色體組?每個染色體組有幾條染色體?A、AaB、AABbC、AaBbXWYD、AAa2個;1條2個;2條2個;3條3個;1條第27頁/共53頁2.二倍體、多倍體二倍體：由受精卵發(fā)育而成的個體，體細胞中含有兩個染色體組的個體。常用2n表示染色體數(shù)，如：果蠅：2n=8人：2n=46例如，人、果蠅、玉米是二倍體。自然界中幾乎全部動物和過半數(shù)的高等植物都是二倍體。第28頁/共53頁多倍體：由受精卵發(fā)育成的個體，體細胞中含有

三個或三個以上染色體組的個體。例如，香蕉是三倍體，馬鈴薯是四倍體，普通小麥是六倍體，約有1/3的被子植物是多倍體。在動物中極少見三倍體四倍體六倍體八倍體香蕉

3n=33黃花菜

3n=33無籽西瓜

3n=33桑

3n=45四倍體水稻

4n=48四倍體洋蔥

4n=32煙草

4n=48普通小麥

6n=42燕麥

6n=42小黑麥

8n=56第29頁/共53頁蜜蜂:精子(16條)卵細胞(16條)精用受作蜂王、工蜂

(32條)雄峰(16條)直接發(fā)育單倍體:3.單倍體單倍體：由配子發(fā)育而成的個體，體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。如蜜蜂中的雄蜂。第30頁/共53頁思考1：二倍體生物所形成的單倍體中，其單倍體體細胞中含幾個染色體組？四倍體生物所形成的單倍體中含幾個染色體組？六倍體生物所形成的單倍體中含幾個染色體組？

2：單倍體中只有一個染色體組嗎？

3：一倍體一定是單倍體嗎？單倍體一定是一倍體嗎？1個染色體組2個染色體組3個染色體組不一定。如雄峰的體細胞中含有1個染色體組；單倍體小麥體細胞中含有3個染色體組一定不一定第31頁/共53頁4、如果是四倍體、六倍體物種形成的單倍體，其體細胞中就含有兩個或三個染色體組，我們可以稱它為二倍體或三倍體嗎？不能，盡管其體細胞中含有兩個或三個染色體組，但因為是正常的體細胞的配子所形成的物種，只能稱為單倍體第32頁/共53頁單倍體與多倍體的區(qū)別二倍體(2N=2x)三倍體(3N=3x)多倍體(nN=nx)(a+b)(a+b)注：x染色體組，a、b為正整數(shù)。生物體合子2N=(a+b)x發(fā)育直接發(fā)育成生物體：單倍體（N=ax)雌配子(N=ax)直接發(fā)育成生物體：單倍體（N=bx)雄配子(N=bx)①由合子發(fā)育來的個體，細胞中含有幾個染色體組，就叫幾倍體；②而由配子直接發(fā)育來的，不管含有幾個染色體，都只能叫單倍體。說明第33頁/共53頁4.染色體倍數(shù)變化與育種：（Ⅰ）染色體數(shù)目多倍體倍增⑴自然成因：受外界條件驟變（如溫度驟變）的影響或生物內部因素的干擾，使有絲分裂受阻，染色體數(shù)目加倍⑵特點：莖桿粗壯、葉片、果實、種子較大，糖類和蛋白質等有機物含多，但發(fā)育遲緩、結實率低⑶應用—多倍體育種①原理：染色體組成倍增加——染色體變異②方法：（低溫處理）秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗（最常用、最有效）第34頁/共53頁4條染色體8條染色體用秋水仙素處理無紡綞體形成染色體復制著絲點分裂無紡綞絲牽引,染色體不分離秋水仙素在細胞分裂過程的何時起作用？其作用機理是什麼？在細胞有絲分裂前期抑制紡錘體的形成，導致復制后的染色體不能移向細胞兩極而使染色體數(shù)目加倍。（P87）第35頁/共53頁③過程萌發(fā)的種子或幼苗染色體加倍的組織塊秋水仙素處理多倍體植株④優(yōu)點：器官大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分。如四倍體番茄VC含量高于二倍體番茄一倍。⑤缺點：適用于植物，在動物方面難以開展。第36頁/共53頁（Ⅱ）染色體數(shù)目單倍體倍減⑴自然成因：⑵特點：⑶應用—單倍體育種①原理：②方法：生殖細胞未經(jīng)受精，直接發(fā)育植株長的弱小，高度不育單倍體只是作為單倍體育種的一個中間環(huán)節(jié)，染色體加倍后成為可育純合子（指每一對染色體上成對基因都是純合的）在人工培養(yǎng)基上進行花藥（花粉）離體培養(yǎng)4.染色體倍數(shù)變化與育種：染色體變異單性生殖第37頁/共53頁花藥離體培養(yǎng)染色體加倍F1花粉單倍體植株正常植株（純合體）種子新植株（新品種）秋水仙素處理自交發(fā)育選擇所需性狀③過程：第38頁/共53頁實例下面以利用高莖抗病和矮莖不抗病水稻培育矮莖抗病水稻為例說明單倍體育種方法：高抗病

DDTT雜合高抗DdTt矮不抗ddtt花藥離體培養(yǎng)高抗DT矮不抗dt高不抗Dt矮抗dT純合高抗DDTT加倍純合矮不抗ddtt加倍純合高不抗DDtt加倍純合矮抗抗ddTT加倍第39頁/共53頁花藥離體培養(yǎng)→P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓純合體秋水仙素→↑

需要的矮抗品種㈡單倍體育種第1年第2年P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddttddTT㈠雜交育種↓第1年第2年第3~6年××↑

需要的矮抗品種矮抗比較第40頁/共53頁④優(yōu)點：明顯縮短育種年限。只需2年。（都是純合子，自交后代不發(fā)生性狀分離）⑤缺點：技術復雜，成功率低，須與雜交育種配合第41頁/共53頁比較項目

基因突變

基因重組

染色體變異

多倍體

單倍體變異實質產(chǎn)生過程特點舉例基因分子結構的改變，產(chǎn)生新的基因復制時基因中脫氧核苷酸的增減和改變減數(shù)分裂形成配子時，非等位基因自由組合或等位基因的互換不同性狀的基因重新組合，產(chǎn)生新的基因型染色體組成倍增加，產(chǎn)生新基因型染色體組成倍減少，產(chǎn)生新基因型細胞分裂時染色體復制后不能形成兩子細胞有性配子未經(jīng)受精作用直接發(fā)育成個體發(fā)生頻率低，有害變異多，變異的根本來源，進化的重要因素后代中重新組合的變異類型有一定的分離比器官大，養(yǎng)分多，成熟遲，結實少植株弱小，高度不育鐮刀型細胞貧血癥黃圓、綠皺豌豆雜交出現(xiàn)黃皺、綠圓豌豆普通小麥雄蜂、單倍體玉米第42頁/共53頁實驗:低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化

實驗原理：低溫處理植物分生組織細胞,能夠抑制紡錘體的形成,以致影響染色體被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞染色體數(shù)目發(fā)生變化．第43頁/共53頁方法步驟：１將洋蔥（或大蔥、大蒜）放在裝滿清水的廣口瓶上，讓洋蔥的底部接觸水面。待洋蔥長出約１Cm左右的不定根時，將整個裝置放入冰箱的低溫室內（４℃），誘導培養(yǎng)３６h。２、剪取誘導處理的根尖約０．５－１cm，放入卡諾氏液中浸泡０．５－１h，以固定細胞的形態(tài)，然后用體積分數(shù)為９５﹪的酒精沖洗２次。因為未長出根前施與低溫不利其生出不定根沖洗附著在根尖表面的卡諾氏液第44頁/共53頁３、制作裝片，包括：解離、漂洗、染色和制片４個步驟。解離：解離液（體積分數(shù)為15%HCl和體積分數(shù)為95%酒精1：1混合；目的是使組織中的細胞相互分離開；時間3~5min漂洗：清水；洗去解離液，防止解離過度，便于染色；時間10min染色：改良苯酚品紅染液；使染色體（質）著色，便于觀察染色體（質）的形態(tài)、數(shù)目、行為；時間3~5min制片：鑷子取根------放在載玻片上，滴一滴清水------鑷子尖弄碎根尖------蓋上蓋玻片------再加載玻片-------用拇指輕壓載玻片目的使組織細胞分散開來，有利于觀察第45頁/共53頁４、先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂相。視野中既有正常的二倍體細胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細胞。確認某個細胞發(fā)生染色體數(shù)目變化后，再用高倍鏡觀察。第46頁/共53頁染色體變異染色體變異個別增減染色體組二倍體概念特點應用成因概念特征多倍體單倍體分類數(shù)目變異成倍增減缺失、增加、易位、倒位結構變異：課堂小結第47頁/共53頁

體細胞中的染色體數(shù)配子中的染色體數(shù)體細胞中的染色體組數(shù)配子中的染色體組數(shù)屬于幾倍體生物豌豆72普通小麥

423小黑麥28八倍體比較項目生物種類141

二倍體

六倍體2156846P8