染色体数目变异完美演示文稿课件

第七章染色体数目变异第一节染色体数目变异的类型一、染色体组的概念和特征q生物属中二倍体物种的配子具有的全部染色体称为该属的一个染色体组q染色体基数(x)：一个染色体组的染色体数目第七章染色体数目变异第一节染色体数目变异的类型染色体组的基本特征染色体组的基本特征n不同属的生物具有不同的染色体基数n染色体组内各个染色体间在形态、结构和载有基因上彼此不同，并且构成一个完整而协调的整体n任何一条染色体或其组成部分的缺少(缺失)对生物都是有害的(生活力降低、配子不育或性状变异)染色体组的基本特征二、整倍体1.整倍体：染色体组成是染色体组整倍性的生物个体一倍体(monoploid,x)2n=x二倍体(diploid,2x)2n=2xn=x三倍体(tripoid,3x)2n=3x四倍体(tetraploid,4x)2n=4xn=2x 二、整倍体1.整倍体：染色体组成是染色体组整倍性的生物个体2.一倍体减数分裂：q单价体(univalent)q单价体的行为：(1).后期I单价体随机分配，后期II染色单体分离(2).后期I染色体单体分离，后期II染色体随机分配(3).后期I单价体丢失3.多倍体(polyploid)：q具有三个或三个以上染色体组的整倍体2.一倍体减数分裂：4.多倍体的同源性与异源性n同源多倍体(autopolyploid)q同源多倍体是指增加的染色体组来自同一物种，一般是在二倍体基础上增加染色体组得到n异源多倍体(allopolyploid)q异源多倍体是指增加的染色体组来自不同物种，一般是由不同种、属间的杂交种染色体加倍形成的4.多倍体的同源性与异源性多倍体的形成及染色体组构成示意图多倍体的形成及染色体组构成示意图多倍体的形成及染色体组构成示意图三、非整倍体三、非整倍体n非整倍体：q指体核内的染色体不是染色体组的完整倍数，与该物种正常合子(2n，双体)多/少一条以至若干条的现象q超倍体(hyperploid)：染色体数多于2n的非整倍体。q亚倍体(hypoploid)：染色体数少于2n的非整倍体。三、非整倍体非整倍体：n非整倍体的类型q三体(trisomic):2n+1q单体(monosomic):2n-1q双三体(double trisomic):2n+1+1q双单体(double monosomic):2n-1-1q四体(tetrasomic):2n+2q缺体(nullisomic):2n-2非整倍体的类型染色体数目变异完美演示文稿课件第二节整倍体第二节整倍体一、同源多倍体一、同源多倍体n形态特征：一般情况下，在一定范围内(也有另外)，随染色体组数增加：q细胞与细胞核体积增大q组织器官(气孔、保卫细胞、叶片、花朵等)巨大化，生物个体更高大粗壮q成熟期延迟、生育期延长第二节整倍体一、同源多倍体形态特征：一般情况下，左：金鱼草2n=2X=16右：金鱼草2n=4X=32烟草的叶片气孔左：金鱼草2n=2X=16右：金鱼草2n=4X=32n生理特征：q由于基因剂量效应，同源多倍体的生化反应与代谢活动加强；许多性状的表现更强。如：n大麦同源四倍体籽粒蛋白质含量比二倍体原种增加10-12n玉米同源四倍体籽粒胡萝卜素含量比二倍体原种增加43生理特征：n生殖特征q配子育性降低甚至完全不育(原因在稍后分析)n特殊表型变异q基因间平衡与相互作用关系破坏而表现一些性状异常n西葫芦的果形变异：二倍体(梨形)四倍体(扁圆)n菠菜的性别决定：XY型性别决定，四倍体水平只要具有Y染色体就为雄性植株生殖特征同源多倍体的联会与分离同源多倍体的联会与分离n同源组q细胞内具有同源关系的一组染色体n同源组染色体联会q二倍体与二价体n二倍体生物每个同源组有2条同源染色体，减数分裂前期每对同源染色体联会形成一个二价体()q同源多倍体与多价体n同源多倍体每个同源组含有3条或3条以上同源染色体，减数分裂前期每个同源组同时有3条以上染色体参与联会配对，形成多价体(multivalent)同源多倍体的联会与分离同源组1.同源三倍体染色体的联会与分离同源三倍体染色体的联会与分离1.同源三倍体染色体的联会与分离2.同源四倍体染色体联会与分离同源四倍体染色体联会与分离2.同源四倍体染色体联会与分离同源四倍体基因分离同源四倍体基因分离倍性水平基因型二倍体aaAaAA三倍体aaaAaaAAaAAA四倍体aaaaAaaa AAaa AAAa AAAA零式 单式 复式 三式 四式同源四倍体基因分离（1 1）三式）三式(AAAa)(AAAa)同源四倍体同源四倍体染色体随机分离染色体随机分离（1）三式(AAAa)同源四倍体染色体随机分离同源四倍体染色体随机分离结果同源四倍体染色体随机分离结果同源四倍体染色体随机分离结果（2）染色单体随机分离情况下配子基因型比例）染色单体随机分离情况下配子基因型比例（2）染色单体随机分离情况下配子基因型比例同源四倍体染色单体随机分离结果同源四倍体染色单体随机分离结果同源四倍体染色单体随机分离结果二、异源多倍体二、异源多倍体n异源多倍体是生物进化、新物种形成的重要因素q被子植物纲30-35q禾本科植物70 n自然界中能正常繁殖的异源多倍体物种几乎都是偶倍数。二、异源多倍体异源多倍体是生物进化、新物种形成的重要因素(一一)、偶倍数的异源多倍体、偶倍数的异源多倍体1.偶倍数异源多倍体的形成及证明(人工合成)q普通烟草(Nicotiana tabacum)(图)q普通小麦(Triticum aestivum)(图)2.染色体的部分同源性部分同源群q小麦属染色体的部分同源群(p134)(图)q部分同源染色体间可能具有少数相同基因(控制同一性状，表现为多因一效)(图)q有时可能相互代替(补偿效应)(图)q减数分裂过程中可能发生异源联会(allosynapsis)(一)、偶倍数的异源多倍体1.偶倍数异源多倍体的形成及证明(普通烟草普通烟草(N.tabacum)的起源的起源普通烟草(N.tabacum)的起源普通小麦(T.aestivum)的起源普通小麦(T.aestivum)的起源普通小麦(T.aestivum)的染色体普通小麦(T.aestivum)的染色体普通小麦染色体组的部分同源关系普通小麦染色体组的部分同源关系染色体组ABD黑麦R 大麦H部分同源组1A1B1D1R1H 2A2B2D2R2H 3A3B3D3R3H.7A7B7D7R7H普通小麦染色体组的部分同源关系染色体组ABD黑麦R普通小麦粒色遗传n普通小麦粒色q红色对白色为显性n受三对基因控制qR1,r13DqR2,r23AqR3,r33B普通小麦粒色遗传普通小麦粒色普通小麦2D对2B的补偿效应普通小麦2D对2B的补偿效应q偶倍数的异源多倍体是二倍体物种的双二倍体，因此其染色体数是其亲本物种染色体数之和q两亲本物种的染色组的基数可能相同n如：普通烟草(x=12)、普通小麦(x=7)q也可能不同n如：芸苔属物种的染色基数3.3.染色体组的染色体基数染色体组的染色体基数偶倍数的异源多倍体是二倍体物种的双二倍体，因此其染色体数是其芸苔属(Brassica)各物种的关系芸苔属(Brassica)各物种的关系(二二)、奇倍数的异源多倍体、奇倍数的异源多倍体1.奇倍数异源多倍体的产生及其特征q偶倍数异源多倍体物种间杂交(图)q奇倍数异源多倍体在联会配对时形成众多的单价体，染色体分离紊乱，配子中染色体组成不平衡，因而难以产生正常可育的配子(图)2.倍半二倍体(sesquidiploid)q形成与用途(图)(二)、奇倍数的异源多倍体1.奇倍数异源多倍体的产生及其特征异源五倍体小麦的形成之一异源五倍体小麦的形成之一异源五倍体小麦的形成之一异源五倍体小麦的形成之二异源五倍体小麦的形成之二异源三倍体小麦的形成异源三倍体小麦的形成异源五倍体小麦的联会异源五倍体小麦的联会普通烟草与粘毛烟草的倍半二倍体普通烟草与粘毛烟草的倍半二倍体三三、多倍体的形成途径、多倍体的形成途径三、多倍体的形成途径(一一)、未减数配子结合未减数配子结合减数分裂减数分裂n未减数配子的形成q减数第一分裂复原q减数第二分裂复原n未减数配子融合q桃树(2n=2x=16=8)的未减数配子(n=2x=16)融合形成同源多倍体n未减数配子未减数配子四倍体(2n=4x=32=8)n未减数配子正常配子 三倍体(2n=3x=24=8)q种间杂种F1未减数配子融合形成异源多倍体n例：(萝卜甘蓝)F1未减数配子融合(一)、未减数配子结合减数分裂未减数配子的形成(萝卜甘蓝)F1未减数配子融合(萝卜甘蓝)F1未减数配子融合(二二)、体细胞染色体数加倍、体细胞染色体数加倍有丝分裂有丝分裂n体细胞染色体加倍的方法q最常用的方法：秋水仙素处理分生组织n阻碍有丝分裂细胞纺锤丝(体)的形成n处理浓度：0.01-0.4%(0.2%)n处理时间：视材料而定n间歇处理效果更好n同源多倍体的诱导q诱导二倍体物种染色体加倍同源多倍体(偶倍数)n异源多倍体的诱导q杂种F1染色体加倍双二倍体q二倍体物种染色体加倍同源多倍体杂交双二倍体(二)、体细胞染色体数加倍有丝分裂体细胞染色体加倍的方法四、人工诱导多倍体的应用四、人工诱导多倍体的应用1.克服远缘杂交的不孕q远缘杂交q远缘杂种的不孕性q亲本之一染色体加倍可能克服不孕2.克服远缘杂种的不实q杂种不实的原因(配子不育)q解决办法n杂种F1染色体加倍(双二倍体)n亲本物种加倍后再杂交3.创造种间杂交育种的中间亲本q实质是克服远缘杂种不实四、人工诱导多倍体的应用1.克服远缘杂交的不孕4.人工合成新物种、育成植物新类型n人工合成同源多倍体方法：直接加倍考虑的问题：q生产性能是否增强q染色体联会配对是否正常q产生配子是否正常、可育q例：同源四倍体芥麦、同源三倍体甜菜n人工合成异源多倍体q方法：物种间杂交杂种F1染色体数目加倍q实例：八倍体小黑麦、六倍体小黑麦4.人工合成新物种、育成植物新类型八倍体小黑麦的人工合成与应用八倍体小黑麦的人工合成与应用六倍体小黑麦的人工合成与应用六倍体小黑麦的人工合成与应用六倍体小黑麦六倍体小黑麦五、单倍体五、单倍体单倍体(haploid)：具有配子染色体数目的生物个体，用n表示单倍体的概念上与双倍体(2n)相对而言的五、单倍体单倍体(haploid)：(一一)、单倍体的类型、单倍体的类型n整倍性单倍体：二倍体和偶倍数多倍体所产生的单倍体，染色体数成整倍性q一倍体(n=x)：二倍体生物的单倍体就是一倍体q多单倍体：四倍体及其以上的偶倍数多倍体所产生的单倍体(具有两个及两个以上的染色体组)。n非整倍性单倍体：q奇倍数的多倍体或一倍体的单倍体，染色体数目很少呈整倍性(一)、单倍体的类型整倍性单倍体：二倍体和偶倍数多倍体所产生(二二)、单倍体的特点、单倍体的特点(与其双倍体相比与其双倍体相比)n细胞、组织、器官和生物个体较小q基因剂量、部分遗传物质(基因)丧失n高度不育性q原因：染色体组成单存在，前期I染色体不能正常联会配对，以单价体形式存在；后期I单价体随机分配或丢失，二分体、四分体染色体组成不完整q二倍体、异源多倍体和奇倍数多倍体的单倍体配子育性特别低q同源四倍体(2n=4x)的单倍体(n=2x)育性水平要高于其它类型(二)、单倍体的特点(与其双倍体相比)细胞、组织、器官和生物(三三)、单倍体的产生、单倍体的产生1.自然产生n单性生殖：未受精的雌、雄配子，甚至助细胞、反细胞等直接发育形成单倍体胚n植物自然单倍体现象比较广泛，但频率不高n部分动物，如膜翅目昆虫(蜂、蚊)和某些同翅目昆虫(白蚁)的雄性个体都是孤雌生殖形成的自然单倍体(三)、单倍体的产生1.自然产生2.2.人工获得单倍体人工获得单倍体n花药培养q花药离体培养诱导配子体(花粉粒)发育形成单倍体植株(图)q应用最为广泛、成功的人工方法n*种间或属间远缘杂交也是获得单倍体植物的可能途径q马铃薯的花粉经紫外线照射或经某些化学药剂处理后进行种间授粉，可以刺激精核在胚囊中单独发育形成单倍体胚2.人工获得单倍体花药培养花药培养获得单倍体花药培养获得单倍体花药培养获得单倍体(四四)、单倍体在遗传育种研究的应用、单倍体在遗传育种研究的应用提高育种的选择效率、加速育种进程作为良好的遗传研究材料(相关特征)进行染色体工程操作的基础材料用以分析染色体组间同源关系(四)、单倍体在遗传育种研究的应用提高育种的选择效率、加速育第三节第三节非整倍体非整倍体n非整倍体的类型q超倍体：多一条或几条染色体，遗传组成不平衡q亚倍体：少一条或几条染色体，遗传物质缺失n非整倍体的形成q减数分裂不正常，产生n+1或n-1配子，后代为非整倍体q植物有丝分裂不正常也能产生非整倍体后代n非整倍体的存在q超倍体：二倍体、同源多倍体、异源多倍体均可能q亚倍体：二倍体、同源多倍体、异源多倍体中各不相同第三节非整倍体非整倍体的类型一、亚倍体一、亚倍体(一一)、单体、单体1.单体的特点q动物：n某些物种的种性特征，XO型性别决定n常染色体为单体的情况基本上不能生存q植物：不同植物的单体表现有所不同n二倍体的单体：一般生活力极低而且不育n异源多倍体的单体：具有一定的生活力和育性n普通烟草(2n=4x=TTSS=48)的单体系列n普通小麦(2n=6x=AABBDD=42)的单体系列一、亚倍体(一)、单体1.单体的特点普通烟草的单体系列普通烟草(2n=4x=TTSS=48)具有24种单体q24条染色体分别编号为A,B,C,V,W,Zq24种单体的表示为：2n-IA,2n-IB,2n-IC,2n-IW,2n-IZq各种单体具有不同的性状变异，表现在：花冠大小、花萼大小、蒴果大小等性状上普通烟草的单体系列普通烟草(2n=4x=TTSS=48)具有普通小麦的单体系列普通小麦(2n=6x=AABBDD=42)具有21种单体。q普通小麦的按ABD染色体组及部分同源关系编号为：nA组：1A,2A,3A,6A,7A；nB组：1B,2B,3B,6B,7B；nD组：1D,2D,3D,6D,7D。q21种单体对应的表示方法为：n2n-I1A,2n-I2A,n2n-I1B,2n-I2B,n2n-I1D,2n-I2D,普通小麦的单体系列普通小麦(2n=6x=AABBDD=42)2.单体染色体的传递n减数分裂联会(图)q四分体细胞种类：n,n-1q四分体细胞比例：nn+1配子育性与受精结合配子育性：nn+1,尤其是在花粉中，因此n+1配子主要通过雌配子传递后代(小麦)：双体(54.1%)，三体(45%)，四体(1%)三体的染色体联会与分离三体染色体联会与分离(图)三体染色体联会三体染色体联会三体终变期：链式三价体三体终变期：链式三价体三体中期 I：II+I三体中期 I：II+I三体后期 I：2/1式分离三体后期 I：2/1式分离三体末期 I：落后三价体三体末期 I：落后三价体三体末期 I：落后三价体三体末期 I：落后三价体复式三体的基因分离复式三体的基因分离复式三体染色体随机分离复式三体染色体随机分离(二二)、四体、四体n与同源四倍体相比q只有一个同源组具有四条染色体q后期 I 2/2式分离的比例更高n四体小麦自交子代中约73.8的植株仍然是四体q基因的分离与同源四倍体类似q生活力和配子的育性均更高(二)、四体与同源四倍体相比三、非整倍体的应用三、非整倍体的应用三、非整倍体的应用1.1.基因的染色体定位基因的染色体定位(1).利用单体进行基因定位n隐性基因定位q普通烟草黄绿突变基因(yg2)的定位(过程)q单体定位机理na表现双体与对应单体杂交(图)na表现双体与非对应单体杂交(图)n显性基因定位q基本过程1.基因的染色体定位(1).利用单体进行基因定位普通烟草黄绿突变基因(yg2)的定位绿叶单体(2n-Ix)(共24种)黄绿色叶型双体(yg2yg2)杂种F1(共24种)(考察F1性状表现)23种F11种F1(与2n-Is杂交)绿叶绿叶、黄绿叶(检查F1个体的染色体数目)绿叶个体均为双体(2n)黄绿叶个体为单体(2n-1)yg2基因位于S染色体上普通烟草黄绿突变基因(yg2)的定位绿叶单体(2n-Ix)(a a表现双体与对应单体杂交表现双体与对应单体杂交a表现双体与对应单体杂交a a表现双体与非对应单体杂交表现双体与非对应单体杂交a表现双体与非对应单体杂交显性基因的单体定位过程显性基因的单体定位过程隐性单体系列(n种)显性纯合双体(AA)杂种F1(均表现为显性)(n种)(进行染色体数目鉴定)(单体自交)F2(n种)(鉴定性状表现鉴定隐性F2的染色体数目)n-1种隐性F2含双体、单体、缺体各种类型只有1种隐性F2均为缺体基因在该缺体对应的染色体上显性基因的单体定位过程隐性单体系列(n种)显性纯合双体(A(2).利用三体进行隐性基因定位q双体n自交后代表现型比例=3显:1隐n测交后代表现型比例=1显:1隐q三体n自交后代表现型比例3显:1隐n测交后代表现型比例1显:1隐(2).利用三体进行隐性基因定位2.有目标地替换染色体n栽培品种间染色体替换n物种间进行染色体替换(代换)2.有目标地替换染色体栽培品种间染色体替换个人观点供参考，欢迎讨论！个人观点供参考，欢迎讨论！