染色体变异及其应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,一、染色体,结构,的变异,二、染色体,数目,的变异,三、染色体变异在,育种,上的应用,第三节 染色体变异及其应用,第三章 遗传和染色体,21,三体综合征（又称先天智力障碍）患儿,智力低下，眼间距宽，外眼角上斜，口常半张，舌常伸出口外，约,50%,患者先天性早夭。,一、染色体结构的变异,1,、原因：,染色体,断裂,以及断裂后片段,不正常,的重新连接。,2,、类型：,缺失,、,重复,、,倒位,、,易位,（,1,）缺失,猫叫综合征，,是人的,5,号,染色体部分,缺失,引起的遗传病，病儿生长发育迟缓，头部畸形，哭声奇特，皮纹改变等特点，并有智能障碍，而其最明显的特征是哭声类似猫叫。,（,2,）重复,果蝇的卵圆眼和棒状眼,野生型：卵圆眼,变异型：棒状眼,（,3,）倒位,（,4,）易位,非同源染色体之间的片段交换,种类：,1,缺失、,2,重复、,3,倒位和,4,易位,染色体结构的改变会导致染色体上基因的,数目,或,排列顺序,发生改变，从而导致性状的变异。,大多数染色体结构的变异对生物体是,不利,的，有时甚至导致生物体,死亡,。,3,、后果：,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。,课题研究：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。,研究指导：,阅读背景资料：,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。,微核,该学生实验步骤：,（,1,）将蚕豆种子洗净，,25,水培；,（,2,）待根长到,0.51.5cm,，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；,（,5,）每个根尖计数,5001000,个细胞,计算,微核率,。,例：某工厂污水流入河流中，使河中植物大批死亡。有同学认为是污水中的化学物质使植物细胞的染色体结构发生了变异，并准备对此进行研究。如果是你，你如何研究？,作出假设：,提出问题：,污水中的化学物质对植物染色体结构变异的影响。,污水中的化学物质会使植物染色体结构产生变异。,探究实践,设计与实验：,用,污水,培养,用,蒸馏水,培养,（实验组）,（对照组）,分析证据：,（比较、两组的微核率）,得出结论：,若微核率,微核率，说明,若微核率,微核率，说明,若微核率,微核率，说明,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。,二、染色体数目的变异,正常情况下，每种生物的染色体数目是恒定的。,果蝇染色体显微照片,果蝇体细胞染色体图解,X,X,X,Y,雄,果蝇染色体组图解,X,Y,X,Y,雌,果蝇染色体组图解,X,X,X,X,一个染色体组中,无同源染色体（互为非同源染色体）,，,形态和功能各不相同,；,一个染色体组携带着控制生物生长的,全部,遗传信息。,（,1,）概念：,二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。,（,2,）特点：,(,3,),染色体组数目的确定方法,根据细胞中染色体的形态判断,细胞内同一形态的染色体有几条,则含有几个染色体组,如图甲细胞中同一形态的染色体有,4,条,则该细胞含,4,个染色体组,图乙含,3,个染色体组,图丙含,1,个染色体组,.,例,1,：以下各图中，各有几个染色体组？,4,个,2,个,3,个,5,个,1,个,根据基因型来判断,在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因,(,不分显隐性,),出现几次,则有几个染色体组,如图乙细胞基因型为,AAaBBb,基因,A,和,a(,或,B,和,b),共有,3,个,则该细胞共有,3,个染色体组,.,例,2,：以下基因型，所代表的生物染色体组数分别是多少,?,（,1,）,Aa _,（,2,）,AaBb _,（,3,）,AAa _,（,4,）,AaaBbb _,（,5,）,AAAaBBbb _,（,6,）,ABCD _,2,个,2,个,3,个,3,个,4,个,1,个,水稻有,24,条染色体配成,12,对，它的一个染色体组含几条染色体？,讨论：,一个染色体组中是否存在等位基因？,染色体数目的变异,一、非整倍性变异：个别染色体数目的增加或减少：,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,响誉世界的著名,“,天才”音乐指挥家舟舟,舟舟是一个先天智力障碍,(21,三体综合症,),患者,病因：常染色体变异,比正常人多了一条,21,号染色,（,1,）减,分裂后期，个别,同源染色体,没有分开。,（,2,）减,分裂后期，个别,姐妹染色单体,分开后移向细胞同一极。,形成原因：,减数第一次分裂后期同源染色体不分离,减数第二次分裂后期姐妹染色单体移向一极,b,、单倍体：,概念：,由,配子,直接发育而成，体细胞中含本物种配子染色体数目的个体。,存在,特点,(,植物,),：,植株,弱小,，,高度不育,动物：植物：,如,雄蜂,偶尔出现,（,k/2,N,）,1,、一倍性变异和单倍性变异,a,、一倍体,（,N,）,概念：体细胞只含有一个染色体组的个体,特点：,存活率低,一般不育(因为不能进行正常的减数分裂形成配子),二、整倍性变异：以染色体组的形式成倍增加或减少,由,受精卵,发育而成，体细胞中含有,两个,染色体组的个体。,几乎,全部动物，,过半数,的高等植物。,人：,2N=46,果蝇：,2N=8,水稻：,2N=24,a,、二倍体：,概念：,存在：,（,2N,）,b,、多倍体：,概念：,由,受精卵,发育而成，体细胞中含有,三个,或,三个以上,染色体组的个体。,（,kN,）,存在,：,主要是植物，动物极少见。,香蕉：,三倍体,马铃薯：,四倍体,普通小麦：,六倍体,烟草：,四倍体,2,、多倍性变异,产生原因：自发产生，诱导产生,概念：与正常的二倍体细胞相比，具有更多的染色体组的变异,b.,多倍体产生的原因,染色体复制,染色体加倍的体细胞,多倍体,有丝分裂,体细胞,条件适宜,染色体复制,染色体加倍的配子,多倍体合子,受精作用,性原细胞,多倍体,纺锤体不能形成,纺锤体不能形成,影响：,c.,偶数多倍体: 可育 ，如普通小麦六倍体,奇数多倍体: 不育 ，如香蕉三倍体(籽退化,通过无性生殖繁殖),d.,在植物中常见, ，在动物中则多倍体的动物是致死的，多倍性变异常常是自然流产的主要原因,思考：,1,、二倍体的拟南芥有,3,对同源染色体，他得单倍体含有几个染色体组，几条染色体？,含,1,个染色体组，,3,个染色体,2,、六倍体的普通小麦有,42,条染色体，它的单倍体含有几个染色体组，几条染色体？,含,3,个染色体组，,21,个染色体,有关生物体倍数的判断方法,染色体组判断方法：,（,1,）一个染色体组中不含同源染色体,（,2,）一般形态、大小各不相同,2.,染色体组数目的确定方法：,（,1,）看同源染色体数目：,细胞内同样形态的染色体由几条就是几个染色体组。,（,2,）看等位基因个数：,同一种基因（不分显隐）出现几次就是几个染色体组。,AaaBbb,(3)根据染色体的数目和染色体的形态数来推算,染色体组的数目染色体数/染色体形态数,3.,生物体倍数的判断：,（,1,）首先看是由什么细胞发育来的：,如果,是配子发育来的，不论是几个染色体组，一定是单倍体。,如果,是由受精卵（合子）发育来的，则要看有几个染色体组了。,（,2,）两个染色体组，则是二倍体,（,3,）大于等于三个染色体组，则是多倍体。,花粉,单倍体,纯合二倍体,优良品种,返回,离体培养,人工诱导染色体加倍,选择,例：在水稻中，高杆,(D),对矮杆,(d),是显性，抗病,(R),对不抗病,(r),是显性。现有纯合矮杆不抗病水稻,ddrr,和纯合高杆抗病水稻,DDRR,两个品种,要想得到能够稳定遗传的矮杆抗病水稻,ddRR,，应该怎么做？,P DDRR ddrr,F1,DdRr,配子,DR Dr dR dr,花粉,(,药,),离体培养,幼苗,DR Dr dR dr,秋水仙素处理,DDRR DDrr ddRR ddrr,正常植株,（单倍体）,（纯合子）,高杆抗病,高杆不抗病,矮杆抗病,矮杆不抗病,生物必修,2,1,、单倍体育种：,实例：,花粉,(,药,),秋水仙素,正常纯合子,单倍体幼苗,离体培养,优点：,后代是,纯合子,，明显,缩短了育种年限,。,缺点：,技术较复杂,方法：,花粉,(,药,),离体培养,原理：,染色体变异,矮杆抗病水稻的培育,三、染色体变异在育种上的应用,2、多倍体育种：,多倍体的特征,与二倍体相比，,茎杆粗壮，叶片、果实种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量比较高，结实率低。,方法：,用,秋水仙素,处理萌发的种子或幼苗。,实例：,三倍体无子西瓜的培育,（原理：能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍）,原理：,优点：,可培育出自然界中没有的,新品种,，且培育出的植物,器官大,，,产量高,，,营养丰富,。,缺点：,结实率低，成熟迟（,晚熟,）,染色体变异,2N,4N,胚,: 3N,秋水仙素处理,2N,2N,3N,2N,三倍体无子西瓜的培育,返回,第一年,第二年,种植,种植,传粉,传粉刺激果实发育,3N,果皮、种皮：,4N,染色体,联会紊乱,无生殖细胞形成,3,、育种方法小结：,杂交,用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,花药,(,粉,),离体培养,基因重组,染色体变异,染色体变异,方法简便,可培育出新种，器官大，产量高，营养丰富,后代都是纯合子，明显缩短育种年限,要长年限选择才可获得,结实率低，成熟迟（,晚熟,）,技术较复杂,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。,材料用具,洋葱或大葱、蒜（均为二倍体，体细胞中的染色体数为,16,），培养皿，滤纸，纱布，烧杯，镊子，剪刀，,显微镜,，载玻片，盖玻片，,冰箱,，,卡诺氏液,，改良,苯酚品红染液,，体积分数为,15%,的盐酸溶液，体积分数为,95%,的酒精溶液。,实验,生物必修,2,方法步骤,1,、将洋葱或（大葱、大蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待洋葱长出约,1cm,的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室内（,4,），诱导培养,36h,。,2,、剪取诱导处理的根尖,0.5-1cm,，放入卡诺氏液中浸泡,0.5-1h,，以,固定细胞的形态,，然后用体积分数为,95%,的酒精冲洗,2,次。,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。,4,、先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。,生物必修,2,秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？,结论,低温能诱导植物染色体数目发生变化。,讨论,都能抑制纺锤体的形成,导致染色体不分离,从而引起细胞内染色体数目加倍。,生物必修,2,研究性学习：,探究,低温诱导染色体加倍,。,生物必修,2,普通小麦,黑麦,6N,2N,F1,3N+N,（,异源,多倍体，,不育,）,秋水仙素处理,小黑麦,6N+2N,（,异源,多倍体，,可育,）,八倍体小黑麦的培育,返回,生物必修,2,有问题下课后,继续探讨！,生物必修,2,