染色體變異及其應(yīng)用課件

節(jié)染色體變異及其應(yīng)用2021/5/912021/5/92課程標(biāo)準(zhǔn)1．簡述染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)目變異。2．收集染色體變異在育種上應(yīng)用的事例。課標(biāo)解讀1．列舉染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目變異類型及特點。2．比較二倍體、多倍體與單倍體。3．舉例說明染色體變異在育種上的應(yīng)用。2021/5/93許多染色體的變異(包括染色體結(jié)構(gòu)的變異)是可以用________直接觀察的。(1)_____：染色體中某一片段缺失，片段上的基因也隨之失去。染色體結(jié)構(gòu)的變異1．可見性2．類型顯微缺失鏡2021/5/94(2)_____：除了正常染色體以外，多了部分染色體片段，這額外的染色體片段稱為重復(fù)。(3)_____：一條染色體的片段斷裂后倒轉(zhuǎn)180°，又重新接上去。(4)_____：一條染色體的一段接到另一條_______染色體上，如果兩條非同源染色體互相交換染色體片段，叫做相互易位。染色體的_____以及_____________不正常的重新連接。_________、_________或一些_________的誘導(dǎo)。3．主要原因4．影響因素重復(fù)倒位易位非同源斷裂斷裂后的片段電離輻射病毒感染化學(xué)物質(zhì)2021/5/95使排列在染色體上的基因的_____或_________發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的變異。大多數(shù)染色體結(jié)構(gòu)的變異對生物體是_______，有時甚至導(dǎo)致生物體死亡。貓叫綜合征是人的____染色體_________引起的。 易位和四分體時期的交叉互換均發(fā)生了染色體片段的移接，二者有何本質(zhì)區(qū)別？提示易位是一條染色體上的某片段移接到了另一條“非同源染色體上”，而四分體時期的交叉互換則是“同源染色體非姐妹染色單體間”互換某片段。5．對性狀的影響6．實例[思維激活1]數(shù)目排列順序不利的5號部分缺失2021/5/96染色體結(jié)構(gòu)的變異(1)在自然條件或人為因素的影響下，染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生的改變，都會使染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，從而導(dǎo)致性狀的變異。(2)染色體結(jié)構(gòu)變異的類型2021/5/97續(xù)表2021/5/98(3)環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)對染色體結(jié)構(gòu)變異的影響①實驗原理a．微核是細(xì)胞在有絲分裂過程中，各種有害物質(zhì)使細(xì)胞核損傷殘留在核外的微小核染色質(zhì)塊。微核是染色體結(jié)構(gòu)變異的結(jié)果。b．蠶豆根尖細(xì)胞進(jìn)行旺盛的有絲分裂。c．一定濃度的硫酸銅溶液可誘發(fā)產(chǎn)生微核。②實驗步驟培養(yǎng)蠶豆種子：25℃水培，根長到0.5～1.5cm

處理蠶豆根尖：移入質(zhì)量濃度為300mg/L的硫酸銅溶液中培養(yǎng)6h；自來水沖洗后，再移入自來水中培養(yǎng)24h2021/5/99制作臨時裝片

染色：用改良堿性品紅染液染色

鏡檢計算微核率：每個根尖計數(shù)500～1000個細(xì)胞該實驗可設(shè)計對照：對蠶豆根尖只用水培而不用硫酸銅溶液處理的平行操作實驗。2021/5/910特別提醒

(1)染色體結(jié)構(gòu)變異是染色體本身的變化，是細(xì)胞水平的變異，在顯微鏡下可以觀察到。(2)重復(fù)和易位的區(qū)別在于重復(fù)是染色體的某一片段連接到其同源染色體上，而易位是染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上。(3)交叉互換發(fā)生在同源染色體的非姐妹染色單體之間。(4)探究水質(zhì)污染程度與細(xì)胞微核率高低的關(guān)系，可用不同濃度的硫酸銅溶液處理蠶豆根尖，對比觀察硫酸銅溶液濃度與微核率的關(guān)系，并用坐標(biāo)曲線表示。2021/5/911 染色體之間的交叉互換可能導(dǎo)致染色體的結(jié)構(gòu)或基因序列發(fā)生變化。圖甲、圖乙分別表示兩種染色體之間的交叉互換模式，圖丙、丁、戊表示某染色體變化的三種情形。下列有關(guān)敘述正確的是 ()。【鞏固1】A．甲可以導(dǎo)致戊的形成B．乙可以導(dǎo)致丙的形成C．甲可以導(dǎo)致丁或戊兩種情形的產(chǎn)生D．乙可以導(dǎo)致戊的形成2021/5/912解析甲圖所示屬于同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉互換。乙圖屬于非同源染色體之間的易位，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。丙圖是染色體結(jié)構(gòu)變異中的重復(fù)；丁圖與交換前相比，eh變成了EH，屬于發(fā)生了交叉互換；戊圖是染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位。據(jù)此分析得出結(jié)論。答案

D2021/5/913正常情況下，每種生物的染色體數(shù)目都是_____的。在不同物種之間，染色體數(shù)目往往_________。生物體細(xì)胞中染色體一般都是_____存在的。自然界中的生物大多是二倍體，它們的_____中所具有的___________組成一個染色體組。染色體數(shù)目的變異1．體細(xì)胞中的染色體情況2．染色體組恒定差別很大成對配子全部染色體2021/5/914染色體數(shù)目的_______________，或者_(dá)_______________________等，都稱為染色體數(shù)目的變異。3．染色體數(shù)目變異的概念4．染色體數(shù)目變異的類型成倍增加或減少個別染色體的增加或減少2021/5/915

一倍性變異與單倍性變異有何區(qū)別？二者有何聯(lián)系？提示一倍性變異即體細(xì)胞中只含一個染色體組的變異；單倍性變異即體細(xì)胞中含有的染色體數(shù)等于配子染色體數(shù)的變異。對于二倍體生物而言，其一倍性變異等于單倍性變異；對于多倍體生物而言，一倍性變異與單倍性變異的含義不同。[思維激活2]2021/5/916(1)一個染色體組所含染色體的特點①一個染色體組中不含有同源染色體。②一個染色體組中所含有的染色體形態(tài)、大小和功能各不相同。③一個染色體組中含有控制一種生物性狀的一整套遺傳信息(即含一整套基因)。(2)染色體組數(shù)目的確定方法①根據(jù)細(xì)胞中染色體的形態(tài)判斷1．染色體組分析及染色體組數(shù)目的確定2021/5/917細(xì)胞內(nèi)同一形態(tài)的染色體有幾條，則含有幾個染色體組，如圖甲細(xì)胞中同一形態(tài)的染色體有4條，則該細(xì)胞含4個染色體組，圖乙含3個染色體組，圖丙含1個染色體組。②根據(jù)基因型來判斷在細(xì)胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的基因(不分顯隱性)出現(xiàn)幾次，則有幾個染色體組，如圖乙細(xì)胞基因型為AAaBBb，基因A和a(或B和b)共有3個，則該細(xì)胞共有3個染色體組。2021/5/918(3)根據(jù)染色體的數(shù)目和染色體的形態(tài)數(shù)來推算2．單倍體、二倍體和多倍體

2021/5/919續(xù)表2021/5/920續(xù)表2021/5/921特別提醒體細(xì)胞中含1個染色體組的個體為一倍體，也屬單倍體的一種，體細(xì)胞中含2個或2個以上染色體組的個體是否為二倍體、多倍體或單倍體需依據(jù)其發(fā)育起點確認(rèn)——若個體來源于“受精卵”則有幾個染色體組即可稱作幾倍體；若個體來源于配子，則無論含幾個染色體組均應(yīng)稱作單倍體。2021/5/922【鞏固2】下圖A-H所示的細(xì)胞中，說明它們各含有幾個染色體組。2021/5/923(1)細(xì)胞中含有一個染色體組的是________圖。(2)細(xì)胞中含有二個染色體組的是________圖。(3)細(xì)胞中含有三個染色體組的是________圖。(4)細(xì)胞中含有四個染色體組的是________圖。(5)上圖中一定是單倍體的是________圖。(6)若A由配子發(fā)育而來，它應(yīng)屬________倍體。若A由受精卵發(fā)育而來，它應(yīng)屬________倍體。2021/5/924解析

(1)在細(xì)胞內(nèi)形態(tài)相同的染色體有幾條，就含有幾個染色體組，如圖E，每種染色體含有4個，所以是4個染色體組。(2)在細(xì)胞內(nèi)，含有同音字母有幾個，就是含有幾個染色體組，如D圖中，同音字母僅有一個，所以該圖只有一個染色體組。由此可知：A、B圖含有三個染色體組；C、H圖含有二個染色體組；E、F圖含有四個染色體組；D、G圖含有一個染色體組。答案

(1)D、G

(2)C、H

(3)A、B

(4)E、F

(5)D、G

(6)單三2021/5/925(2)優(yōu)點：明顯_____________。(1)自然作用機(jī)理：當(dāng)植物體的內(nèi)外環(huán)境發(fā)生驟變時，正在分裂的細(xì)胞中的_______可能受到破壞，已經(jīng)_____的染色體不能___________，細(xì)胞不能_______________，于是形染色體變異在育種上的應(yīng)用離體培養(yǎng)純合二倍體2．多倍體育種縮短育種年限紡錘體復(fù)制分配到兩極分成兩個子細(xì)胞2021/5/926成了_____________的細(xì)胞，然后發(fā)育成_______的個體。(2)人工誘導(dǎo)①方法：_________處理_________________。②機(jī)理：抑制_______的形成，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目_____。③植株優(yōu)點：莖桿_____，所得果實、葉片、種子都比較___，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)含量有所_____。染色體組加倍多倍體秋水仙素萌發(fā)的種子或幼苗紡錘體加倍粗壯大增加2021/5/927[思維激活3]單倍體育種時，常采用哪種方法人工誘導(dǎo)染色體加倍？處理材料應(yīng)為“萌發(fā)的種子或幼苗”對嗎？提示單倍體育種過程中，常用秋水仙素人工誘導(dǎo)染色體加倍，處理材料應(yīng)為“幼苗”而不是“萌發(fā)的種子”，因為單倍體往往不育，不能結(jié)出種子。2021/5/928染色體變異在育種上的應(yīng)用(1)單倍體育種、多倍體育種、雜交育種的比較

2021/5/929續(xù)表?2021/5/930(2)三倍體無子西瓜的培育過程①過程2021/5/931②相關(guān)知識點分析a．關(guān)于兩次傳粉：第一次傳粉是雜交得到三倍體種子，第二次傳粉是為了刺激子房發(fā)育成果實。b．用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗使之成為四倍體，秋水仙素應(yīng)處理幼苗或萌發(fā)的種子。因為萌發(fā)的種子、幼苗具有分生能力，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，秋水仙素處理后可達(dá)到使產(chǎn)生的新細(xì)胞染色體數(shù)目加倍的目的。c．秋水仙素處理后，分生組織分裂產(chǎn)生的莖、葉、花等染色體數(shù)目加倍，而未處理的如根部細(xì)胞染色體數(shù)目不變。d．四倍體上結(jié)四倍體西瓜，四倍體西瓜內(nèi)的種子的胚有三個染色體組，胚乳有五個染色體組；果皮、種皮均為四個染色體組。2021/5/932特別提醒

(1)單倍體育種和多倍體育種均用到秋水仙素處理，但處理的對象不同。(2)單倍體育種不等于花粉離體培養(yǎng)。單倍體育種獲得的幾乎都是純合子，且有幾個染色體組就是幾倍體，而花粉離體培養(yǎng)得到的都是單倍體。2021/5/933【鞏固3】有兩個純種的小麥，一為高稈(D)抗銹病(T)，另一為矮稈(d)易染銹病(t)，這兩對性狀獨立遺傳，用兩種育種方法培育矮稈抗銹病的新品種。

(1)方法一的步驟如下：①過程a叫________，過程b叫________。②過程c的處理方法是________。③F1的基因型是________，表現(xiàn)型是________，矮稈抗銹病新品種的基因型應(yīng)是________。(2)方法二的步驟如下：2021/5/934過程d叫________；過程e是指________；過程f是________；過程g是指________，此過程最常用的物質(zhì)是________。(3)育種方法一叫________育種，方法二叫________育種。2021/5/935解析由題干獲得的信息有：①小麥?zhǔn)羌兎N，②高稈對矮稈是顯性，抗銹病對易染銹病為顯性，且兩對性狀獨立遺傳。解答本題時應(yīng)明確育種的方法及基本步驟等相關(guān)知識，再結(jié)合每小題作答。由已知性狀的親本定向選育新品種的育種方法有兩種：雜交育種和單倍體育種。前者依據(jù)基因重組原理，后者依據(jù)染色體變異原理。兩者不僅原理不同，而且過程和育種周期等均不同，其中單倍體育種周期短。盡管如此，這兩種方法均可達(dá)到相同的目的。答案(1)①雜交自交②不斷種植和選擇，直到選出穩(wěn)定的矮稈抗銹病新品種③DdTt高稈抗銹病ddTT(2)雜交減數(shù)分裂花粉離體培養(yǎng)人工誘導(dǎo)染色體加倍秋水仙素(3)雜交單倍體

2021/5/936【例1】右圖表示，某生物細(xì)胞中兩條染色體及其部分基因。下列四種情況的產(chǎn)生不屬于該細(xì)胞染色體結(jié)構(gòu)變異的是(

)。示例一染色體結(jié)構(gòu)的變異A．① B．② C．③ D．④2021/5/937思維導(dǎo)圖：深度剖析染色體結(jié)構(gòu)變異指的是染色體某一片段的缺失①、易位②、倒位④和重復(fù)；③是基因突變或是減數(shù)分裂四分體時期發(fā)生交叉互換所致。答案C2021/5/938歸納提升區(qū)分染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位與交叉互換2021/5/939【變式拓展】右圖所示為某生物細(xì)胞減數(shù)分裂時，兩對聯(lián)會的染色體之間出現(xiàn)的異?！笆中徒Y(jié)構(gòu)”現(xiàn)象，圖中字母表示染色體上的基因。據(jù)此所作推斷中，正確的是(多選) ()。A．此種異常源于染色體的結(jié)構(gòu)變異B．該生物產(chǎn)生的異常配子很可能有HAa或hBb型C．該生物基因型為HhAaBb，一定屬于二倍體生物D．此種異?？赡軙?dǎo)致生物體育性下降2021/5/940解析由圖中減數(shù)分裂時，兩對聯(lián)會的染色體之間出現(xiàn)異常的“十字型結(jié)構(gòu)”現(xiàn)象，判斷此種異常源于染色體的易位(a與B或者b與A基因所在染色體易位)。那么，該生物產(chǎn)生的異常配子很可能有HAa或hBb型。該生物基因型為HhAaBb，但不能判斷其一定屬于二倍體生物，也有可能是單倍體。此種異?？赡軙?dǎo)致生物出現(xiàn)遺傳病，從而使生物體育性下降。答案ABD2021/5/941【例2】如下各圖中，所表示的是某些植物的體細(xì)胞，請根據(jù)下列條件判斷：示例二染色體數(shù)目的變異(1)肯定是單倍體的是________圖，它是由________倍體的生殖細(xì)胞直接發(fā)育形成的。(2)莖稈較粗壯但不能產(chǎn)生種子的是________圖，判斷的理由是_____________________________________________。(3)如果都不是由生殖細(xì)胞直接發(fā)育形成的，則其中肯定是二倍體的是________圖。2021/5/942(4)如果C圖中的植株是由某植物的卵細(xì)胞直接發(fā)育形成的，那么它是________倍體，形成它的那個植物是________倍體。該植物有性生殖形成種子時，發(fā)育中的胚乳細(xì)胞內(nèi)含________個染色體組。思維導(dǎo)圖：2021/5/943深度剖析

A、B、C、D四圖中依次含有的染色體組數(shù)是3、2、2、1，含有一個染色體組的一定是單倍體。染色體組數(shù)大于等于3的多倍體植株莖稈較粗壯，染色體組數(shù)為奇數(shù)的細(xì)胞減數(shù)分裂時會發(fā)生聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常的生殖細(xì)胞，也就不能產(chǎn)生種子。由受精卵發(fā)育而來的，體細(xì)胞中含有幾個染色體組就是幾倍體，所以圖B、C表示的是二倍體細(xì)胞。由卵細(xì)胞直接發(fā)育形成的是單倍體，若單倍體細(xì)胞中含有兩個染色體組，則原體細(xì)胞中含有4個染色體組，是四倍體。胚乳是由受精極核發(fā)育而來的，含有6個染色體組。答案

(1)D二(2)A含有三個染色體組，在減數(shù)分裂時會因發(fā)生聯(lián)會紊亂而不能形成正常的生殖細(xì)胞，不能產(chǎn)生種子(3)B、C

(4)單四62021/5/944技巧點撥單倍體、二倍體和多倍體的確定方法可由下列圖解中提供的方法區(qū)分開來注：①x為一個染色體組的染色體數(shù)，a、b為正整數(shù)。②單倍體往往是由配子不經(jīng)受精作用直接發(fā)育成的生物個體。2021/5/945【例3】如圖表示某種農(nóng)作物①和②兩個品種分別培育出④⑤⑥三個品種的過程。示例三染色體變異在育種上的應(yīng)用根據(jù)上述過程，回答下列問題：(1)用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ稱為________，方法Ⅱ稱為________，所依據(jù)的原理是________。2021/5/946(2)用③培育出④的常用方法Ⅲ是________，由④培育成⑤的過程中用化學(xué)藥劑________處理④的幼苗，方法Ⅲ和V合稱為________育種，其優(yōu)點是___________________________。(3)由③培育成⑥的常用方法Ⅳ稱為________，形成的⑥叫做________，依據(jù)的原理是____________________________。思維導(dǎo)圖：2021/5/947深度剖析(1)由圖示過程可看出方法Ⅰ是雜交，方法Ⅱ是自交，由①和②利用方法Ⅰ和Ⅱ培育出⑤所依據(jù)的原理是基因重組。(2)用③培育出④所采用的方法Ⅲ是花粉離體培養(yǎng)，形成Ab單倍體，由該單倍體再培育成⑤通常利用秋水仙素處理④的幼苗，從而得到穩(wěn)定遺傳的新品種，該育種方法稱為單倍體育種，優(yōu)點是明顯縮短育種年限。(3)由圖中③培育出⑥，常用方法是人工誘導(dǎo)產(chǎn)生多倍體，形成的⑥是多倍體(或四倍體)，該育種方法依據(jù)的原理是染色體變異。答案(1)雜交自交基因重組(2)花粉離體培養(yǎng)秋水仙素單倍體明顯縮短育種年限(3)人工誘導(dǎo)產(chǎn)生多倍體(或四倍體)多倍體染色體變異2021/5/948易錯提醒單倍體育種中，染色體加倍的誘導(dǎo)時機(jī)應(yīng)為單倍體幼苗形成后，如下圖所示粉2021/5/949用低溫處理植物分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體的形成，染色體不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個子細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。(1)洋蔥根尖培養(yǎng)將洋蔥放在裝滿清水的廣口瓶上，讓其底部接觸水面。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(nèi)(4℃)，誘導(dǎo)培養(yǎng)36h?！獙嶒灒旱蜏卣T導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化—技法必備1．實驗原理2．實驗流程2021/5/950(2)取材剪取誘導(dǎo)處理的根尖約0.5～1cm，放入卡諾氏液中浸泡0.5～1h，固定細(xì)胞形態(tài)，然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精沖洗2次。(3)制片包括解離→漂洗→染色→制片等步驟。具體操作方法與“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”相同。(4)觀察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(xì)胞，也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞。確認(rèn)某個細(xì)胞發(fā)生染色體數(shù)目變化后，換上高倍鏡觀察。2021/5/951(1)顯微鏡下觀察到的細(xì)胞是已被鹽酸殺死的細(xì)胞。(2)選材應(yīng)選用能進(jìn)行分裂的分生組織細(xì)胞，否則不會出現(xiàn)染色體加倍的情況。(3)實驗中各試劑的用途：①卡諾氏液用于固定細(xì)胞的形態(tài)。②改良苯酚品紅染液使染色體著色。③解離液[質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精混合液(1∶1)]使細(xì)胞相互分離。3．注意事項2021/5/952四倍體大蒜的產(chǎn)量比二倍體大蒜高許多，為探究誘導(dǎo)大蒜染色體數(shù)目加倍的最佳低溫，特設(shè)計如下實驗。實驗主要材料：大蒜、培養(yǎng)皿、恒溫箱、卡諾氏液、體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液、顯微鏡、改良苯酚品紅染液。實驗步驟：(1)取五個培養(yǎng)皿，編號并分別加入紗布和適量的水。(2)將培養(yǎng)皿分別放入－4℃、0℃、________、________、________的恒溫箱中1h。(3)__________________________________________。能力展示2021/5/953(4)分別取根尖________，放入________中固定0.5～1h，然后用________沖洗2次。(5)制作裝片：解離→________→________→制片。(6)低倍鏡檢，________，并記錄結(jié)果。實驗結(jié)果：染色體加倍率最高的一組為最佳低溫。實驗分析：(1)對染色體染色還可以用________、________等。(2)除低溫外，__________也可以誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，原理是____________________________________________。2021/5/954解析欲確認(rèn)誘導(dǎo)大蒜染色體數(shù)目加倍的最佳低溫，宜設(shè)置系列較低溫度進(jìn)行相互對照，通過選擇分生區(qū)細(xì)胞，觀察其染色體數(shù)目加倍率，確認(rèn)最佳溫度組別。實驗中染色體數(shù)目統(tǒng)計與觀察、裝片制作、染色劑選擇等均同有絲分裂裝片制作與觀察。答案實驗步驟：(2)4℃

8℃

12℃

(3)取大蒜隨機(jī)均分為五組，分別放入五個培養(yǎng)皿中誘導(dǎo)36h

(4)0.5～1cm卡諾氏液體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液(5)漂洗染色(6)統(tǒng)計每組視野中的染色體數(shù)目加倍率實驗分析：(1)龍膽紫染液醋酸洋紅染液(2)秋水仙素抑制紡錘體形成

2021/5/9551.若二倍體生物正常體細(xì)胞中含8條染色體，則下列表示一個染色體組的是 ()。解析該生物是二倍體生物，細(xì)胞內(nèi)有兩個染色體組，共8條染色體，則每個染色體組含有4條染色體，且構(gòu)成一個染色體組中的染色體形態(tài)、大小一定各不相同。答案

A2021/5/9562．下列關(guān)于染色體組、單倍體和二倍體的敘述，不正確的是(多選) ()。A．一個染色體組不含同源染色體B．體細(xì)胞中含有兩個染色體組的個體叫二倍體C．單倍體生物體細(xì)胞中不一定含有一個染色體組D．人工誘導(dǎo)多倍體的唯一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗解析