【高中生物】染色體變異第2課時課件 2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

第5章基因突變及其他變異第2節(jié)

染色體變異

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實例歸納單倍體、多倍體的特點(diǎn)，理解相應(yīng)育種方法利用了染色體數(shù)目變異的原理。（重難點(diǎn)）2.熟悉低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化實驗。（重難點(diǎn)）（第2課時）閱讀課本88-89、91頁，解決以下問題：（5min）1、常用的人工誘導(dǎo)多倍體方法有哪些？作用的原理是什么？2、①閱讀課本第91頁拓展應(yīng)用第2題——無子西瓜的培育，據(jù)圖完成題中的4道問題。②秋水仙素處理過芽尖之后，得到的四倍體植株，整棵植株的所有細(xì)胞都含四個染色體組嗎？3、什么是單倍體，舉例說明。4、如何實現(xiàn)單倍體育種，單倍體育種有什么優(yōu)點(diǎn)？自學(xué)指導(dǎo)1人工誘導(dǎo)多倍體（多倍體育種）低溫處理、或秋水仙素誘發(fā)③作用原理：能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。④作用時期：有絲分裂前期⑤例子：三倍體無子西瓜一、染色體數(shù)目的變異①方法：②處理對象：萌發(fā)的種子或幼苗最常用、最有效有絲分裂旺盛著絲粒分裂一、染色體數(shù)目的變異——三倍體無子西瓜培育過程P91秋水仙素處理2N4N第一年1、為什么用一定濃度的秋水仙素滴在二倍體西瓜幼苗的芽尖？西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方，用秋水仙素處理可以抑制細(xì)胞有絲分裂時形成紡錘體，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍，從而得到四倍體。2、處理后的植株，各個部位染色體數(shù)目是否都為4N？秋水仙素處理后的莖、葉、花的染色體數(shù)目加倍，而未處理的根細(xì)胞中仍為兩個染色體組。雜交母本秋水仙素處理2N父本第一年2N4N2N4N3、獲得的四倍體西瓜為何要與二倍體雜交？聯(lián)系第1問，你能說出產(chǎn)生多倍體的基本途徑嗎？雜交獲得三倍體植株。用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。果皮

。西瓜瓤

。種子的胚

。種皮

。4N4N3N4N雜交母本秋水仙素處理2N父本第一年2N4N2N4N4、要用四倍體植株做母本的原因：①多倍體花粉可育性低于二倍體；②種子產(chǎn)量高；③種皮薄，利于播種。果皮

。西瓜瓤

。種子的胚

。種皮

。4N4N3N4N雜交母本秋水仙素處理2N父本第一年2N4N2N4N第二年三倍體植株無子西瓜聯(lián)會紊亂授粉2N果皮

。西瓜瓤

。種子的胚

。種皮

。4N4N3N4N第二年三倍體植株無子西瓜聯(lián)會紊亂授粉2N5、二倍體植株為何要給三倍體植株授粉？不是受精，是為了刺激子房產(chǎn)生生長素，促進(jìn)子房發(fā)育成果實。6、有時可以看到三倍體西瓜中有少量發(fā)育并不成熟的種子，請推測產(chǎn)生這些種子的原因？減數(shù)分裂時也有可能形成正常的卵細(xì)胞，從而形成正常的種子，但這種概率特別小。第二年三倍體植株無子西瓜聯(lián)會紊亂授粉2N7、無子西瓜每年都要制種，很麻煩，有沒有別的替代方法？①進(jìn)行無性生殖：將三倍體植株進(jìn)行組織培養(yǎng)獲取大量的組培苗，再進(jìn)行移栽；②利用生長素或生長素類似物處理二倍體植株未受粉的雌蕊，以促進(jìn)子房發(fā)育成無種子的果實，同時，在花期全時段要進(jìn)行套袋處理，以避免受粉。一、染色體數(shù)目的變異——三倍體無子西瓜培育過程P91雜交母本秋水仙素處理父本第一年2N2N4N2N4N第二年三倍體植株無子西瓜聯(lián)會紊亂授粉2N果皮

。西瓜瓤

。種子的胚

。種皮

。4N4N3N4N一、染色體數(shù)目的變異在生物的體細(xì)胞中，染色體數(shù)目不僅可以成倍的增加，還可以成套的減少。蜂王雄蜂工蜂2N=32N=162N=32精子卵細(xì)胞受精卵蜂王工蜂雄蜂（單倍體）持續(xù)獲得蜂王漿獲得普通蜂蜜單倍體①概念：體細(xì)胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個體。②成因：③特點(diǎn)：由配子（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而成。植株弱小，大多數(shù)單倍體體細(xì)胞中染色體組數(shù)為奇數(shù)，減數(shù)分裂時聯(lián)會紊亂，無法形成正常的配子，因此一般高度不育。一、染色體數(shù)目的變異1.一倍體（體細(xì)胞中含一個染色體組的個體）一定是單倍體。2.單倍體的體細(xì)胞中只含一個染色體組?！獭?.基因型為AAabbb的個體一定為三倍體?！僚袛嗾`一、染色體數(shù)目的變異(1)單倍體的體細(xì)胞中并不一定只有一個染色體組：如四倍體的配子形成的單倍體的體細(xì)胞中含有兩個染色體組。單倍體可能含同源染色體，可能含等位基因，也可能可育并產(chǎn)生后代。(2)體細(xì)胞中含有一個染色體組的生物一定是單倍體。(3)單倍體是生物個體，而不是配子，精子和卵細(xì)胞屬于配子，不是單倍體。關(guān)于單倍體的3個易錯點(diǎn)一、染色體數(shù)目的變異①一般情況下，單倍體植株高度不育，原因是什么？如雄蜂，可以通過假減數(shù)分裂形成正常的精子，則是可育的；如某些藻類植物、苔蘚植物、蕨類植物的單倍體，可以通過無性生殖繁衍后代；如體細(xì)胞中染色體組數(shù)為偶數(shù)的單倍體，減數(shù)分裂中可以正常聯(lián)會，也可以產(chǎn)生正常的配子，也是可育的。②單倍體一定不育嗎？③體細(xì)胞中染色體組數(shù)為偶數(shù)的一定可育嗎？大多數(shù)單倍體體細(xì)胞中染色體組數(shù)為奇數(shù)，減數(shù)分裂時聯(lián)會紊亂，無法形成正常的配子，因此一般表現(xiàn)出高度不育。由上面兩題可知，除無性生殖的生物外，判斷一個真核生物可育與否的關(guān)鍵是能否形成正常的配子，而形成正常配子的關(guān)鍵是同源染色體能夠正常聯(lián)會；如大多數(shù)異源二倍體，染色體無法聯(lián)會，也會造成不育，例如騾子。思考：不一定。不一定。二倍體、多倍體和單倍體的比較項目二倍體多倍體單倍體概念發(fā)育起點(diǎn)染色體組的數(shù)目性狀表現(xiàn)體細(xì)胞中含有2個染色體組的個體體細(xì)胞中含有3個或3個以上染色體組的個體體細(xì)胞的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個體受精卵受精卵未受精的配子2個3個或3個以上不確定正常莖稈粗壯，葉片、果實、種子較大，營養(yǎng)豐富植株矮小，高度不育單倍體、二倍體、多倍體概念辨析發(fā)育起點(diǎn)配子受精卵單倍體（無論有多少個染色體組）體細(xì)胞中染色體組數(shù)＝2＞2二倍體多倍體高稈：D

矮稈：d

抗?。篢

不抗?。簍現(xiàn)有純合的高稈抗病的小麥（DDTT）和矮稈不抗病的小麥（ddtt），怎樣得到矮稈抗病的優(yōu)良品種（ddTT）？用遺傳圖解表示出來。單倍體育種一、染色體數(shù)目的變異花藥離體培養(yǎng)PF1配子DDTTDDttddTTddtt正常植株（純合）秋水仙素單倍體育種P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTtF2D_T_D_ttddT_ddttddTT雜交育種矮抗?需要的純合矮抗品種連續(xù)自交第1年第2年第3-6年高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddtt高桿抗病

DdTtDTDtdTdt單倍體植株第1年第2年DTDtdTdt需要的純合矮抗品種一、染色體數(shù)目的變異1.過程：二倍體植株花藥離體培養(yǎng)單倍體植株秋水仙素處理二倍體植株（純合子）2.原理：染色體變異3.優(yōu)點(diǎn)：①明顯縮短育種年限；②獲得純種個體（二倍體植物），自交后代不會發(fā)生性狀分離。注意：秋水仙素只能處理萌發(fā)的幼苗一、染色體數(shù)目的變異單倍體育種技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種配合4.缺點(diǎn)：項目單倍體育種多倍體育種原理常用方法優(yōu)勢缺點(diǎn)多倍體育種和單倍體育種的比較染色體變異染色體變異花藥離體培養(yǎng)后人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗明顯縮短育種年限；得到的植株均是純合子莖稈粗壯，器官大，營養(yǎng)物質(zhì)豐富技術(shù)復(fù)雜一些，需與雜交育種配合只適用于植物，發(fā)育遲緩，結(jié)實率低一、染色體數(shù)目的變異如親本為AAaa，配子為Aa時，最終得到的植株為AAaa，是雜合子。通過單倍體育種形成的個體一定是純合子嗎？(1)花藥離體培養(yǎng)≠單倍體育種：單倍體育種一般包括雜交、花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理和篩選4個過程，不能簡單地認(rèn)為花藥離體培養(yǎng)就是單倍體育種的全部。(2)單倍體育種的選擇時機(jī)：不能選擇特定基因型的花粉，也不能選擇特定基因型的單倍體，因為花粉、單倍體不能表現(xiàn)出相關(guān)的性狀，應(yīng)在秋水仙素處理后獲得的純合子中選擇具有所需性狀的個體。(3)單倍體育種與多倍體育種的操作對象不同：①由于單倍體往往高度不育，育種操作的對象一般是單倍體幼苗，通過組織培養(yǎng)得到純合子植株。②多倍體育種操作的對象是正常萌發(fā)的種子或幼苗。一、染色體數(shù)目的變異注意類別雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種原理常用方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)基因重組雜交→自交→選優(yōu)→自交將不同品種的優(yōu)良性狀集中于同一個體上不能產(chǎn)生新基因；育種進(jìn)程緩慢、過程復(fù)雜；基因突變用物理或化學(xué)方法處理生物提高突變率，可以在較短的時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型有利變異少，需大量處理實驗材料（具有不定向性、低頻性）染色體變異花藥離體培養(yǎng)；秋水仙素處理；選擇；明顯縮短育種年限；(得到的植株都是純合子；)技術(shù)性強(qiáng)，需結(jié)合雜交育種和人工誘導(dǎo)染色體加倍技術(shù)染色體變異用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗莖稈粗壯，葉片、果實、種子都比較大，營養(yǎng)物質(zhì)含量有所增加發(fā)育延遲，結(jié)實率降低，一般只適用于植物補(bǔ)充：不同育種方法的比較基因重組將一種生物的特定基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細(xì)胞中能定向改造生物的遺傳性狀有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī)1.圖中甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑥表示培育水稻新品種的過程，請分析：實戰(zhàn)訓(xùn)練：(1)分別說出①-⑥對應(yīng)的處理方法：

①_____________②_________________________

③_____________④_________________________

⑤_____________⑥_________________________雜交自交花藥離體培養(yǎng)物理或化學(xué)因素誘變處理秋水仙素處理秋水仙素處理(2)圖中哪種途徑為單倍體育種？圖中①、③、⑤過程表示單倍體育種。圖示⑤處需用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得純合體，

⑥處常用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，以誘導(dǎo)染色體加倍。實戰(zhàn)訓(xùn)練：1.圖中甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑥表示培育水稻新品種的過程，請分析：(3)圖中哪一標(biāo)號處需用秋水仙素處理？應(yīng)如何處理？(4)④、⑥的育種原理分別是什么？④的育種原理為基因突變，⑥的原理為染色體變異。圖中最簡便的育種途徑為①～②過程所示的雜交育種，但育種周期較長；最難以達(dá)到育種目標(biāo)的途徑為④過程。實戰(zhàn)訓(xùn)練：(5)圖中最簡便及最難以達(dá)到育種目標(biāo)的育種途徑分別是哪個過程？1.圖中甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑥表示培育水稻新品種的過程，請分析：閱讀課本89頁的“探究·實踐”，解決以下問題：(3min)1、低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目變化的原理是？2、梳理實驗步驟。3、制作裝片的各步驟需使用什么試劑，有什么作用？4、視野中所有細(xì)胞的染色體數(shù)目都加倍了嗎？5、能否只選擇一個細(xì)胞，觀察其染色體逐漸加倍的過程？自學(xué)指導(dǎo)2低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化探究·實踐（一）原理

用低溫處理植物的分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細(xì)胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導(dǎo)致細(xì)胞不能分裂成兩個子細(xì)胞

。(二)方法步驟1.誘導(dǎo)培養(yǎng)實驗：低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的實驗2.固定細(xì)胞將洋蔥（或大蔥、大蒜）放在裝滿清水的廣口瓶上，讓洋蔥的底部接觸水面。待洋蔥長出約１Cm左右的_________時，將整個裝置放入冰箱的低溫室內(nèi)(４℃)，誘導(dǎo)培養(yǎng)48-72h。不定根剪取誘導(dǎo)處理的根尖約0.5-1cm，放入_________中浸泡0.5-1h，以________________，然后用體積分?jǐn)?shù)為_____________沖洗２次?？ㄖZ氏液固定細(xì)胞的形態(tài)95﹪的酒精3.制片包括______、______、______、_______4個步驟；解離漂洗染色制片解離目的：漂洗目的：壓片目的：用藥液使組織中的細(xì)胞相互分離開來洗去藥液，防止解離過度，便于染色使細(xì)胞分散開來，有利于觀察實驗：低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的實驗4.觀察解離液15%鹽酸和95%的酒精1：1混合解離3~5min漂洗約10min甲紫溶液染色3~5min壓片染色：用甲紫（龍膽紫）或醋酸洋紅溶液對染色體染色。注意：在進(jìn)行實驗的過程中，所觀察的細(xì)胞已經(jīng)被卡諾氏液等殺死，看到的是死細(xì)胞。因此不能觀察到連續(xù)的變化。視野中既有正常的二倍體細(xì)胞（多），也有染色體數(shù)目發(fā)生改變的細(xì)胞（少）（三）結(jié)果

低溫可以誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化（四）結(jié)論實驗：低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的實驗①卡諾氏液：固定細(xì)胞形態(tài)。②體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精：沖洗附著在根尖表面的卡諾氏液。③解離液(體積分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精以1∶1混合)：使組織中的細(xì)胞相互分離開來。④清水：洗去解離液，防止解離過度影響染色。⑤質(zhì)量濃度為0.01g/mL的甲紫溶液：使染色體著色，便于觀察染色體的形態(tài)、數(shù)目、行為。實驗中幾種溶液的作用(1)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。常用的觀察材料有蠶豆(首選，因其染色體比洋蔥少)、洋蔥、大蒜等。(2)溫度不是越低越好：溫度過低對根尖細(xì)胞造成傷害，應(yīng)選擇適宜溫度。(3)在進(jìn)行實驗的過程中，與“觀察植物細(xì)胞的有絲分裂”一樣，所觀察的細(xì)胞已經(jīng)被卡諾氏液等殺死，最終在