第25讲 染色体变异与育种
一、染色体变异
概念：光学显微镜可见的染色体结构的改变和数目的增减。
染色体结构的改变：
染色体数目的改变：
个别染色体增减
染色体成倍增减
类型
与基因突变的区别
基因突变：染色体上某一个位点上基因的改变，光学显微镜下不可见。
如XO、XXY、XYY、
21三体综合征
缺失、重复、倒位、易位
与基因突变中的缺失的区别？
知识点1．染色体的结构变异：
【例1】已知某物种的一条染色体上依次排列着A、B、C、D、E五个基因，下面列出的若干种变化中，未发生染色体结构变化的是 ( )
D
缺失 重复 倒位
（1）类型
易位
（2）判断方法：
（3）实质：
（4）例子：
（6）意义：
属于可遗传的变异，为生物进化提供了原材料
染色体长度发生了改变；（或者） 基因的数目或排列顺序发生了改变
猫叫综合征（缺失）
知识点1．染色体的结构变异：
【知识超链接1】染色体易位与交叉互换（基因重组）的区别
【巩固练习1】右图中①和②表示发生在常染色体上的变异。①和②所表示的变异类型分别属于（ ）
A．基因重组和染色体易位　 B．染色体易位和染色体易位　
C．染色体易位和基因重组　 D．基因重组和基因重组
染色体易位——非同源染色体之间；
交叉互换——四分体内（同源染色体之间）
两者发生的位置不一样：
A
考点1．染色体的结构变异：
【知识超链接2】染色体结构变异与基因突变的区别 、联系
细胞水平,可直接观察
DNA片段的变化
DNA个别碱基对的变化
不产生新基因, 只改变基因的数量和顺序
产生新基因， 不改变基因的数量
统称为“突变”，进化的原材料
分子水平,不可直接观察
——以染色体组为单位增加或减少
考点2．染色体的数目变异：
(1)类型
例子
21三体综合征（多了一条）
无籽西瓜、雄蜂的发育
（2）变异的原因：
（3）意义：
细胞分裂后期， 染色体没有平均 分配到细胞两极
属于可遗传变异, 为生物进化提供了原材料
细胞分裂过程中， 纺锤体的形成受到抑制
【课本结论性语句】
考点2．染色体的数目变异：
——染色体组
细胞中的一组______染色体，在__________各不相同，携带着_________________________________的一组染色体
非同源
控制生物生长发育的全部遗传信息
特征：
实质：
形态和功能上
非同源染色体的集合
(4)概念：
要构成一个染色体组必需具备的条件
①一个染色体组中肯定不含同源染色体。
②一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。
③一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复，没有等位基因。
考点2．染色体的数目变异：
——染色体组
【小组讨论】请说出下图所示细胞中所含的染色体组数及每个染色体组所含的染色体数目.(注：图中非等位基因位于非同源染色体)
（5）染色体组数的判断方法：
1.根据染色体形态判断：数相同形态的染色体条数
2.根据基因型判断：不分大小看控制同一性状的基因个数
4组(3条/组)
1组(4条)
3组(2条)
3组(3条/组)
2组(4条/组)
1组(4条)
4组(1条)
2组(2条)
4组(2条)
2组(2条)
（1）如何区分单倍体、二倍体、多倍体？
(6) 染色体组数与二倍体、多倍体、单倍体的关系：
考点2．染色体的数目变异：
——染色体组
(6) 染色体组数与二倍体、多倍体、单倍体的关系：
二倍体
【巩固训练4】填写下表
六倍体
关系
=2:1
=2:1
单倍体——体细胞中含有本物种配子的染色体数目的个体
发育起点为受精卵
单倍体（n≥1，且与染色体组数无关）
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
基因重组
细胞的全能性
将不同亲本的优良性状集中在一个个体上
时间长须及时发现优良
品种
通过物理、化学、
生物的因素处理
提高变异频率，加速育种进程，大幅度改良某些性状
有利变异少，
需要大量供试材料
花药离体培养再人工诱导，使染色体加倍
明显缩短育种年限
技术复杂，且须与
杂交育种配合
秋水仙素处理萌发
的种子或幼苗
茎杆粗壮、叶片、果实、种子硕大、营养物质含量高，
发育迟缓
结实率降低
基因工程四部曲
目的性强、育种周期短、克服远源杂交不亲和的障碍
技术难度大
克服远源杂交不亲和现象
技术难度大
脱壁、诱导融合、杂种细胞、组织培养
杂交→自交→选优→自交直到不发生性状分离为止
细胞核的全能性
核移植、重组细胞、胚胎移植
克服远源杂交不亲和现象
技术难度大
杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
基因工程育种
已知在荔枝的性状控制中，D（无绿线）对d（有绿线）显性，T（有甜味）对t（无甜味）显性。现有两株普通枝，一株的基因型是DDTT，另一株的基因型是ddtt。假如你是育种专家，能否利用普通荔枝得到“西园挂绿”（ddTT）？请简要介绍你的育种方案。
典型例题讲解
绿甜 绿无甜
ddTt
ddTT
杂交
F3
思考：要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少要几年？
方案一：杂交育种
5-8年
假设现有长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee），你能否培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？写出育种方案（图解）
试一试：动物育种的方法
长立 短立 长折 短折
Bbee
BBee
BBee
Bbee
bbee
bbee
长折
短折
长折
长折
短折
杂交
Ｐ
Ｆ１
Ｆ２
F3
长折
短折
思考：四倍体生物的配子经过花药离体培养得到的单倍体植株可育吗？
可育
方案二：单倍体育种
例题背景：
为了改良“西园挂绿”，要求在不改变“西园挂绿”原有外观品质的前提下把“西园挂绿”改良为无核、果大、糖分含量多。若你是育种专家，该怎样设计育种方案？
二倍体
四倍体
秋水仙素处理
二倍体
×
三倍体种子
三倍体植株
不能形成正常的卵细胞
无子西瓜
种下去
联会紊乱
第一年
第二年
方案提示：借鉴三倍体无子西瓜的育种方式 （多倍体育种）
授二倍体的花粉
荔枝介壳虫害严重影响了“西园挂绿”的产量，以前果农常采用喷洒农药、放养寄生蜂等方法来防治。如今科学家在一种细菌体内找到了它的抗性基因（L），请设计育种方案来有效减轻荔枝介壳虫危害。
提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种。
方案提示：转基因技术
实验 低温诱导植物染色体数目的变化
纺锤体
洋葱底
部
冰
箱(4℃)
卡诺氏液
95%的酒精
漂洗
染色
制片
低
高
正常的二倍体
染色体数目发生改变
实验十一 低温诱导植物染色体数目的变化
染色体数目加倍
使染色体着色
使细胞分散开
常温
低温4 ℃
0 ℃
单倍体:
蜜蜂的性别决定
（2n=32）雌蜂（蜂后）
雄蜂（n=16）
蜜蜂的性别决定：雄峰单倍体、雌蜂二倍体
4个染色体
8个染色体
无纺缍体形成
染色体复制
着丝点分裂
无纺缍丝牵引
多倍体的形成
若继续进行正常的有丝分裂
染色体加倍的组织或个体
作用机理：抑制有丝分裂前期纺锤体的形成
单倍体
应用：
单倍体育种（单倍体本身对人类并无多大作用，但用秋水仙素可获得纯合子，因此大大缩短了育种年限）
方法：花药离体培养
(植株弱小且高度不育)
若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年?
选育出需要的矮抗品种
杂交育种
ddTT
优点：
明显缩短育种年限；自交后代不会发生性状分离。
第3~6年
人工诱导多倍体－－－培育新品种 （多倍体育种）
低温处理

秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
抑制纺锤丝的形成
有丝分裂旺盛
多倍体育种方法
萌发的幼苗或种子
秋水仙素
处理
染色体加倍的组织
多倍体植株
作用机理：抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，从而引起细胞内染色体数目加倍
二倍体西瓜幼苗
二倍体西瓜幼苗
秋水仙素处理
二倍体西瓜植株
四倍体西瓜植株
♀
♂
联会紊乱
三倍体西瓜种子
无籽西瓜
授粉
×
自然长成
二倍体西瓜植株
第一年
第二年
二倍体西瓜幼苗
二倍体西瓜幼苗
秋水仙素处理
二倍体西瓜植株
四倍体西瓜植株
♀
♂
联会紊乱
三倍体西瓜种子
无子西瓜
×
自然长成
二倍体西瓜植株
第一年
第二年
例1:无籽西瓜的培育
三倍体西瓜的雌蕊授以二倍体西瓜的花粉后子房能发育成西瓜，但其中的胚珠因没有正常的卵细胞而不能发育成种子。
人工诱导多倍体在育种上的应用
三倍体无子西瓜的培育过程概括：
一次加倍
两次杂交
产生四倍体母本
第一次产生3n的种子
第二次提供生长素，促进果实形成
4n母本所结出的是有子西瓜，含3n种子。
3n种子种下去后才长出三倍体植株。
三倍体植株在二倍体的花粉作用下结出无子西瓜。
偶数倍体：直接加倍。
奇数倍体：先加倍再与野生型杂交。
培育方式：
三倍体西瓜的雌蕊授以二倍体西瓜的花粉后子房能发育成西瓜，但其中的胚珠因没有正常的卵细胞而不能发育成种子。
无子西瓜(三倍体)——多倍体育种
无子西瓜与无籽番茄区别
无籽番茄——利用生长素促进果实发育的原理
在未授粉的雌蕊柱头上涂抹了一定浓度
生长素，使子房壁膨大为果实
果实的染色体及基因型与母本相同
不可遗传
利用三倍体植株在减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞因而没有种子。
可以遗传
香蕉的培育
香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，无法食用。香蕉的培育过程如下：
配子
× DD (滔氏麦草）
二粒小麦AABB
加倍 自然加倍
AA（一粒小麦） × BB (斯氏麦草）
普通小麦
人工诱导多倍体可以创造出自然界没有的物种
加倍 自然加倍
人工诱导八倍体小黑麦
ABD
（AABBDDRR）异源八倍体小黑麦
(三倍体杂种，不育)
可育
AB
（二倍体杂种，不育）
AABBDD
× RR (黑麦）
ABDR
(四倍体杂种，不育)
加倍 人工加倍 秋水仙素
（每一个字母代表一组染色体）
自然多倍体
受环境影响（如低温），正在分裂的细胞不能形成纺锤体，导致染色体不能移向两极，从而引起细胞内染色体数目加倍，这种细胞继续进行有丝分裂，将来发育成多倍体植株。
5、“同源多倍体”与“异源多倍体”
同源多倍体：是同一物种经过加倍形成的多倍
体。如香蕉（三）和马铃薯（四）。
异源多倍体：指不同物种杂交产生的杂种后代
经过染色体加倍形成的多倍体。如
小麦（六）、八倍体小黑麦、燕麦、
棉、烟草、苹果、梨、樱桃、菊、水仙、郁金香等。
实验十一 低温诱导植物染色体数目的变化
易 错 警 示