2-3-3-1 第三节 染色体变异及其应用
染色体变异及其应用
染色体变异及其应用在真核生物的体内，染色体是遗传物质DNA的载体。
当染色体的数目发生改变时（缺少，增多）或者染色体的结构发生改变时，遗传信息就随之改变，带来的就是生物体的后代性状的改变，这就是染色体变异。
它是可遗传变异的一种。
根据产生变异的原因，它可以分为结构变异和数量变异两大类。
一、染色体结构变异染色体结构变异最早是在果蝇中发现的。
遗传学家在1917年发现染色体缺失,1919年发现染色体重复,1923年发现染色体易位,1926年发现染色体倒位。
人们在果蝇幼虫唾腺染色体上,对各种染色体结构变异进行了详细的遗传学研究。
染色体结构变异的发生是内因和外因共同作用的结果,外因有各种射线、化学药剂、温度的剧变等, 内因有生物体内代谢过程的失调、衰老等。
在这些因素的作用下, 染色体可能发生断裂,断裂端具有愈合与重接的能力。
当染色体在不同区段发生断裂后,在同一条染色体内或不同的染色体之间以不同的方式重接时,就会导致各种结构变异的出现。
下面分别介绍这几种结构变异的情况。
1. 缺失。
缺失是指染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失,从而引起变异的现象。
缺失的断片如系染色体臂的外端区段,则称顶端缺失；如系染色体臂的中间区段,则称中间缺失。
缺失的纯合体可能引起致死或表型异常。
在杂合体中如携有显性等位基因的染色体区段缺失，则隐性等位基因得以实现其表型效应，出现所谓假显性。
在缺失杂合体中,由于缺失的染色体不能和它的正常同源染色体完全相应地配对,所以当同源染色体联会时,可以看到正常的一条染色体多出了一段(顶端缺失),或者形成一个拱形的结构(中间缺失),这条正常染色体上多出的一段或者一个结,正是缺失染色体上相应失去的部分。
缺失引起的遗传效应随着缺失片段大小和细胞所处发育时期的不同而不同。
在个体发育中,缺失发生得越早,影响越大缺失的片段越大,对个体的影响也越严重,重则引起个体死亡, 轻则影响个体的生活力。
在人类遗传中,染色体缺失常会引起较严重的遗传性疾病,如猫叫综合征等。
苏教版教学素材生物必修2复习提纲(必修)
生物必修2复习提纲（必修）第二章减数分裂和有性生殖第一节减数分裂一、减数分裂的概念减数分裂(meiosis)是进行有性生殖的生物形成生殖细胞过程中所特有的细胞分裂方式。
在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次，新产生的生殖细胞中的染色体数目比体细胞减少一半。
（注：体细胞主要通过有丝分裂产生，有丝分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂一次，新产生的细胞中的染色体数目与体细胞相同。
）二、减数分裂的过程1、精子的形成过程：精巢（哺乳动物称睾丸）减数第一次分裂间期：染色体复制(包括DNA复制和蛋白质的合成)。
前期：同源染色体两两配对（称联会），形成四分体。
四分体中的非姐妹染色单体之间常常发生对等片段的互换。
中期：同源染色体成对排列在赤道板上（两侧）。
后期：同源染色体分离；非同源染色体自由组合。
末期：细胞质分裂，形成2个子细胞。
减数第二次分裂（无同源染色体．．．．．．）前期：染色体排列散乱。
中期：每条染色体的着丝粒都排列在细胞中央的赤道板上。
后期：姐妹染色单体分开，成为两条子染色体。
并分别移向细胞两极。
末期：细胞质分裂，每个细胞形成2个子细胞，最终共形成4个子细胞。
2、卵细胞的形成过程：卵巢三、精子与卵细胞的形成过程的比较精子的形成卵细胞的形成不同点形成部位精巢（哺乳动物称睾丸）卵巢过程有变形期无变形期子细胞数一个精原细胞形成4个精子一个卵原细胞形成1个卵细胞+3个极体相同点精子和卵细胞中染色体数目都是体细胞的一半四、注意：（1）同源染色体①形态、大小基本相同；②一条来自父方，一条来自母方。
（2）精原细胞和卵原细胞的染色体数目与体细胞相同。
因此，它们属于体细胞，通过有丝分裂 的方式增殖，但它们又可以进行减数分裂形成生殖细胞。
（3）减数分裂过程中染色体数目减半发生在减数第一次分裂．．．．．．．，原因是同源染色体分离并进入不同的．．．．．．．．．．．．．子细胞．．．。
所以减数第二次分裂过程中无同源染色体．．．．．．。
染色体变异及其应用(1)
赣马高级中学 王1 磊
普通的西瓜
无子西瓜
可编辑ppt
2
香蕉是天然 的三倍体， 没有种子
自然界中哪些植 物没有种子呢？
那西瓜怎 样不产生 种子呢？
可编辑ppt
3
一、多倍体育种
1.1 三倍体无子西瓜的培育过程： 秋水仙素处理
2n 传粉
4n
♀
种植
3n 传粉
♂ 种植
3n
♀
♂
无子西瓜 可编辑ppt
2n
第 一 年
2n
第 二 2n 年
4
阅读课文，分组讨论以下问题：
多倍体植株有什么优点？为什么无子 西瓜会没有种子？
茎秆粗壮，叶片果实种子都比较大，糖类蛋白质等含 量也有所增加 ； 减数分裂时染色体联会出现紊乱， 不能产生正常的配子。
用秋水仙素诱导多倍体的原理是什么？ 作用于细胞分裂的什么时期？
C 该秋水仙素的主要作用是（ ）
A.使纺锤体再次复制 B.使染色体着丝点不分裂 C.抑制纺锤体的形成 D.使细胞稳定在间期阶段
2.(多选)用四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所得的
CD 子一代植株开花后，经适当处理，则（
）
A.能产生正常配子，结出种子形成果实
B.结出的果实为5倍体
C.不能产生正常配子，但可形成无子果实
C.二倍体 × 六倍体 → 四倍体
D.三倍体 × 三倍体 → 三倍体
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8
二、 单倍体育种
2.1 如何获得单倍体植株？ 花药离体培养法
单倍体作物植株弱小， 而且高度不育，
不能得到种子怎么办？
2.2 可以使用秋水仙素使它染色体 组加倍，从而可以进行减数分裂， 产生配子，进而产生子代。
生物必修二《3.4 染色体变异及其应用》学案(苏教版必修二)
第三章遗传和染色体第5课时染色体变异及其应用考纲要求考点梳理1 染色体结构的变异(1)概念:染色体结构的改变,使排列在染色体上的基因的和发生改变,从而导致性状的变异。
(2)类型:包括染色体的、重复、、倒位。
(3)特点①一般可以在下观察到。
②绝大多数变异对生物,有的甚至可导致死亡。
2 染色体数目的变异(1)概念:染色体数目的成倍,或者个别染色体的等。
(2)类型:包括非整倍性变异、一倍性变异、多倍性变异。
①以染色体条数为单位的增加或缺失而引起的变异21三体综合征:患者细胞中有三条染色体。
②以染色体组为单位的倍增或倍减而引起的变异a.单倍体: 中含有本物种配子染色体数目的个体,即由配子发育来的生物体。
举例:花粉发育成的植物体、蜜蜂中的雄蜂。
b.二倍体:经受精卵发育的个体,体细胞中有染色体组。
举例:人等绝大多数动物、过半数的植物。
c.多倍体:经受精卵发育的个体,体细胞中有染色体组。
举例:香蕉(3n)、马铃薯(4n)、小麦(6n)。
3 染色体变异在育种上的应用(1)单倍体育种植株特点: 、。
①原理:采用的方法来获得单倍体植株,然后经过人工诱导使染色体数目加倍重新恢复到正常植株的染色体的数目。
②育种优点:获得的品种都是,自交后产生的后代性状不会发生分离,可以明显。
(2)多倍体育种植株特点:植株茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大, 等营养物质的含量高。
①原理:用处理,适当浓度的秋水仙素能在不影响细胞活力的条件下抑制生成,导致染色体复制且着丝粒分裂后不能分配到两个细胞中,从而使细胞内的染色体数目加倍。
②育种优点:器官大,提高产量和营养成分。
基础过关1 将二倍体玉米的幼苗用秋水仙素处理,待其长成后用其花药进行离体培养得到了新的植株,下列有关新植株的叙述正确的一组是( )①是单倍体②体细胞内没有同源染色体③不能形成可育的配子④体细胞内有同源染色体⑤能形成可育的配子⑥可能是纯合子也有可能是杂合子 ⑦一定是纯合子⑧是二倍体A ④⑤⑦⑧B ①④⑤⑥C ①②③⑥D ①④⑤⑦2 下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述,正确的是( )A 原理:低温抑制染色体着丝粒分裂,使子染色体不能分别移向两极B 解离:盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C 染色:改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色D 观察:显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变3 改良缺乏某种抗病性的水稻品种,不宜采用的方法是( )A 诱变育种B 单倍体育种C 基因工程育种D 杂交育种4 下列关于多倍体和单倍体的成因叙述中,错误的是… ( )A 多倍体:染色体已经分裂,但细胞分裂受阻B 单倍体:未受精的卵细胞发育而成C 多倍体、单倍体:染色体结构发生改变D 单倍体:花药离体培养的结果5 培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下:下列有关该育种方法的叙述中,正确的是( ) A 过程①②③是杂交B 过程④必须使用生长素处理C 过程③必须经过受精作用D 过程②是减数分裂6 用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病(DDTT)和矮秆不抗锈病(ddtt)进行育种时,一种方法是杂交得到11F F 再自交得2F ;另一种方法是用1F 的花药进行离体培养,再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。
染色体结构变异(共101张PPT)
• 例如，猫叫综合征是人的第5号染色体局 部缺失引起的遗传病，因为患病儿童哭 声轻，音调高，很像猫叫而得名。猫叫 综合征患者的两眼距离较远，耳位低下， 生长发育缓慢，而且存在严重的智力障 碍；果蝇的缺刻翅的形成也是由于一段 染色体缺失造成的
• 位置效应(position effect)：
– 果蝇眼面大小遗传的位置效应 – 位置效应的意义
〔三〕重复的遗传效应
(1)剂量效应：随着细胞内基因拷 贝数增加，基因的表现能力和表 现程度也会随之加强,即细胞内基 因拷贝数越多，表现型效应越显 著
例1 果蝇眼色：红色(v+) 朱红色(v)
果蝇棒眼遗传
〔1〕断头很难愈合，断头可能同另一
有着丝粒的染色体的断头重接， 成为双着丝粒染色体 〔2〕顶端缺失染色体的两个姊妹染色
单体可能在断头上彼此接合，形
成双着丝粒染色体
双着丝粒染色体就会在细胞分裂的后期 受两个着丝粒向相反两极移动所产生的拉 力所折断，再次造成结构的变异而不能稳 定
双着丝粒染色体：
两条末端缺失的染色体末端之间相互连接，形成双着丝粒染色体。 用dic表示，如46，X，dic〔Y〕表示X正常，Y是双着丝粒染色 体。
图 6－6 不等交换与果蝇16A区段重复形成
重复区段内不能有着丝粒,否那么重复 染色体就变成双着丝粒的染色体，就会 继续发生结构变异，很难稳定成型。
重复和缺失总是伴随出现的。某染色 体的一个区段转移给同源的另一个染 色体之后，它自己就成为缺失染色体 了。
染色体变异及其应用(课时2)(当堂检测)
班级： 姓名：评价: 花药离体培养 秋水仙素处理 人工选择 秋水仙素处理 人工选择人工选择自交 自交第三章 第三节 染色体变异及其应用（课时2）（当堂检测）1、普通小麦是六倍体，其花粉离体培养成的植株是（ ）A.单倍体B.二倍体C.三倍体D.六倍体2、下列各项中，正确的是（ ）①六倍体的单倍体含有3个染色体组②单倍体的体细胞中含有本物种配子数目染色体③单倍体都只含有一个染色体组④体细胞只含有一个染色体组的个体一定是单倍体A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④3、用亲本基因型为DD 和dd 的植株进行杂交，对其子一代的幼苗用秋水仙素处理产生了多倍体，其基因型是 （ ）A.DDDDB.DDddC.ddddD.DDDd4、从理论上分析下列各项，其中错误的是（ ）A ．二倍体×四倍体→三倍体B ．二倍体×二倍体→二倍体C ．三倍体×三倍体→三倍体D ．二倍体×六倍体→四倍体5、将基因型为AA 和aa 的两个植株杂交,得到F 1植株再进一步作如下图解所示的处理,请分析回答:（1）甲植株的基因型为 。
（2）乙植株的基因型是 ,属于 倍体。
（3）用乙植株的花粉直接培育出的后代属于 倍体。
（4）丙植株的体细胞中有 个染色体组，属于 倍体。
6、农业上常用的三种方法如下：a.甲品种×乙品种 F 1 F 2 性状稳定遗传的新品种b.甲品种×乙品种→F 1 幼苗 若干植株 新品种c.正常幼苗 植株 新品种 （1）a 育种方法称之为 育种。
选种往往在F 2，原因是 。
（2）b 育种方法称之为 育种，该育种方法与a 方法相比，最突出的优点 是 。
（3）c 育种方法称之为 育种，育种中使用的秋水仙素的生理作用是 。
染色体变异及其应用二
高一生物导学提纲(13)课题：染色体变异及其应用（2）学习目标：1.简述多倍体育种的原理、方法和特点2.简述单倍体育种的原理、方法和特点课前导学：染色体变异在育种上的应用1、单倍体育种：（1）原理：采用的方法来获得，然后经过人工诱导使染色体数目重新恢复到正常植株的染色体的数目。
（2）育种优点：获得的品种都是的，自交后产生的后代性状不会发生分离，可以明显。
（3）育种过程：（左图）2、多倍体育种：（1）原理：用（药液）处理或，该药液能在不影响细胞活力的条件下抑制生成。
导致染色体复制且着丝点分裂后不能分配到两个细胞中，从而使细胞内的染色体数目。
（2）育种优点：器官大，提高产量和营养成分。
（3）过程：三倍体西瓜：（右图）质疑探究：假设水稻抗病（R）对感病（r）为显性，高秆（T）对矮秆（t）为显性。
现有纯合的抗病高秆水稻和感病矮秆水稻。
为了在较短的年限内培育出稳定遗传的抗病矮秆水稻，可采取以下步骤：⑴将纯合的抗病高秆水稻和感病矮秆水稻杂交，得到杂交种子。
播种这些种子，长出的植株可产生基因型为_____________________的花粉。
其产生的原因。
⑵采用____________________________的方法得到单倍体幼苗。
⑶用_____________________处理单倍体幼苗，使染色体加倍。
⑷采用相应的病原体感染的方法，鉴定出其中的植株。
⑸从后代中选择表现抗病的矮秆植株，其基因型应是______________。
例题精讲：1.在自然界中，多倍体形成过程的顺序是（）①减数分裂过程受到阻碍②细胞核内染色体数目加倍③形成染色体数目加倍的生殖细胞④有丝分裂过程受到阻碍⑤形成染色体数目加倍的合子⑥染色体复制过程受到阻碍A.①②⑤③B.④⑤③⑥C.⑥②③⑤D.④②③⑤2.右图为果蝇的原始生殖细胞示意图。
图中1、1'，......，4、4’表示染色体；B、b，V、v，W、w分别表示控制不同性状的基因。
染色体变异及其应用
3、制作装片，包括：解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具 体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。
• 缺点：结实率低，成熟迟（晚熟） • 原理：染色体变异
2、单倍体育种：
•方法：花粉(药)离体培养
花粉(药)
离体 培养
单倍体幼苗
病水稻的培育 •优点：后代是纯合子，明显缩短了育种年限。
•缺点：技术较复杂 •原理：染色体变异
3、育种方法小结：
方法 原理
杂交育种 多倍体育种
杂交
用秋水仙素处理 萌发的种子或幼 苗
基因重组 染色体变异
单倍体育种
花药(粉)离体培养 染色体变异
方法简便
优点
可培育出新种， 后代都是纯合子， 器官大，产量高， 明显缩短育种年限 营养丰富
缺点
要长年限选 择才可获得
结实率低，成 熟迟（晚熟）
技术较复杂
实验 低温诱导植物染色体数目的变化
➢原理
用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺 锤体的形成，以至影响染色体被被拉向两极，细 胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染 色体数目发生变化。
4、特点：频率很低
5、诱导因素： 电离辐射、病毒感染或化学物质诱导。
二、染色体数目变异
（一）非整倍性变异：个别染色体数目的增加 或减少
（二）整倍性变异：以染色体组数目成倍增 加或减少。
（一）非整倍性变异：个别染色体增加或减少
1、实例：
•21三体综合征（多1条21号染色体） •性腺发育不全综合征（XO） •先天性睾丸发育不全综合征（ XXY） •XYY综合征
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环境中化学物质对染色体结 构变异的影响
蚕豆微核
水培蚕豆
环境中化学物质对染色体结 构变异的影响
实验步骤：
1、将蚕豆种子洗净，25℃水培； 2、待根长0.5~1.5cm，移入质量浓度为300mg/L的 硫酸铜溶液中培养6h； 3、自来水冲洗后，再移入清水中培养24h；
4、剪取蚕豆根尖，制作临时玻片标本，用改良碱性 品红染液染色；
2.1 非整倍性变异 2.2 一倍性变异
2.3 多倍性变异
染色体组：
二倍体生物中来自 一个配子的一套染 色体及其上的一套 基因。
2.1 非整倍性变异
指在正常的染 色体组中，丢失 或添加了一条或 几条完整的染色 体。
2.2 一倍性变异
指体细胞内只 含有一个染色体 组的变异。
2.3 多倍性变异
指在与正常的 二倍体细胞相比， 具有更多染色体 组的变异。
3、染色体变异在育种上的应用
3.1 单倍体育种
3.2 多倍体育种
3.1 单倍体育种
用单倍体 育种的方 法就可以 解决了.
单倍体作物太弱 小，而且又不能 生育，怎么办？
单倍体育种的优缺点
优点：明显缩短育种
年限，加速育种进程。
缺点：技术较复杂，
染色体缺失示意图
染色体缺失引起的疾病
猫叫综合征患者
1.2 重复
染色体上增加 了相同的某个区 段而引起变异的 现象,叫做重复。
染色体重复 示意图
染色体重复的影响 对生物的进化有重要作用：
这是因为“多余的基因可能向多 个方向突变,而不致于损害细胞和个体 的正常机能。突变的最终结果,有可能 使“多余的基因成为一个能执行新功 能的新基因,从而为生物适应新环境提 供了机会。因此,在遗传学上往往把重 复看做是新基因的一个重要来源。
交流与合作：
和其他小组交流研究计划，反思和完善本组的 计划。通过显微镜监测微核率是一项小组成员 相互合作的工作。
结论与反思：
分析实验数据，得出结论。反思结论，必要时 重复实验以保证结论的可靠性。
环境中化学物质对染色体结 构变异的影响
深入探究：
探究水质污染程度与生物细胞微核 率高低的关系。
2、染色体数目的变异
中没有的新品种，且培育 出的植物器官大，产量高， 营养丰富 。
缺点：只适于植物，结
实率低。
需与杂交育种结合，多 限于植物。
单倍体育种示意图
离体 培养
人工诱导染 色体加倍 单倍体
花粉 纯合二倍体 选择 优良品种
3.2 多倍体育种
一般认为，当植物体的内外环 境发生骤变时，正在分裂的细胞 中的纺锤体可能受到破坏，已经 复制的染色体不能分配到细胞两 极，细胞也就不能分裂成两个子 细胞，于是形成了染色体组加倍 的细胞。
1959年法国kejeune 证实染色体异常为21体， 故称21—三体综合征,这 大大促进了人们对染色 体变异的研究。
21—三体综合征患儿
染色体的变异
结构 变异
数目 变异
应用
1、染色体结构的变异
缺失 重复
倒位
易位
1.1 缺失
缺失是指染色体 上某一区段及其带 有的基因一起丢失, 从而引起变异的现 象。
三倍体西瓜为什么无子？
事实：
三倍体西瓜是用二 倍体西瓜和四倍体西瓜 经过专门处理后杂交获 得的多倍体植物。
三倍体无子西瓜的培育
2n 秋水仙素处理 2n
传粉
4n ♀ 种植 3n 传粉 3n ♂ 种植
第 一 年
2n
3n
♀
♂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2n
第 二 年
培育三倍体无子 西瓜的关键步骤是 什么？
多倍体育种的优缺点
优点：可培育出自然界
5、每个根尖计数500~1000个细胞，计算微核率。
环境中化学物质对染色体结 构变异的影响
问题与假设：
分小组讨论背景资料，尝试提出一个监测环境 污染的问题。
设计与实验：
根据假设，结合已经做过的观察洋葱根尖细胞 有丝分裂的实验，设计研究计划。按照研究计 划，实施实验。
环境中化学物质对染色体结 构变异的影响
环境中化学物质对染色体结 构变异的影响
研究目的：
了解环境中化学物质对染色体结构变异的影响
推荐器材：
培养皿，试管，载玻片，盖玻片，显微镜；蚕 豆种子等；硫酸铜，改良碱性品红染液等。
环境中化学物质对染色体结 构变异的影响
背景资料：
引起染色体变异的原因很多，其中辐射与化学 药物是导致染色体变异的重要原因。为了证实 硫酸铜对染色体结构具有导致变异的影响，一 位学生用硫酸铜溶液培养蚕豆种子，发现萌发 的幼苗根尖细胞中出现微核，这是染色体结构 变异的结果。生物科学工作者往往采用微核研 究的方法来分析环境污染的程度。
1.3 倒位
染色体在两个点发生断 裂后,产生三个区段,中 。 间的区段发生180 的倒 转,与另外两个区段重新 接合而引起变异的现象
倒位过程示意图
1.4 易位
一条染色体的某一 片段移接到另一条 非同源染色体上, 从而引起变异。
易位过程示意图
在自然条件或认为 因素的影响下，染色 体结构的数目或排列 顺序发生改变，从而 导致性状的变异。 课题研究