高三生物一轮复习课件：第21讲 染色体变异及其在育种上的应用

第21讲染色体变异及其在育种上的应用考点一染色体变异概念：体细胞或生殖细胞内染色体

的变化。（只发生在

生物，可在显微镜下观察）数目或结构真核类型染色体结构变异染色体数目变异染色体中某一片段缺失消失

一、染色体结构的变异abcdefbacdef果蝇缺刻翅的形成缺失1、类型猫叫综合征（第

号染色体

）5部分缺失症状：生长发育缓慢，存在着严重的智力障碍。患儿哭声轻，音调高，很像猫叫。

染色体中增加某一片段重复重复abcdefbbabcdefb果蝇棒状眼的形成野生型：卵圆眼变异型：棒状眼倒位abcdefabcdef颠倒bcafed颠倒断裂连接染色体中某一片段位置颠倒

同侧倒位异侧倒位染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上易位abcdefghijklghijklabcefdabcklghdefji移接夜来香的变异比较基因重组中的交叉互换与染色体易位2、时间：多数发生在

分裂的

期。（分裂期染色体因

，较稳定）3、结果：使排列在染色体上的基因的

发生改变，从而导致性状的改变。有丝分裂和减数间高度螺旋化数目或排列顺序

一、染色体结构的变异1、类型：

缺失：染色体中某一片段缺失。

重复：染色体中增加某一片段。

易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上。

倒位：染色体中某一片段位置颠倒。例：果蝇缺刻翅、猫叫综合症例：果蝇棒状眼夜来香的变异例:肾上腺皮质增生染色体结构变异与基因突变的区别染色体结构变异基因突变范围

水平，只涉及染色体某一片段的改变，可能含有

个基因，光学显微镜下

观察。

水平，只涉及基因中一个或一部分

的改变，光学显微镜下

观察。结果

的数目或

发生改变，从而可能导致

的变异，但

形成新的基因。

的增添、缺失或替换，

新的基因，但基因数目

，性状

改变。图示

染色体若干可以分子碱基对

不能基因排列顺序性状碱基对未产生不变不一定染色体结构变异与基因突变的区别（1）时间：多数发生在

分裂的

期。（如：

未分离、

未分离）有丝分裂和减数后同源染色体姐妹染色体单体二、染色体数目的变异1、细胞内个别染色体的增加或减少以染色体组的形式成倍的增加或减少类型个别染色体的增加或减少异常减Ⅰ异常（2）减数分裂过程中的染色体数目变异异常提醒有丝分裂过程中的染色体数目变异与此过程相似。减Ⅱ异常（2）减数分裂过程中的染色体数目变异（3）实例：唐氏综合征即21三体综合征(又称先天性愚型)病因：表现：智力低于常人特殊面容生长发育障碍多发畸形多了一条21号染色体病因：表现：多了一条X染色体身材较高性腺发育不良有女性特征（3）实例：男性Klinefelter综合征病因：表现：少了一条X染色体身材较矮性腺发育不良（3）实例：女性Turner综合征

二、染色体数目的变异①染色体组：细胞中的一组

染色体，在形态和

上各不相同，但又相互协调，共同控制生物的

。非同源功能生长、发育、遗传和变异如:果蝇染色体组2、细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍的增加或减少如:人类染色体组①不含同源染色体②染色体形态,大小和功能各不相同③含有一整套遗传信息构成染色体组必备的条件

③染色体组数量的判断方法图形法字母法2个染色体组3个染色体组4个染色体组1个染色体组AAaaBBBBaBCDAABbccDdAAaBbb染色体组数=染色体数染色体的形态数2个染色体组③染色体组数量的判断方法根据细胞中染色体组数，生物可分为：二倍体多倍体单倍体多倍体：由

发育而成的个体，体细胞中含有

染色体组的称为多倍体；（叶、果实、种子

，营养物质含量

。如：香蕉就是三倍体、马铃薯是四倍体、普通小麦是六倍体、黑小麦是八倍体）受精卵两个过半数受精卵三个及三个以上较大增加几乎全部③单倍体、二倍体和多倍体二倍体：由

发育而成的个体，体细胞中含有

染色体组的称为二倍体；（如：

动物、

高等植物）多倍体植株的特点1、器官大：茎秆粗壮，叶片、果实和种子体积大2、营养物质的含量增加：糖类、蛋白质、维生素C3、但发育延迟，结实率低多倍体草莓普通草莓无籽葡萄食用香蕉野生香蕉生殖细胞弱小不育单倍体：由

直接发育而成的个体，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。无论体细胞中含有几个染色体组都称为单倍体；（植株

，一般高度

。如：雄蜂）③单倍体、二倍体和多倍体单倍体的产生原因

自然原因:由配子直接发育成新个体如：蜜蜂的单性生殖（孤雌生殖）人为原因:花药离体培养高度不育的原因：同源染色体的联会发生紊乱，不能产生正常的配子。如：蜜蜂蜂王雄蜂工蜂单倍体2n=322n=32“三倍体”≠“三体”“单倍体”≠“单体”单倍体并非都不育:二倍体的配子发育成的单倍体,表现为高度不育;多倍体的配子如含有偶数个染色体组,则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因,可育并能产生后代。1、体细胞含一个染色体组一定是单倍体（）3、二倍体物种所形成的单倍体，其体细胞中只含有一个染色体组。（）4、四倍体物种形成的单倍体，其体细胞含有两个染色体组，可称为二倍体。（）5、单倍体可以只有一个染色体组，也可以有多个染色体组。（）√√×√2、单倍体的体细胞一定只含有一个染色体组（）6、单倍体的体细胞中不存在同源染色体()××（2021·广东）人类（2n=46）14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表现型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物（如图），在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律（不考虑交叉互换），下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是（）

A．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体D．女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体）C（2020·山东）在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝点分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如下图所示。若某细胞进行有丝分裂时，出现“染色体桥”并在两着丝点间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异，关于该细胞的说法错误的是（）A．可在分裂后期观察到“染色体桥”结构B．其子细胞中染色体的数目不会发生改变C．其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段D．若该细胞基因型为Aa，可能会产生基因型为Aaa的子细胞C(2021年深一模)某男孩的18号染色体中一条染色体变成环状，环状染色体的形成如下图所示。不考虑其他变异，下列说法错误的是（）A.该环状染色体可用显微镜进行观察B.该男孩的染色体数目与正常人相同C.染色体环状化必定伴随着基因突变D.环状染色体可能由父方染色体形成C考点二生物变异在育种上的应用

一、杂交育种1、概念：将

品种的

通过交配集中在一起，再经过

，获得新品种的方法。P992、原理：3、适用范围：基因重组有性生殖两个或多个优良性状选择和培育4、优点：操作

，可以把多个品种的

集中在一起。5、缺点：获得新品种的

。简单优良性状周期长6、杂交育种的过程：

若是选育动物品种，则可用测交的方法，选出表现型符合要求且不发生性状分离的个体。PDDBBddbbF1DdBbF2D_B_D_bbddB_ddbb高茎抗病矮茎不抗病F3连续的自交直至不发生性状分离选出ddBB选取符合要求的纯合双亲杂交（♀×♂）→F1→F2→鉴别、选择需要的类型，自交直至不发生性状分离为止。U如何获得矮茎抗病?4年至少需要几年?1、原理：2、适用范围：基因突变所有生物（主要用于农作物和微生物）物理方法：化学方法：紫外线、γ射线、等亚硝酸、硫酸二乙酯等4、优点：①可以提高

，在较短时间内获得更多的优良变异类型。②大幅度地

某些性状，

人们所需要的优良变异类型。5、缺点：有利变异个体往往

，需处理

材料。（突变具有

性、

性、

性等）突变率改良创造不多大量低频不定向多害少利

二、诱变育种3、过程：处理萌发的种子或幼苗诱变育种实例

三、单倍体育种1、原理：2、适用范围：3、方法：染色体变异真核生物花药离体培养+人工诱导染色体加倍（以二倍体植物为例）花药单倍体幼苗正常纯合二倍体花药离体培养秋水仙素处理（含有精子）（一般不可育）（染色体数目加倍）（可育）（植物组织培养技术）4、秋水仙素处理①原理：抑制

的形成，染色体不能移向细胞两极，从而引起

数目加倍。②作用时期：有丝分裂

期纺锤体染色体前用秋水仙素处理幼苗后，

细胞中的染色体数目都加倍。分生组织产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分（如

细胞）的染色体数目

。并非所有根部不变用高杆抗病（DDTT）和矮杆不抗病（ddtt）小麦品种培育矮杆抗病小麦（ddTT），见下图：PDDTT×

ddttF1DdTtDdTtDTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt（种子）第一年（植物体）

减数分裂

（花粉）花药离体培养

（单倍体幼苗）

秋水仙素处理

（二倍体纯合植株）第二年播种5、优点：6、缺点：技术复杂明显缩短育种年限单倍体育种所得个体并非都是纯合子。例如：杂合子

自然界里有天然的多倍体植物吗？四倍体马铃薯三倍体香蕉六倍体小麦

四、多倍体育种1、原理：2、适用范围：3、方法：染色体变异真核生物萌发的种子或幼苗抑制纺锤体形成染色体不能移向细胞两极，从而引起染色体数目加倍秋水仙素或低温处理导致秋水仙素或者低温处理4、优点：多倍体植株茎秆

，叶、果实和种子比较

，营养物质含量

。5、缺点：多倍体植株发育

，结实率

，多倍体育种一般只适用于

。粗壮大丰富延迟低植物二倍体西瓜幼苗

四倍体植株

♀

秋水仙素获得三倍体种子

播种三倍体植株♀

获得无子西瓜

二倍体西瓜植株♂

传粉2传粉1无子西瓜怎么来的？刺激子房发育成果实6、实例1：杂交获得三倍体种子无子：减数分裂过程中，染色体联会紊乱，不能产生正常配子。第一年第二年果实果皮(果肉)：母本体细胞发育而成种子种皮：胚乳：胚：母本体细胞发育而成1个精子+2个极核受精而成受精卵思考：1、四倍体植株上所结瓜的果皮、种皮、胚、胚乳的染色体组数分别是多少？2、三倍体无子瓜的果皮、种皮、胚、胚乳的呢？4、4、3、53、3、无、无思考：3、有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子，原因是？4、无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？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，但概率很小。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的组培苗，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授粉的雌蕊，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。受精卵刺激胚珠发育成种子合成生长素促进子房果实有子果实受精卵（无）子房一定浓度的生长素类似物不能形成花蕾期去雄果实无子果实6、实例2：无子番茄和无子西瓜形成原理一样吗？八倍体小黑麦怎么来的？普通六倍体小黑麦二倍体黑麦（抗逆性强）AABBDD（42）RR（14）ABD（21）R（7）ABDR（28）杂种四倍体（不育）染色体数目加倍秋水仙素处理八倍体小黑麦AABBDDRR（56）异源六倍体字母表示染色体组6、实例3：同源多倍体：指增加的染色体组来自同一物种，如多倍体草莓。异源二倍体：是指不同物种杂交产生的后代，一般是不可育的（如马和驴杂交产生的骡）。因此，异源二倍体往往不能算作一个物种。同源多倍体&异源多倍体

异源多倍体：指不同物种经杂交和多倍体育种产生的，如八倍体小麦。针对不同育种目标的育种方案杂交育种基因重组杂交育种基因重组诱变育种基因突变单倍体育种染色体变异多倍体育种染色体变异基因工程育种基因重组名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组培育纯合子品种：杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过连续自交至不发生性状分离为止培育杂合子品种：一般是选取纯合双亲子一代操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。①育种时间一般比较长；②局限于同种或亲缘关系较近的个体；③需及时发现优良品种年年制种矮秆抗病小麦杂交水稻、杂交玉米等小结：五种育种方法的比较名称原理方法优点缺点应用诱变育种单倍体育种基因突变染色体变异

①物理：紫外线、γ射线、微重力、激光等处理，再筛选；②化学：亚硝酸、硫酸二乙酯处理，再选择①先进行花药离体培养，培养出单倍体植株；②将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子；③从中选择优良植株提高突变率，加速育种进程，大幅度改良某些性状明显缩短育种年限盲目性大，有利变异少，工作量大，需要处理大量的实验材料技术复杂青霉素高产菌株“京花1号”小麦名称原理方法优点缺点应用多倍体育种基因工程育种染色体变异基因重组用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的表达与检测→筛选获得优良个体操作简单，能较快获得所需品种①目的性强，育种周期短；②克服了远缘杂交不亲和的障碍所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦转基因抗虫棉(1)识别图解中各字母表示的处理方法:A:杂交D:自交B:花药离体培养C:秋水仙素(低温)处理E:诱变处理F:秋水仙素(低温)处理,G:DNA重组技术H:脱分化I:再分化J:包裹人工种皮。(2)识别图中育种方法①“亲本新品种”为杂交育种;②“亲本新品种”为单倍体育种;③“种子或幼苗新品种”为诱变育种;④“种子或幼苗新品种”为多倍体育种;⑤“植物细胞新品种”为基因工程育种。考点二生物变异在育种上的应用（2021年广东一模）为获得果实较大、含糖量较高的四倍体葡萄(4N=76)，常用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体葡萄茎段上的芽，然后将茎段扦插栽培成新植株。研究结果显示：新植株中约40%的细胞染色体诱导加倍。这种植株同时含有2N细胞和4N细胞，称为“嵌合体”。有关“嵌合体”的叙述，错误的是（）A.秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理是抑制纺锤体形成B.在生命活动中,4N细胞内染色体组数目最多时有8个C.产生配子的过程中部分细胞染色体联会紊乱D.若该个体自交，后代中可出现三倍体C低温处理抑制纺锤体的形成,以致影响染色体被拉向两极，细胞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。7、实验：低温诱导植物染色体数目的变化(1)原理：根尖分生区(2)实验材料：(3)步骤和现象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左右的不定根时，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约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，解离→漂洗→染色→制片。（改良苯酚品红染液、龙胆紫染液、醋酸洋红染液）④先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。