生物必修課堂教學染色體變異

人染色體（G-帶）一.染色體結構變異缺失(deficency)：染色體的某一區(qū)段丟失了。重復(duplication)：染色體的某一區(qū)段增加了。倒位(inversion)：染色體的某一區(qū)段的正常順

序發(fā)生了顛倒。易位(translocation)：染色體的某一區(qū)段移接

到非同源的染色體上。2022/11/22缺失重復倒位易位缺失缺失貓叫綜合癥人5號染色體短臂部分缺失缺失雜合體的假顯性現(xiàn)象♀♂PL缺失

假顯性重復

abcdefgh

abcdefgefghabcdefggfeh重復雜合體的染色體聯(lián)會重復正常眼果蠅棒狀眼果蠅ABCDEABEDC倒位ABCDEADCBE易位易位易位易位雜合體的兩對同源染色體聯(lián)會時常由四條染色體組成一個四重體的構型。易位二.染色體數(shù)目變異二倍體葡萄四倍體葡萄二倍體煙草葉片氣孔四倍體煙草葉片氣孔八倍體煙草葉片氣孔(一)染色體數(shù)目整倍數(shù)變異2022/11/22果蠅的雌雄嵌合體。此合子是w+m+/wm，當?shù)谝淮温蚜褧r一個細胞丟失了帶有w+m+基因的X染色體，發(fā)育成兩性嵌合體。身體的一半為雄性，白眼，其基因型為O/wm；另一半為雌性，紅眼，其基因型為w+m+。蝴蝶（2n-1,受精卵第一次分裂丟失一條Y染色體所產(chǎn)生）(二)染色體數(shù)目非整倍數(shù)變異21三體綜合癥，又稱先天性愚型或唐氏綜合癥

a)核型b)患者

染色體組的概念：在二倍體生物的配子中所包含的形態(tài)、結構和功能都彼此不同的一組染色體。維持生物體生命活動所需的最低限度的一套基本染色體，或稱為基因組，是多倍體物種染色體的組成成員，是一個完整而協(xié)調(diào)的體系，缺少其中的任何一個都會造成不育或性狀的變異。1、染色體組2022/11/22ⅡⅩⅢⅡⅢⅣⅩⅣⅡⅩⅢⅡⅢⅣⅣYⅡⅢⅣⅩⅡⅢⅣⅩⅡⅢⅣY果蠅體細胞（卵原細胞）♀♂減數(shù)分裂減數(shù)分裂體細胞（精原細胞）生殖細胞卵細胞精子2022/11/22一粒小麥體細胞的染色體數(shù)為2n=14，為基數(shù)7的二倍；例析二粒小麥體細胞的染色體數(shù)為2n=28，為基數(shù)7的四倍；普通小麥體細胞的染色體數(shù)為2n=42，為基數(shù)7的六倍。

三種植物體細胞內(nèi)染色體都是按基數(shù)7個染色體整倍增加的，我們把基數(shù)的7個染色稱為一個染色體組（x

）。究其源普通小麥具有二個染色體組的生物叫二倍體；具有三個染色體組的生物叫三倍體；三倍和三倍以上的整倍體統(tǒng)稱為多倍體。

一個染色體組所包含的染色體數(shù)，不同種屬間可能相同，也可能不同。

例如蔥x＝8，稻x＝12，高梁x＝10，玉米x＝10。

不論一個染色體組內(nèi)包含有幾個染色體，同一個染色體組的各個染色體的形態(tài)、結構都彼此不同，但它們卻構成一個完整而協(xié)調(diào)的體系；缺少其中的任何一個都會造成不育或性狀的變異。這就是染色體組的最基本特征。2022/11/22

隨著人們對染色體數(shù)加倍可以導致遺傳性狀的變異的了解日益深入，逐漸發(fā)現(xiàn)某些多倍體具有三個或三個以上相同的染色體組。這一類多倍體叫同源多倍體。

一般地說，染色體的同源倍數(shù)越多，核體積和細胞體積越大?；蛐妥兓瘯龃?。2、同源多倍體2022/11/22多倍體產(chǎn)生的原因及應用

主要的原因：體細胞在有絲分裂的過程中，染色體完成了復制，但細胞受到外界環(huán)境條件或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是就形成染色體加倍的細胞。應用：人工誘導育種(秋水仙素來處理萌發(fā)的種子或幼苗)二倍體西瓜幼苗二倍體西瓜幼苗秋水仙素處理二倍體西瓜植株四倍體西瓜植株♀♂聯(lián)會紊亂三倍體西瓜種子無子西瓜雜交花粉刺激×自然長成二倍體西瓜植株第一年第二年香蕉的培育香蕉的祖先為野生芭蕉，個小而多種子，無法食用。香蕉的培育過程如下：野生芭蕉

2n有籽香蕉

4n加倍野生芭蕉

2n無籽香蕉

3n2022/11/22與二倍體植株相比，多倍體植株的莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的含量都有所增加。但也要注意雜合子后代的表型分析。2022/11/22作業(yè)：已知A對a完全顯性，試寫出基因型為AAAa、AAaa、Aaaa的同源四倍體自交子代基因型及比例、自交后代表現(xiàn)型及比例。3、異源多倍體增加的染色體組來自不同物種，一般由不同種、屬間的雜交種染色體加倍而來。普通小麥、棉花、煙草、油菜和甘蔗等都是異源多倍體，它們是長期進化的產(chǎn)物。人工創(chuàng)造異源多倍體的途徑，一般也是先雜交，再將雜種染色體加倍。但為了保證雜交的成功，其原始親本之間大都是有一定親緣關系的。2022/11/22與黑麥的雜種(4x=ABDR=28)是不育的。將它的染色體數(shù)加倍成為異源八倍體(8x=AABBDDRR=56=28Ⅱ)，就成為可育的了，這就是被稱為小黑麥的植物。我國育成的這種八倍體小黑麥目前巳在云貴高原的高寒地帶種植，表現(xiàn)了一定的增產(chǎn)效果。由種間雜種加倍形成的異源多倍體是純合體。這方面的突出例子是小黑麥的育成。黑麥(2x=RR=14)的特點是穗大、粒大，抗病和抗逆性強。黑麥的這些特點無法通過雜交轉(zhuǎn)移給普通小麥。因為小麥多倍體染色體組的組合1、定義：體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體，叫單倍體。2、實例：自然界——雄蜂3、人工培育方法：花藥離體培養(yǎng)法4、意義：快速獲得純合體，縮短育種的年限5、特點：高度不育（用秋水仙素來處理后可育）4、單倍體親代配子單倍體不經(jīng)受精不同物種的單倍體含有染色體數(shù)與該物種配子染色體數(shù)一致。

玉米是二倍體，它的單倍體染色體為(n=x=10)；

水稻也是二倍體，它的單倍體染色體為(n=x=12)；

普通煙草是異源四倍體，它的單倍體染色體為(n=2x=24)；

普通小麥是異源六倍體，它的單倍體染色體為(n=3x=21)。普通小麥普通小麥的單倍體單倍體本身的每個染色體組雖然都是單的，全部基因雖然都是單的，但是如果人為地將它的染色體數(shù)加倍，使之成為二倍體，不僅可以由不育變?yōu)榭捎移淙康幕蚨际羌兒系摹?022/11/22YRyRYryr黃色圓粒（YyRr）花藥（配子）單倍體植株正常二倍體（純合體）YYRRyyRRYYrryyrr黃圓綠圓黃皺綠皺秋水仙素處理幼苗YRyRYryr離體培養(yǎng)若從播種到收獲種子需要一年,則培育出能穩(wěn)定遺傳的矮桿抗病的品種至少需要幾年?P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓第1年↓×選育出需要的矮抗品種F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗雜交育種第2年第3年×生長ddTTF3減數(shù)分裂配子DTDtdTdt單倍體DTDtdTdt↓花藥離體培養(yǎng)↓秋水仙素第1年第2年第4年單倍體育種DDttddTTddtt純合體DDTT矮抗人工誘變+單倍體育種純合新品種花藥離體培養(yǎng)加倍并選擇優(yōu)點：

當年就可以培育出優(yōu)良新品種！普通品種雜合體人工誘變2022/11/225、非整倍變異

在植物的群體中，某些植物比該物種的正常合子染色體數(shù)2n多或少了一個以至若干個染色體。避免變異——無性繁殖利用變異雜交育種

人工誘變育種

多倍體育種

單倍體育種生物的后代出現(xiàn)不同于親本的性狀自然變異

人工誘導變異按來源分應用生物的變異小結概念：類型基因重組

基因突變

染色體變異不遺傳的變異遺傳的

變異按結果分2022/11/22利用蠶豆根尖微核技術探究環(huán)境污染情況的實驗實驗原理微核是指獨立于細胞核外的圓形、橢圓形或無規(guī)則的小核，其直徑小于細胞核的1/3，可以是染色體斷片，也可以是整條染色體。自然狀態(tài)下，生物體產(chǎn)生微核的概率很小，在某些有害理化因素的影響下，微核的產(chǎn)生率會大大增加。當這些有害因素損傷真核細胞的遺傳物質(zhì)時細胞核中的染色體會發(fā)生斷裂時，這些染色體片段不能隨有絲分裂進入子細胞，留在細胞質(zhì)中，就構成了微核。利用蠶豆根尖微核技術探究環(huán)境污染情況的實驗利用蠶豆根尖微核技術探究環(huán)境污染情況的實驗

微核是常見的遺傳毒理學指標之一，指示染色體或紡錘體的損傷。由于這種損傷會因細胞受到的外界誘變因子作用的加劇而加劇，而微核產(chǎn)生的數(shù)量又可與誘變因子劑量的多少呈正相關，因此可用微核出現(xiàn)的頻率來評價環(huán)境誘變因子對生物遺傳物質(zhì)的損傷程度。通常計算微核數(shù)目的多少用微核千分率MCN(平均每千個細胞出現(xiàn)微核的細胞個數(shù))來表示。蠶豆根尖微核實驗具有準確、快速、操作簡便、有明顯劑量-效應關系、適合大批量樣品檢測等優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測中應用廣泛。利用蠶豆根尖微核技術探究環(huán)境污染情況的實驗實驗材料微核實驗通常使用蠶豆做實驗材料,實驗選大小均勻、飽滿、表面光滑的個體。選用培養(yǎng)的洋蔥根尖也可（見教材）。2022/11/22利用蠶豆根尖微核技術探究環(huán)境污染情況的實驗實驗過程①蠶豆萌發(fā)蠶豆于24℃用自來水浸泡36h,濕紗布包裹催芽36h。選已發(fā)芽的蠶豆放入墊有濕脫脂棉的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)36h。其間每12h用水沖洗1次,換水培養(yǎng)。在發(fā)芽良好的種子中間選擇根長整齊一致,根長約1.5～2.0cm的蠶豆隨機分組。利用蠶豆根尖微核技術探究環(huán)境污染情況的實驗實驗過程②誘變劑配制用蒸餾水將四氯乙烯（污水中常見的一種持久性有機污染物）分別配制成0.1mg/L、1mg/L、10mg/L、100mg/L的溶液。③蠶豆根尖細胞微核試驗把選好的蠶豆幼苗根部插入打孔的塑料板孔中,置25℃下用四氯乙烯溶液培養(yǎng)48h后取下幼苗，隨后倒去試劑，于25℃用蒸餾水修復培養(yǎng)22小時。切取蠶豆根尖,解離、染色、壓片方法參照植物細胞有絲分裂觀察實驗，鏡檢，每組觀察4000左右細胞,統(tǒng)計微核千分率MCN‰。整個實驗過程以蒸餾水作對照。利用蠶豆根尖微核技術探究環(huán)境污染情況的實驗

染色技術：針對不同材料或希望獲得不同的效果,可選擇適當?shù)娜疽汉腿旧椒?用于常規(guī)染色體形態(tài)結構鑒定的染色方法很多,常用的有如下幾種.

(1)改良苯酚品紅染色:若只作臨時鏡檢觀察,對解離后材料水洗并吸干,挑取根尖乳白色分生組織于載玻片上夾碎搗爛,滴加1～2滴染液,染色10～15min,壓片.

(2)1%醋酸洋紅染色:若只作臨時鏡檢觀察,將解離水洗后的材料吸干,挑取根尖乳白色分生組織于載玻片上夾碎搗爛,滴加1～2滴染液,染色10～20min,壓片。2022/11/22利用蠶豆根尖微核技術探究環(huán)境污染情況的實驗實驗結果與分析如表顯示，蠶豆根尖微核數(shù)、微核率均隨試劑濃度的升高而增加,蠶豆根尖微核率和四氯乙烯濃度之間均呈明顯的劑量效應關系。微核實驗結果表明：一定濃度的四氯乙烯能夠誘發(fā)根尖微核細胞數(shù)增加,且呈現(xiàn)劑量效應關系。

分組濃度（mg·L

-1）觀察細胞數(shù)微核數(shù)微核率‰空白組--3859112.95四氯乙烯0.13922369.181.039374611.6810.037346818.21100.037898522.43利用蠶豆根尖微核技術探究環(huán)境污染情況的實驗

本實驗作為一個探究性實驗，研究的角度、控制的變量可以是不同的。例如，可以從處理時間、換用不同實驗材料（如洋蔥、吊蘭）、換用其他理化因子（如洗潔精、肥皂、硫酸銅、造紙廠廢水、廢電池、煙絲浸出液）等角度進行探究。2022/11/22課堂作業(yè)請判斷下列細胞中各有多少個染色體組？2個3個4個1個2個4個

體細胞中的染色體數(shù)配子中的染色體數(shù)體細胞中的染色體組數(shù)配子中的染色體組數(shù)屬于幾倍體生物豌豆72普通小麥423小黑麥28八倍體比較項目生物種類141

二倍體

六倍體2156846請判斷：a、二倍體物種所形成的單倍體中，其體細胞中只含一個染色體組。b、如果是四倍體、六倍體物種形成的單倍體，其體細胞中就含有兩個或三個染色體組，我們可以稱