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1、5.2 染色体变异-2必修二 P8721三体综合征三体综合征猫叫综合征猫叫综合征多倍体多倍体草莓和二倍体草莓草莓和二倍体草莓某公众号：消费者警惕！打了激素针的草莓流入市场在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。棉花（棉花（4n=524n=52）山药（山药（4n=404n=40）香葱（香葱（4n=324n=32）二、二倍体和二、二倍体和多倍体多倍体、单倍体、单倍体多倍体的优点：二倍体葡萄四倍体葡萄茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含
2、量都有所增加。P88第四段四倍体番茄的维生素四倍体番茄的维生素C C含量比含量比二倍体的几乎增加了一倍。二倍体的几乎增加了一倍。二倍体土豆四倍体土豆缺点：缺点：生长发育延迟，结实率低。生长发育延迟，结实率低。资料：青藏高原东北部多年生草本植物多倍体频率资料：青藏高原东北部多年生草本植物多倍体频率海拔海拔/m2100-30003000-40004000-5200草本植物草本植物多倍体频率多倍体频率29.4-47.1%33.3-53.3-%55.6-70.4%低温低温能诱导植物染色体数目的能诱导植物染色体数目的变化。变化。科学家已经证实：科学家已经证实：分析：分析：青藏高原草本植物多倍体频率随海拔
3、高度上升而增加。青藏高原草本植物多倍体频率随海拔高度上升而增加。人工诱导多倍体的方法：人工诱导多倍体的方法：低温低温处理或处理或秋水仙素秋水仙素诱发诱发秋水仙素（目前常用、最有效）处理秋水仙素（目前常用、最有效）处理萌发的种子或幼苗萌发的种子或幼苗。P88倒数第二段秋水仙的种子和球茎中提取的秋水仙的种子和球茎中提取的生物碱生物碱秋水仙素。秋水仙素。它是白它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。有剧毒，使用时应当特别注意。染色体加倍的机理低温或秋水仙素染色体不能移向细胞的两极，细胞不能分裂成两个子细胞导致抑制纺锤体的形成染色体数目加倍导致多倍体继
4、续分裂P88倒数第二段第4.5行间期间期4条染色体条染色体8条染色体条染色体子细胞4条染色体子细胞8条染色体抑制有丝分裂前期前期前期前期纺锤体形成无纺缍体形成无纺缍体形成无纺缍丝牵引无纺缍丝牵引着丝粒正常分裂着丝粒正常分裂着丝粒正常分裂着丝粒正常分裂细胞不能分裂细胞不能分裂细胞不能分裂细胞不能分裂正常正常异常异常染色体加倍的机理一般是可育的【思考】【思考】四倍体的生物可育吗？【思考】【思考】三倍体的生物可育吗？下面两张图展示的是香蕉和香蕉的祖先下面两张图展示的是香蕉和香蕉的祖先野生香蕉，两者差异很大。野生香蕉，两者差异很大。我们可以清晰地看到野生香蕉其实是有籽的，而且籽还很大。我们可以清晰地看
5、到野生香蕉其实是有籽的，而且籽还很大。你在吃香蕉你在吃香蕉时是否有过这样的疑惑：香蕉为什么没有籽，没有籽它是如何进行繁殖的时是否有过这样的疑惑：香蕉为什么没有籽，没有籽它是如何进行繁殖的？11异常异常【思考】【思考】三倍体的生物可育吗？三价体二价体单价体由于原始生殖细胞中有3套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，不能形成可育的配子。所以三倍体的生物一般不可育。香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条，是三倍体，减数分裂时染色体发生联会紊乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而无法形成种子。讨论：2.为什么平时吃的香蕉是没有种子的?P87问题探讨无子西瓜无子西瓜(三倍体西瓜三倍体西瓜
6、)某公众号：无子西瓜致人不孕不育？人工诱导多倍体实例：无籽/子西瓜的培育P91拓展应用在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理，可以得到四倍体植株。然后，用四倍体植株作母本，四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，进行杂交，得到的种子细胞中含用二倍体植株作父本，进行杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去有三个染色体组。把这些种子种下去,就会长出三倍体植株。下图是三倍体无就会长出三倍体植株。下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。子西瓜的培育过程图解。授粉二倍体（父本）四倍体（母本）三倍体联会紊乱无子西瓜秋水仙素授粉第第一
7、一年年第第二二年年抑制纺锤体的形成四倍体与二倍体杂交，得到三倍体刺激子房膨大，形成果实人工诱导多倍体实例：无籽/子西瓜P91拓展应用(1)为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖?西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，导致细胞内染色体数目加倍，从而得到四倍体植株。(2)获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交?联系第1问，你能说出产生多倍体的基本途径吗?杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。人工诱导多倍体实例：无籽/子西瓜P91拓展应用(3)有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子，请推测产生这些
8、种子的原因。三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子，因此，不能形成种子。但是，也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。(4)无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法?方法一：进行无性生殖，将三倍体植株进行组织培养获取大量培苗，再进行移栽；方法二：利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊，以促进子房发育成无种子的果实，同时，在花期全时段要进行套袋处理，以避免受粉。二、二倍体和多倍体、二、二倍体和多倍体、单倍体单倍体单倍体植株的特点：长得弱小，而且高度不育。单倍体育种的优点：单倍体育种（1）过程：花药离体培养P PF F1 1配子配子DD
9、TTDDTTDDttDDttddTTddTTddttddtt秋水仙素处理高杆抗病高杆抗病 DDTT DDTT矮杆感病矮杆感病 ddtt ddtt高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtDTDTDtDtdTdTdtdt单倍体植株单倍体植株DTDTDtDtdTdTdtdt需要的纯合需要的纯合矮抗矮抗品种品种杂交（诱导染色体数加倍）（诱导染色体数加倍）【思考1】单倍体育种中秋水仙素处理的是萌发的种子吗？不能，因为单倍体往往高度不育，不能，因为单倍体往往高度不育，育种操作的对象一般是单倍体幼苗育种操作的对象一般是单倍体幼苗筛选 注意：注意：单倍体育种和多倍体育种中单倍体育种和多倍体育种中都用到秋水仙素，但单
10、倍体育种中都用到秋水仙素，但单倍体育种中是用秋水仙素处理单倍体幼苗，而是用秋水仙素处理单倍体幼苗，而多倍体育种中是用秋水仙素处理萌多倍体育种中是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。发的种子或幼苗。花药离体培养单倍体育种：单倍体育种一般包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程，不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。（2）原理：染色体数目变异（3）优点:a.明显缩短育种年限 得到的植株不仅能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交后代不发生性状分离。b.快速获得纯合子【思考2】用秋水仙素处理单倍体一定能够获得纯合子吗？不一定，若不一定，若亲本为二倍体，则经单倍体育种获
11、得的一定为纯合子亲本为二倍体，则经单倍体育种获得的一定为纯合子。四倍体AAaaBBbb的花粉有3(AA、Aa、aa)3(BB、Bb、bb)=9种，可能得到的单倍体植株为AABB、AABb、Aabb、AaBb等，经秋水仙素处理后基因型为AAAABBBB、AAAABBbb、AAaabbbb、AAaaBBbb等不一定是纯合子。单倍体育种D.缺点：技术复杂，需与杂交育种配合。类别 杂交育种诱变育种单倍体育 种多倍体育种原理常用方法优点缺点基因重组基因重组杂交杂交自交自交选优选优自交自交(多次自交多次自交)将将不同品种不同品种的的优良性状集中优良性状集中于于同一个体同一个体上上不能产生新不能产生新基因基
12、因;育种进育种进程缓慢程缓慢基因突变基因突变用用物理物理/化学方法化学方法处理生物处理生物提高突变率提高突变率，可，可以在较短的时间以在较短的时间内获得多种变异内获得多种变异类型类型有利变异少，需有利变异少，需大量处理实验材大量处理实验材料；料；(具有不定向具有不定向性、低频性性、低频性)染色体染色体(数目数目)变异变异花药离体培养花药离体培养；秋水仙素处理秋水仙素处理幼幼苗苗(非种子非种子)；筛选；筛选明显缩短育种年明显缩短育种年限限；(快速获快速获得得纯合子纯合子)技术性强，需结技术性强，需结合杂交育种和人合杂交育种和人工诱导染色体加工诱导染色体加倍技术倍技术染色体染色体(数目数目)变异变
13、异秋水仙素处理秋水仙素处理萌萌发的种子或幼苗发的种子或幼苗茎秆粗壮，叶片、茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比果实、种子都比较大，营养物质较大，营养物质含量有所增加含量有所增加发育延迟，结实发育延迟，结实率降低，一般只率降低，一般只适用于植物适用于植物例1.现有两小麦品种：矮秆感病(ddrr)，高秆抗病(DDRR)，如何获得矮秆抗病的优良品种(ddRR)？杂交育种P P高杆抗病高杆抗病 DDTTDDTT矮杆感病矮杆感病 ddttddttF F1 1高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtF F2 2D_T_D_T_D_ttD_ttddT_ddT_ddttddttddTTddTT矮抗矮抗需要的纯合需要的纯合
14、矮抗矮抗品种品种连续连续第第1 1年年第第2 2年年第第3 3年年及之后优点：优点：能将多能将多个亲本的优良个亲本的优良性状集于一体性状集于一体缺点：缺点：育种时间太长育种时间太长花药离体培养花药离体培养P PF F1 1配子配子DDTTDDTTDDttDDttddTTddTTddttddtt正常植株正常植株（纯合）（纯合）秋水仙素秋水仙素高杆抗病高杆抗病 DDTT DDTT矮杆感病矮杆感病 ddtt ddtt高杆抗病高杆抗病 DdTt DdTtDTDTDtDtdTdTdtdt单倍体植株单倍体植株第第1 1年年第第2 2年年DTDTDtDtdTdTdtdt需要的纯合需要的纯合矮抗矮抗品种品种单
15、倍体育种单倍体单倍体二倍体二倍体低温低温秋水仙素秋水仙素多倍体多倍体多倍体多倍体三体或三体或单体单体以染以染色体色体组为组为基数基数成倍成倍地增地增加或加或成套成套地减地减少少个别个别染色染色体的体的增加增加或减或减少少多多倍倍体体育育种种单单倍倍体体育育种种随堂练习 判断正误判断正误1 1、二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含一个染色体组。、二倍体物种所形成的单倍体中，其体细胞中只含一个染色体组。（）2 2、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，、如果是四倍体、六倍体物种形成的单倍体，其体细胞中就含有两个或其体细胞中就含有两个或三个染色体组，我们可以称它为二倍体或三倍体。三个染色体组，
16、我们可以称它为二倍体或三倍体。（）3 3、单倍体中可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组。、单倍体中可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组。（）4 4、个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体。、个体的体细胞中含几个染色体组就是几倍体。（）5 5、二倍体水稻和四倍体水稻杂交二倍体水稻和四倍体水稻杂交,可获得三倍体可获得三倍体，三倍体水稻的稻穗和籽三倍体水稻的稻穗和籽粒变小。粒变小。（）单选题单选题 1 1.下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（）A.A.体细胞中只有一个染色体组的个体体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体才是单倍体B.B.体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体体细胞中
17、含有两个染色体组的个体一定是二倍体 C.C.一倍体一一倍体一定是单倍体，单倍体一定是一倍体定是单倍体，单倍体一定是一倍体D.D.八倍体小黑麦形成的单倍体的体细胞八倍体小黑麦形成的单倍体的体细胞中有四个染色体组中有四个染色体组D随堂练习2 2.二倍体西瓜的染色体组成是二倍体西瓜的染色体组成是2n2n2222，如图是培育三倍体无子西瓜的，如图是培育三倍体无子西瓜的流程图。下列分析正确的是（流程图。下列分析正确的是（）A.A.西瓜细胞一个染色体组含有西瓜细胞一个染色体组含有11 11条同源染色体条同源染色体 B.B.表示杂交过程表示杂交过程C.C.四倍体四倍体()()提供的生殖细胞含有两个染色体组提
18、供的生殖细胞含有两个染色体组 D.D.三倍体三倍体()()因不能进行减数分裂而不能结出种子因不能进行减数分裂而不能结出种子C3 3.用纯种的高秆抗锈病用纯种的高秆抗锈病(DDTT)(DDTT)小麦与矮秆易染锈病小麦与矮秆易染锈病(ddtt)(ddtt)小麦培育矮秆小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图所示。下列有关此育种方法的叙述中，抗锈病小麦新品种的方法如图所示。下列有关此育种方法的叙述中，正确的是（正确的是（）A.A.过程过程的作用原理为染色体变异的作用原理为染色体变异 B.B.过程过程必必须经过受精作用须经过受精作用C.C.过程过程必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗必须使用秋水仙素处理
19、萌发的种子或幼苗D.D.此育种方法选出的符合生产要求的品种占此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/41/4随堂练习D1.实验原理用低温处理植物的 细胞，能够抑制 的形成，以致影响细 胞 中 染 色 体 被 拉 向 两 极，导 致 细 胞 不 能 ，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。分生组织纺锤体分裂成两个子细胞有丝分裂根冠根冠分生区分生区伸长区伸长区成熟区成熟区(根毛区根毛区)探究实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化试剂作用卡诺氏液(现配现用，无水乙醇和冰醋酸按体积1:1混合)95%酒精解离液(体积分数为95%的酒精溶液和质量分数为15%的盐酸溶液1:1混合)清水/蒸馏水0.01g/mL
20、的甲紫溶液(旧称:龙胆紫)固定细胞形态固定细胞形态冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液使组织中的细胞相互分离开使组织中的细胞相互分离开使染色体使染色体(染色质染色质)着色着色，便于观察染，便于观察染色体色体(染色质染色质)的形态、数目和行为的形态、数目和行为2.实验试剂及其作用醋酸洋红醋酸洋红、(改良改良)苯酚品红染液苯酚品红染液洗去解离液，避免影响染色洗去解离液，避免影响染色蒜根尖的诱导培养固定将蒜（或洋葱）在冰箱冷藏室内（_）放置一周。取出后，将蒜放在装满清水的容器上方，让蒜的底部接触水面，于室温（约_）进行培养；待蒜长出约 1 cm长的不定根时，将_放入冰箱冷藏室内，
21、诱导培养_h；425整个装置48-72剪取诱导处理的根尖_cm，放入_ 中浸泡_h，以_ ，然后用_ 冲洗_次；0.5-1卡诺氏液0.5-1固定细胞形态体积分数为95%的酒精2制作装片包括_、_、_、_4个步骤；解离漂洗染色制片诱导培养固定（卡诺氏液）制片观察观察 先用_寻找染色体形态好的分裂象；再用_观察；低倍镜高倍镜3.实验步骤探究实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化4.实验现象视野中既有正常的二倍体细胞，也有 发生改变的细胞。染色体数目说明：说明：诱导率不是百分之百诱导率不是百分之百，因此视野中既有，因此视野中既有二倍体细胞二倍体细胞，也有，也有染色体染色体数目发生改变的细胞数目发生改
22、变的细胞，且，且前者数目多于后者前者数目多于后者(多数细胞处于分裂间期多数细胞处于分裂间期)。抑制纺锤体的形成，着丝粒分裂后，无纺锤体的牵引作用，不能将染色体拉向细胞的两极，细胞不能分裂成两个子细胞，导致细胞中的染色体数目加倍。讨论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？秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，原理相同注意事项：（1）在显微镜下观察到的细胞已经死亡，不能观察到细胞中染色体数目的变化过程。（2）选材只能是分生区细胞，不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数目的变化。（3）卡诺氏液和解离液的作用卡诺氏液是固定液的一种。固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并且定型，不再代谢也不再变化。解离液的作用主要是溶解细胞间的连接物质，将组织中的细胞分散开来，便于观察，解离之后细胞死亡。（4）诱导率不是百分之百，因此视野中既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞，且前者数目多于后者；探究实践：低温诱导植物细胞染色体数目的变化例.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点分裂，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C