2023/6/281必修二

遺傳與進化雜交雜交自交自交第2節(jié)染色體變異

作為野生植物的后代，許多栽培植物的染色體數(shù)目卻與它們的祖先大不相同，如馬鈴薯和香蕉（見下表）。討論：1.根據(jù)前面所學(xué)減數(shù)分裂的知識，試著完成該表格。122411異常野生祖先種（有籽）栽培品種（無籽）2.為什么平時吃的香蕉是沒有種子的？

因為香蕉裁培品種體細胞中的染色體數(shù)目是33條，減數(shù)分裂時染色體發(fā)生聯(lián)會紊亂，不能形成正常的配子，因此無法形成受精卵，進而形成種子。3.分析表中數(shù)據(jù)，你還能提出什么問題嗎？能否發(fā)揮想象力做出一些推測呢？

能形成種子的植物細胞中，染色體數(shù)目一定是偶數(shù)嗎?香蕉體細胞中的染色體數(shù)目不是偶數(shù)，它是怎樣形成的呢?又是如何繁殖下一代的?

生物體的體細胞或生殖細胞內(nèi)染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化，稱為染色體變異。一、染色體變異分類染色體結(jié)構(gòu)變異染色體數(shù)目變異

基因突變和基因重組是分子水平的變異，光鏡下不可見。染色體變異是細胞水平的變異，光鏡下可見。二、染色體數(shù)目的變異正常增多減少（一）細胞內(nèi)個別染色體的增加或減少21三體綜合征

唐氏綜合征

(21三體綜合征)，又稱先天愚型，由于多了一條21號染色體而導(dǎo)致的疾病。存活者有明顯的智力低下，發(fā)育遲緩，眼間較寬，外眼角上斜，口常半張，舌外伸，又叫伸舌樣癡呆。21212121212121212121212121213條21號染色體精子卵細胞1條21號染色體2條21號染色體受精卵+→+1條21號染色體2條21號染色體3條21號染色體→母方減Ⅰ或減Ⅱ的問題父方減Ⅰ或減Ⅱ的問題（二）以染色體組的形式增加或減少正常增加兩套減少一套

（細胞內(nèi)染色體數(shù)目以一套完整的非同源染色體為基數(shù)成倍地增加或成套地減少）。1.染色體組雄果蠅體細胞有幾條染色體？幾對同源染色體？分別是？Ⅱ和Ⅱ，Ⅲ和Ⅲ，Ⅳ和Ⅳ，X和Y。8條，4對

像左圖中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y這樣的一組非同源染色體，即細胞中的每套非同源染色體稱為一個染色體組減數(shù)分裂非同源染色體非同源染色體（即不存在同源染色體和等位或相同基因，擁有足以控制生物體生長發(fā)育、遺傳和變異的全套遺傳信息）。染色體組1.請判斷下列的幾個細胞含幾個染色體組？每組有幾條染色體？3個1個2個3個4個4個1個2個3條2條4條4條3條2條4條2條2.下圖所示細胞含三個染色體組的是(

)D2.二倍體、三倍體、多倍體（1）二倍體（2N)

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概念

在自然界中，幾乎全部動物和過半數(shù)的高等植物都是二倍體。例如：人2N=46果蠅2N=8水稻2N=24玉米2N=20存在生物形成原因玉米♀♂果蠅體細胞野生馬鈴薯人類2N個體2N受精卵N精子N卵細胞2N父本2N母本分裂分化受精作用減數(shù)分裂減數(shù)分裂（2)三倍體(3N）概念存在生物形成原因

由含有兩個染色體組的配子與含有一個染色體組的配子結(jié)合,發(fā)育成體細胞中含有三個染色體組的個體。無子西瓜(3N）香蕉(3N）……野生芭蕉

2n有籽香蕉

4n加倍野生芭蕉

2n無籽香蕉

3n香蕉的祖先為野生芭蕉，個小而多種子，無法食用。香蕉的培育過程如下：受精作用復(fù)制減數(shù)分裂I后期異常

二倍體的減數(shù)分裂Ⅰ出現(xiàn)錯誤，形成含有兩個染色體組的配子，這樣的配子與含有一個染色體組的配子結(jié)合，發(fā)育成的個體的體細胞中就含有三個染色體組，即為三倍體。三倍體形成原因（一）減數(shù)分裂Ⅰ出現(xiàn)錯誤減數(shù)分裂II后期異常受精作用減數(shù)分裂I后期正常

二倍體的減數(shù)分裂II出現(xiàn)錯誤，形成含有兩個染色體組的配子，這樣的配子與含有一個染色體組的配子結(jié)合，發(fā)育成的個體的體細胞中就含有三個染色體組，稱作三倍體。三倍體形成原因（二）減數(shù)分裂II出現(xiàn)錯誤

由受精卵發(fā)育而成的，體細胞中含有3個或3個以上染色體組的個體。(≥3N）（有幾個染色體組就叫幾倍體）無子西瓜是三倍體香蕉是三倍體普通小麥是六倍體多倍體植物中很常見，動物中極少見。在被子植物中，至少有33%的物種是多倍體概念存在生物形成原因(3)多倍體帕米爾高原的植物65%的種類是多倍體三倍體形成原因：

含兩個染色體組的配子與含有一個染色體組的正常配子結(jié)合發(fā)育成的個體。三倍體的體細胞中含有三個染色體組。普通小麥是六倍體四倍體形成原因（1）外因：溫度等驟變是產(chǎn)生多倍體的主要誘因。（2）內(nèi)因：植物細胞分裂過程中，紡錘體的形成受抑制。減數(shù)分裂Ⅰ受精作用減數(shù)分裂Ⅰ復(fù)制復(fù)制減數(shù)分裂Ⅱ減數(shù)分裂Ⅱ四倍體有2個含有兩個染色體組的配子結(jié)合發(fā)育而來的個體

二倍體在胚或幼苗時期受某種因素影響，體細胞在進行有絲分裂時，染色體只復(fù)制未分離，形成四倍體。溫度、濕度等自然條件劇變，對細胞的作用時期為前期，導(dǎo)致紡錘體的形成受到抑制，著絲粒分裂后，染色體不能拉向兩極，細胞不能分裂為兩個子細胞，細胞分裂受阻。4個染色體8個染色體無紡錘體形成（前期）染色體復(fù)制著絲粒分裂無紡錘絲牽引若繼續(xù)進行正常的有絲分裂染色體加倍的組織或個體8個染色體多倍體植株比較多倍體植株的特點

莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。

四倍體葡萄的果實比二倍體的大得多四倍體番茄的維生素C含量比二倍體幾乎增加了一倍。二倍體草莓四倍體草莓二倍體葡萄四倍體葡萄二倍體小麥六倍體小麥馬鈴薯（4n=48）棉花（4n=52）山藥（4n=40）香蔥（4n=32）小麥（六倍體）菊花（六倍體）葡萄（三/四倍體）六倍體四倍體四倍體六倍體六倍體三倍體三、四倍體多倍體的應(yīng)用多倍體育種方法：人工誘導(dǎo)多倍體的方法很多，如低溫處理、秋水仙素誘發(fā)等秋水仙素誘發(fā)：是目前最常用且最有效的方法。

秋水仙素作用：用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，作用于有絲分裂的前期或減數(shù)分裂前期，抑制細胞分裂時紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細胞兩極。從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。染色體數(shù)目加倍的細胞繼續(xù)進行有絲分裂，就可能發(fā)育成多倍體植株。舉例：含糖量高的甜菜和三倍體無子西瓜等的培育。染色體數(shù)加倍染色體復(fù)制著絲點分裂細胞無法正常分裂無紡綞絲牽引

人工誘導(dǎo)多倍體的產(chǎn)生原理：抑制紡錘體的形成，使染色體數(shù)目加倍。

代表生物：蜜蜂中的雄蜂是直接由未受精的卵細胞發(fā)育而來

有些生物的配子(生殖細胞)能發(fā)育成新個體，這些由配子發(fā)育而成的生物個體，體細胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同，叫做單倍體。蜂王雄蜂工蜂

32條16條32條單倍體特點植株長得弱小，一般高度不育。3.單倍體概念存在生物形成原因

由配子（如卵細胞、花粉等）直接發(fā)育而來的個體。判定生物是單倍體、二倍體、多倍體的關(guān)鍵是看它的發(fā)育起點。

單倍體中不一定只含一個染色體組。二倍體物種產(chǎn)生的單倍體只含一個染色體組；多倍體物種產(chǎn)生的單倍體含有兩個或多個染色體組。含偶數(shù)個染色體組可育，含奇數(shù)個染色體組高度不育。1.由受精卵發(fā)育而來，體細胞中含有幾個染色體組就是幾倍體。2.由配子發(fā)育而來的生物個體，不管含有幾個染色體組，都只能稱單倍體。單倍體、二倍體和多倍體的比較項目二倍體多倍體單倍體概念由受精卵發(fā)育而成，體細胞中含有2個染色體組的個體由受精卵發(fā)育而成，體細胞中含有3個或3個以上染色體組的個體由配子發(fā)育而來，體細胞的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個體發(fā)育起點受精卵受精卵未受精的配子染色體組的數(shù)目2個3個或3個以上不確定（是正常體細胞染色體組數(shù)目的一半）性狀表現(xiàn)正常（作為單倍體、多倍體的參照物）莖稈粗壯，葉片、果實、種子較大，營養(yǎng)豐富，但發(fā)育遲緩，結(jié)實率低植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）純合正常植株單倍體育種二倍體植株花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗人工誘導(dǎo)秋水仙素處理恢復(fù)二倍體植株（純合體）優(yōu)良性狀純合體篩選YRyRYryr黃色圓粒（YyRr）花藥（配子）單倍體植株正常染色體數(shù)目（純合體）YYRRyyRRYYrryyrr黃圓綠圓黃皺綠皺秋水仙素處理幼苗YRyRYryr花藥離體培養(yǎng)步驟：花藥離體培養(yǎng)+秋水仙素加倍注意：秋水仙素只能處理單倍體的幼苗花藥花藥離體培養(yǎng)PF1配子DDTTDDttddTTddtt正常植株（純合）秋水仙素單倍體育種P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTtF2D_T_D_ttddT_ddttddTT雜交育種矮抗?需要的純合矮抗品種連續(xù)?第1年第2年第3-6年高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddtt高桿抗病

DdTtDTDtdTdt單倍體植株第1年第2年DTDtdTdt需要的純合矮抗品種

現(xiàn)有純合高稈抗病小麥（DDTT）和矮稈不抗病小麥（ddtt），怎樣得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？用遺傳圖解表示。明顯縮短育種年限；獲得的都是純合體，自交后代不會發(fā)生性狀分離。單倍體育種的原理：染色體變異單倍體育種優(yōu)點：低溫誘導(dǎo)植物細胞染色體數(shù)目的變化（一）目的要求1.學(xué)習(xí)低溫誘導(dǎo)植物細胞染色體數(shù)目變化的方法。2.理解低溫誘導(dǎo)植物細胞染色體數(shù)目變化的作用機制。（二）實驗原理探究實踐

用低溫處理植物的分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導(dǎo)致細胞不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞的染色體數(shù)目發(fā)生變化。試劑使用方法作用卡諾氏液體積分數(shù)為95%的酒精質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸蒸餾水質(zhì)量濃度0.01g/mL的甲紫溶液將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1h沖洗2次經(jīng)用卡諾氏液處理過的根尖與質(zhì)量分數(shù)為15%的鹽酸等體積1:1混合，作為解離液浸泡解離后的根尖約10min把漂洗過的根尖放進盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5min固定細胞的形態(tài)洗去卡諾氏液漂洗根尖，洗去解離液使染色體著色解離根尖細胞，使組織中的細胞相互分離開（三）材料用具及作用誘導(dǎo)培養(yǎng)將蒜（或洋蔥）在4℃放置一周（先（通過4℃低溫）解除休眠再培養(yǎng)）。取出后，讓蒜的底部接觸水面，于室溫（約25℃）培養(yǎng)。待蒜長出約1cm長的不定根時，將整個裝置放入冰箱冷藏室內(nèi)，誘導(dǎo)培養(yǎng)48~72h。固定剪取誘導(dǎo)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。制作裝片

解離、漂洗、染色、制片，方法同實驗“觀察植物細胞的有絲分裂”觀察先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂象。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。（四）方法步驟洋蔥/大蒜根尖培養(yǎng)低溫誘導(dǎo)固定制作臨時裝片注意：在進行實驗的過程中，所觀察的細胞已經(jīng)被卡諾氏液等殺死，看到的是死細胞。因此不能觀察到連續(xù)的變化。（五）結(jié)果（六）結(jié)論

低溫可以誘導(dǎo)植物細胞染色體數(shù)目發(fā)生變化

誘導(dǎo)率不是百分之百，因此視野中既有二倍體細胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細胞，且前者數(shù)目多于后者。討論：秋水仙素與低溫都能誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，這兩種方法原理上有什么相似之處？都是通過抑制紡錘體的形成來使染色體數(shù)目加倍的。作用時期不同而已。探究實驗：低溫誘導(dǎo)植物細胞染色體數(shù)目變化三、染色體結(jié)構(gòu)變異

在自然條件或人為因素的影響下，染色體發(fā)生的結(jié)構(gòu)變異主要有以下4種類型：（一）缺失缺失、重復(fù)、倒位、易位染色體的某一片段缺失引起的變異

貓叫綜合征：人的5號染色體部分片段缺失,患兒哭聲輕，音調(diào)高，很像貓叫而得名。貓叫綜合征患者的生長發(fā)育遲緩，而且存在嚴重的智力障礙?；驍?shù)目減少結(jié)果：（二）重復(fù)染色體增加某一片段引起變異。例如，果蠅棒狀眼的形成染色體中增加某一片段引起的變異基因數(shù)目增加結(jié)果：染色體正常正常眼染色體片段重復(fù)棒眼正常眼棒狀眼

果蠅的復(fù)眼結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜，有的復(fù)眼有成百上千的小眼結(jié)構(gòu)，有的復(fù)眼中的小眼數(shù)量很少，整個復(fù)眼呈短棒狀，稱為棒眼。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注意：發(fā)生在兩條非同源染色體上染色體正常染色體片段移接（四）易位例如：果蠅花斑眼的形成、人慢性粒細胞白血病結(jié)果：染色體上基因的排列順序發(fā)生改變易位四分體中染色體互換圖解區(qū)別位置發(fā)生于非同源染色體之間

發(fā)生于同源染色體的非姐妹染色單體之間原理染色體結(jié)構(gòu)變異基因重組染色體的某一片段位置顛倒引起的變異（同一條染色體上）染色體正常染色體片段顛倒（四）倒位例如：果蠅巻翅的形成正常翅卷翅（染色體的某一片段位置顛倒180o）基因排列順序改變結(jié)果：

使排列在染色體上的基因數(shù)量、排列順序的改變生物性狀的改變（變異）

大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)變異對生物體是不利的，甚至導(dǎo)致生物體死亡。（多害少利）缺失重復(fù)染色體上基因數(shù)目改變易位倒位染色體上基因排列順序改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)變異對生物性狀的影響染色體結(jié)構(gòu)上的缺失、重復(fù)、易位和倒位缺失后的聯(lián)會現(xiàn)象重復(fù)后的聯(lián)會現(xiàn)象倒位后的聯(lián)會現(xiàn)象易位后的聯(lián)會現(xiàn)象

發(fā)生染色體變異的染色體在四分體時期依舊會發(fā)生聯(lián)會，圖中①和②為一對同源染色體，正常的基因順序是ABCDE，則圖乙～圖丁中染色體結(jié)構(gòu)變異的類型依次是_______、______、_______。缺失重復(fù)倒位缺失重復(fù)倒位基因突變1.下列變異中，不屬于染色體結(jié)構(gòu)變異的是（）

A.染色體缺失某一片斷

B.染色體增加了某一片斷

C.染色體中DNA的一個堿基發(fā)生了改變

D.染色體某一片斷位置顛倒了180°。2.基因重組、基因突變和染色體變異的共同點是()A.都能產(chǎn)生可遺傳的變異B.都能產(chǎn)生新的基因C.產(chǎn)生的變異對生物均不利D.在顯微鏡下都可看到變異狀況AC課堂練習(xí)及作業(yè)：3.某些類型的染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異，可通過對細胞有絲分裂中期或減數(shù)第一次分裂時期的觀察來識別。a、b、c、d為某些生物減數(shù)第一次分裂時期染色體變異的模式圖，它們依次屬于()CA．三倍體、染色體片段重復(fù)、三體、染色體片段缺失B．三倍體、染色體片段缺失、三體、染色體片段重復(fù)C．三體、染色體片段重復(fù)、三倍體、染色體片段缺失D．染色體片段缺失、三體、染色體片段重復(fù)，三倍體C4.如圖是細胞中所含染色體，相關(guān)敘述不正確的是()A.圖1代表的生物可能是二倍體，其每個染色體組含一條染色體B.圖2代表的生物可能是二倍體，其每個染色體組含三條染色體C.圖3代表的生物可能是二倍體，其每個染色體組含三條染色體D.圖4代表的生物可能是單倍體，其一個染色體組含四條染色體B5.如圖是無子西瓜培育的過程。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.①過程也可進行低溫誘導(dǎo)處理，與秋水仙素的作用原理不同B.三倍體植株不育的原因是在減數(shù)分裂過程中聯(lián)會發(fā)生紊亂C.培育得到的無子西瓜與二倍體有子西瓜相比個大、含糖量高D.要得到無子西瓜，需每年制種，很麻煩，所以可用無性繁殖進行快速繁殖A6.右圖為果蠅體細胞染色體組成示意圖，以下說法正確的是（

）A．果蠅的一個染色體組含有的染色體是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、YB．X染色體上的基因均與性別決定有關(guān)C．果蠅體內(nèi)的細胞，除生殖細胞外都只含有兩個染色體組D．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X（或Y）四條染色體攜帶了控制果蠅生長發(fā)育所需的全部遺傳信息D7.一對夫婦生了個基因型為XBXbY的孩子，已知父親正常，母親為色盲基因攜帶者。下列分析中正確的是（

）A.問題可能來自父親，在減數(shù)第一次分裂過程中出現(xiàn)了問題B.問題可能來自父親，在減數(shù)第二次分裂過程中出現(xiàn)了問題C.問題一定來自母親，在減數(shù)第一次分裂過程中出現(xiàn)了問題D.問題一定來自母親，在減數(shù)第二次分裂過程中出現(xiàn)了問題A8.用純種的高稈抗銹病(DDTT)小麥與矮稈易染銹病(ddtt)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如圖所示。下列有關(guān)此育種方法的敘述中，正確的是()A.過程①的作用原理為染色體變異B.過程③必須經(jīng)過受精作用C.過程④必須使用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗D.此育種方法選出的符合生產(chǎn)要求的品種占1/4D1．染色體變異包括染色體數(shù)目的變異和結(jié)構(gòu)的變異。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）只有生殖細胞中的染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化才屬于染色體變異。（

）（2）體細胞中含有兩個染色體組的個體就是二倍體。（

）（3）用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體。（

）×××練習(xí)與應(yīng)用P91一.概念檢測2．秋水仙素能誘導(dǎo)多倍體形成的原因是（

）A．促進細胞融合B．誘導(dǎo)染色體多次復(fù)制C．促進染色單體分開，形成染色體D．抑制細胞有絲分裂時紡錘體的形成D3．慢性髓細胞性白血病是一種惡性疾病，患者骨髓內(nèi)會出現(xiàn)大量惡性增殖的白細胞。該病是由于9號染色體和22號染色體互換片段所致。這種變異屬于（

）A．基因突變B．基因重組C．染色體結(jié)構(gòu)變異D．染色體數(shù)目變異C4.填表比較豌豆、普通小麥、小黑麥的體細胞和配子中的染色體數(shù)目、染色體組數(shù)目，并且注明它們分別屬于幾倍體生物。生物種類豌豆普通小麥小黑麥體細胞中的染色體數(shù)/條配子中的染色體數(shù)/條728體細胞中的染色體組數(shù)2配子中的染色體組數(shù)3屬于幾倍體生物八倍體21141二倍體六倍體4265684

1．在二倍體的高等植物中，偶然會長出一些植株弱小的單倍體，這些單倍體一般不能通過有性生殖繁殖后代。單倍體是如何形成的？為什么不能繁殖后代？

可能的原因是，二倍體植株經(jīng)減數(shù)分裂形成配子后，一些配子可以在離體條件下發(fā)育成單倍體。這些單倍體一般不能通過有性生殖繁殖后代，是因為它們的體細胞中只含有一個染色體組，減數(shù)分裂時沒有同源染色體的聯(lián)會，就會造成染色體分別移向細胞兩極的紊亂，不能形成正常的配子，因此，就不能繁殖后代。二、拓展應(yīng)用人工誘導(dǎo)多倍體——無籽西瓜秋水仙素誘導(dǎo)2.人們平常食用的西瓜是二倍體。在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理，可以得到四倍體植株。然后，用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，進行雜交，得到的種子細胞中含有三個染色體組。把這些種子種下去，就會長出三倍體植株。下圖是三倍體無子西瓜的培育過程圖解。據(jù)圖回答下列問題。二倍體↓四倍體(♀)二倍體(♂)×↓三倍體植株↓三倍體無子西瓜為什么用一定濃度的秋水仙素溶液滴在二倍體西瓜幼苗的芽尖?

西瓜幼苗的芽尖細胞有絲分裂旺盛，用秋水仙素處理可以抑制細胞有絲分裂時形成紡錘體，導(dǎo)致細胞內(nèi)染色體染色體不能移向兩極，染色體數(shù)目加倍，從而得到四倍體植株。(2)獲得的四倍體西瓜為何要與二倍體雜交?聯(lián)系第1問，你能說出產(chǎn)生多倍體的基本途徑嗎?

雌配