第第2 2节节 染色体变异染色体变异高中生物学高中生物学( (人教版人教版) ) 遗传与进化遗传与进化第第5 5章章 基因突变及其他变异基因突变及其他变异基因突变和染色体变异的区别基因突变和染色体变异的区别基因突变基因突变：染色体上某一个位点上：染色体上某一个位点上基基因因的改变，光学显微镜下的改变，光学显微镜下不可见不可见。可用显微镜可用显微镜直接观察直接观察到的比到的比较明显的染色体变化。较明显的染色体变化。染色体变异染色体变异：类型类型染色体结构变异染色体结构变异染色体数目变异染色体数目变异个别染色体增减个别染色体增减染色体成倍增减染色体成倍增减21三体综合征染色体组型图三体综合征染色体组型图猫叫综合征染色体组型图猫叫综合征染色体组型图 先天性愚型先天性愚型（2121三体综合征）三体综合征） 4545条条XYXY（4747条）条） 性腺发育不良性腺发育不良（特纳氏综合征）（特纳氏综合征） 4444条条XOXO（4545条）条）无无 籽籽 西西 瓜瓜无籽西瓜体细胞染色体数（无籽西瓜体细胞染色体数（33）普通西瓜体细胞染色体数（普通西瓜体细胞染色体数（22）染色体畸变染色体畸变染色体染色体结构变异结构变异染色体染色体数目变异数目变异染染色色体体变变异异染色体结构染色体结构变异变异染色体数染色体数目变异目变异21三体综合征三体综合征无籽西瓜无籽西瓜整倍整倍数目数目改变改变猫叫综合征猫叫综合征缺失缺失重复重复倒位倒位易位易位个别个别数目数目改变改变染色体结构变异示意图染色体结构变异示意图 P85P85染色体的某一片段缺失染色体的某一片段缺失消失消失1 1、缺失缺失a ab bc cd de ef fb ba ac cd de ef f果蝇缺刻翅的形成果蝇缺刻翅的形成染色体结构的变异染色体结构的变异 如果失去的基因是显性的，同源染色如果失去的基因是显性的，同源染色体上保留下来的是隐性的，这一本来不能体上保留下来的是隐性的，这一本来不能显出的隐性性状就能显出来。显出的隐性性状就能显出来。指一条染色体指一条染色体断裂而失去一个片段断裂而失去一个片段，这个片段上的基因也随之丢失。在人类遗这个片段上的基因也随之丢失。在人类遗传中传中, ,五号染色体缺失导致猫叫综合症五号染色体缺失导致猫叫综合症. .“猫叫综合症猫叫综合症”是人的是人的5 5号染色体部分缺失号染色体部分缺失引起的遗传病，病儿生长发育迟缓，头部畸形，引起的遗传病，病儿生长发育迟缓，头部畸形，哭声奇特，皮纹改变等特点，并有智能障碍，哭声奇特，皮纹改变等特点，并有智能障碍，而其最明显的特征是哭声类似猫叫。而其最明显的特征是哭声类似猫叫。染色体中增加某一片段染色体中增加某一片段重复重复、重复重复a ab bc cd de ef fb bb ba ab bc cd de ef fb b果蝇棒状眼的形成果蝇棒状眼的形成果蝇的卵圆眼和棒状眼果蝇的卵圆眼和棒状眼野生型：卵圆眼野生型：卵圆眼变异型：棒状眼变异型：棒状眼染色体的某一片段移接到另一条染色体的某一片段移接到另一条 非同源染色体非同源染色体 上上3 3、易位易位a ab bc cd de ef fg gh hi ij jk kl lg gh hi i j jk kl la ab bc ce ef fd da ab bc ck kl lg gh hd de e f fj ji i夜来香的变异夜来香的变异移接移接染色体的某一片段位置颠倒染色体的某一片段位置颠倒4 4、倒位倒位a ab bc cd de ef fa ab bc cd de ef f颠倒颠倒b bc ca af fe ed d染色体结构变异染色体结构变异一、缺失一、缺失：染染色体丢失了一个片段，位于这个片段上色体丢失了一个片段，位于这个片段上的基因也随之发生丢失。（末端缺失、中间缺失）的基因也随之发生丢失。（末端缺失、中间缺失）遗传学效应：猫叫综合症遗传学效应：猫叫综合症 （5 5号染色体短臂缺失）号染色体短臂缺失）慢性骨髓性白血病：（慢性骨髓性白血病：（2222号染色体长臂缺失了一号染色体长臂缺失了一 大段）大段）二、重复：二、重复：一个染色体上某一片段出现两份或两份以一个染色体上某一片段出现两份或两份以上的现象。使位于这些片段上的基因多了一份或几份。上的现象。使位于这些片段上的基因多了一份或几份。三、倒位：三、倒位：在同一染色体上同时出现两处断裂，在同一染色体上同时出现两处断裂，中间的片段倒转中间的片段倒转1801800 0重新连接起来，使基因排列的重新连接起来，使基因排列的顺序颠倒，造成染色体上基因顺序的重排。顺序颠倒，造成染色体上基因顺序的重排。四、易位：四、易位：一个染色体的一段移接到另一非同源一个染色体的一段移接到另一非同源染色体的臂上的结构变异。染色体的臂上的结构变异。染色体结构变异染色体结构变异染色体上基因的数目染色体上基因的数目或排列顺序改变或排列顺序改变生物性状的变异生物性状的变异多数不利多数不利 染色体结构染色体结构的变异导致生物的变异导致生物变异的原因是什变异的原因是什么？么？ 染色体结构的变异种类 一一 空气污染、水中含氟量、饮酒、空气污染、水中含氟量、饮酒、社会经济状况等因素均可能导致染色社会经济状况等因素均可能导致染色体异常的胚胎发生。体异常的胚胎发生。 另据另据资料显示，环境污染及接触有资料显示，环境污染及接触有害物质、饮酒、吸烟等均可造成精子、害物质、饮酒、吸烟等均可造成精子、卵子畸形，是产生先天愚型和先天性卵子畸形，是产生先天愚型和先天性畸形的重要诱因。畸形的重要诱因。二、染色体数目变异二、染色体数目变异非整倍体变异非整倍体变异整倍体变异整倍体变异整倍体改变：整倍体改变：染色体数目的变化是以染色体染色体数目的变化是以染色体组为单位而增减。组为单位而增减。非整倍体改变：非整倍体改变：通常以二倍体（通常以二倍体（2n2n）染色体）染色体数作为标准，在这个基础上增减个别几条数作为标准，在这个基础上增减个别几条染色体。染色体。染色体数目的变异染色体数目的变异（一）非整倍体变异（一）非整倍体变异(个别个别 染色体数目增加或减少染色体数目增加或减少) 先天性愚型先天性愚型（2121三体综合征）三体综合征） 4545条条XYXY（4747条）条）症状：症状：身体矮小，肘外翻，颈部皮肤身体矮小，肘外翻，颈部皮肤 松弛松弛 为蹼颈，外观为女性但乳房不为蹼颈，外观为女性但乳房不 发育发育, 无生育能力。无生育能力。症状：症状：智力低下，发育迟缓，眼间较宽，智力低下，发育迟缓，眼间较宽，外眼角上斜，口常半张，舌外伸，又叫外眼角上斜，口常半张，舌外伸，又叫伸舌样痴呆。伸舌样痴呆。 性腺发育不良性腺发育不良（特纳氏综合征）（特纳氏综合征） 4444条条XOXO（4545条）条）减数减数第一次分裂第一次分裂减数减数第二次分裂第二次分裂n+1条条n+1条条n-1条条n-1条条第一次分裂时的第一次分裂时的不分离是同源染不分离是同源染色体没分开色体没分开.n+1条条nn-1条条n第二次分裂时的第二次分裂时的不分离是姐妹染不分离是姐妹染色体没分开色体没分开. 这这还还有有什什么么不不一一样样吗吗？我们再把它们带上基因来看！我们再把它们带上基因来看！ 请你说出它们的不一样请你说出它们的不一样AaAaAaAa等位基因没分离等位基因没分离! !AaAaAaAa复制的基因没分离复制的基因没分离! !受精卵受精卵三体三体单体单体无籽西瓜体细胞染色体数（无籽西瓜体细胞染色体数（33）普通西瓜体细胞染色体数（普通西瓜体细胞染色体数（22）还有西瓜体细胞染色体数（还有西瓜体细胞染色体数（44）非整倍体改变非整倍体改变1.1.单体：单体：二倍体中缺少了一条染色体，成为单二倍体中缺少了一条染色体，成为单体（体（2n2n1 1）2.2.缺体：缺体：双体缺了一对同源染色体（双体缺了一对同源染色体（ 2n2n2 2）3.3.双单体：双单体：缺两条非同源染色体（缺两条非同源染色体（ 2n2n1 1 1 1 ）4.4.三体：三体： 2n2n1 15.5.四体：四体：2n2n2 26.6.双三体：双三体： 2n2n1 11 1人类染色体数目异常和疾病人类染色体数目异常和疾病先天愚型：先天愚型：多了一条小的第多了一条小的第21号染色体，故号染色体，故此病又称为此病又称为21三体综合症。（高龄母亲）三体综合症。（高龄母亲）PatauPatau综合征：综合征：1313三体综合征三体综合征: :病症：小头、兔唇、先天性心脏病、严重智病症：小头、兔唇、先天性心脏病、严重智力迟钝。力迟钝。EdwardsEdwards综合征：综合征：1818三体三体严重畸形，出生后不久死亡，平均年龄仅为严重畸形，出生后不久死亡，平均年龄仅为71天。天。1 1、染色体组、染色体组（二）整倍体变异（二）整倍体变异( (染色体组增加或减少染色体组增加或减少) )( () )雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源雄果蝇的体细胞中共有哪几对同源染色体？染色体？答：答：和和，和和，和和， X和和Y。 ( () )果蝇的精子中有哪几条染色体？果蝇的精子中有哪几条染色体？ ( () )精子中这些染色体之间是什么关系？精子中这些染色体之间是什么关系？答：答：、X或或、Y答：答：它们是非同源染色体它们是非同源染色体() )如果将果蝇的精子中的染色体看成一如果将果蝇的精子中的染色体看成一个染色体组，那么果蝇的体细胞中有几个染色体组？个染色体组，那么果蝇的体细胞中有几个染色体组？答：两答：两个染色体组个染色体组思考思考?几条染色体？几条染色体？几对同源染色体？几对同源染色体？几对常染色体？几对常染色体？几对性染色体几对性染色体 ？条条4 对对对对对对两种精子中的染色体分别是两种精子中的染色体分别是雄果蝇的的两个配子染色体图雄果蝇的的两个配子染色体图, , 和和, , 和和染色体组染色体组: : 在细胞中，在形态和功能各不同的在细胞中，在形态和功能各不同的一一组非同源染色体组非同源染色体具有控制一种生物生长发具有控制一种生物生长发育，遗传和变异的全部的信息。这样的一育，遗传和变异的全部的信息。这样的一组染色体，叫做一个染色体组。组染色体，叫做一个染色体组。2.以下选项表示生物个体以下选项表示生物个体的基因型，请大家根据下列的基因型，请大家根据下列个体的基因型判断一下该个个体的基因型判断一下该个体有几个染色体组：体有几个染色体组：A. Aa B. AaBb C. Aaa D. AAaBBb E. AB小结：小结：1.1.染色体组是指某种生物的染色体组是指某种生物的一套完整的一套完整的非同源染色体非同源染色体，即染色体组中肯定没有同源即染色体组中肯定没有同源染色体染色体。因此。因此2.2.染色体组中染色体组中无等位基因无等位基因 染色体组数染色体组数等等 于一组同源染色体中染色体于一组同源染色体中染色体 的个数的个数因此染色体组数等于因此染色体组数等于该个体该个体 基因型中控制同一性状的基基因型中控制同一性状的基 因的总数。因的总数。1.分析图中有几个染色体组分析图中有几个染色体组A B C D3个个2个个5个个4个个要构成一个染色体组应具备以下条件：要构成一个染色体组应具备以下条件：1 1、一个染色体组中不含有同源染色体。、一个染色体组中不含有同源染色体。2 2、一个染色体组中所含的染色体形态、大、一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同。小和功能各不相同。3 3、一个染色体组中含有控制一种生物性状、一个染色体组中含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。的一整套基因，但不能重复。 在细胞中，在形态和在细胞中，在形态和功能各不同的功能各不同的一组非同源一组非同源染色体染色体具有控制一种生物具有控制一种生物生长发育，遗传和变异的生长发育，遗传和变异的全部的信息。这样的一组全部的信息。这样的一组染色体，叫做一个染色体染色体，叫做一个染色体组。组。染色体染色体组组的判断的判断 染色体组染色体组数目数目的判断的判断1 2 3 4 5 6 7 8 9二倍体二倍体普通甜菜普通甜菜四倍体四倍体甜菜甜菜三倍体三倍体甜菜甜菜请判断下列细胞中个有几个染色体组请判断下列细胞中个有几个染色体组1 1、根据染色体形态判断、根据染色体形态判断 细胞内细胞内形态、大小形态、大小相同的染色体有几条相同的染色体有几条，则该细胞中就含有几个则该细胞中就含有几个染色体组。如下图所示，染色体组。如下图所示，细胞中每种形态相同的细胞中每种形态相同的染色体有染色体有4 4条，则此细胞条，则此细胞中含有中含有4 4个染色体组。个染色体组。染色体组数目的判断染色体组数目的判断2 2、根据染色体的数目和染色体的形态数推算、根据染色体的数目和染色体的形态数推算染色体组的数目染色体数目染色体组的数目染色体数目/ /染色体形态数染色体形态数例如：例如： 玉米体细胞中有玉米体细胞中有2020条染色体，分为条染色体，分为1010种形态，种形态，则染色体组的数目为则染色体组的数目为2 2组。组。注意：含性染色体的按特例处理。注意：含性染色体的按特例处理。染色体组数目的判断染色体组数目的判断3 3、根据基因型判断、根据基因型判断 在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的相同基因或等位基因出现几次，该细胞或生物体就相同基因或等位基因出现几次，该细胞或生物体就含有几个染色体组，如基因型为含有几个染色体组，如基因型为AaaaBBbbAaaaBBbb的细胞或的细胞或生物体含有生物体含有4 4个染色体组。个染色体组。染色体组数目的判断染色体组数目的判断基因型为基因型为AaaaBBbbAaaaBBbbb bA AB Ba aA A a aB Bb b整倍体变异整倍体变异(染色体组增加或减少染色体组增加或减少)一倍体：只有一个染色体组的细胞或个体。一倍体：只有一个染色体组的细胞或个体。二倍体：含有两个染色体组的细胞或个体。二倍体：含有两个染色体组的细胞或个体。多倍体：超过两个染色体组的细胞或个体。多倍体：超过两个染色体组的细胞或个体。单倍体：单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。目的个体。对一个个体称单倍体还是几倍体，对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看什么？关键看什么？ 关键看它是由受精卵发育而成的个体，关键看它是由受精卵发育而成的个体，还是由配子发育而成的个体。由受精卵发育还是由配子发育而成的个体。由受精卵发育而成的个体叫几倍体，由配子发育而成的个而成的个体叫几倍体，由配子发育而成的个体叫单倍体。体叫单倍体。Q Q：一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？：一倍体一定是单倍体吗？单倍体一定是一倍体吗？一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。一倍体一定是单倍体；单倍体不一定是一倍体。 体细胞体细胞中的染中的染色体数色体数配子中配子中的染色的染色体数体数体细胞体细胞中的染中的染色体组色体组数数配子中配子中的染色的染色体组数体组数属于几倍属于几倍体生物体生物豌豌 豆豆 7 2普通普通小麦小麦 42 3小黑麦小黑麦 28八倍体八倍体比较项目比较项目生物种类生物种类14 1 二倍体二倍体 六倍体六倍体 2156 8 4 6二倍体：二倍体：由由受精卵发育而成的个体，体受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组。细胞中含有两个染色体组。多倍体：多倍体：体细胞中含有三个或三个以上体细胞中含有三个或三个以上染色体组。染色体组。体细胞中含有本物种配子染色体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。体数目的个体。单倍体：单倍体： 类型：类型： 几乎全部动物和过半的高等动物几乎全部动物和过半的高等动物 类型：被类型：被 子植物子植物33%，怕米怕米尔高原高原65%的种的种类是多倍体是多倍体二倍体、多倍体、单倍体的比较二倍体、多倍体、单倍体的比较发育起点发育起点染色体组数目染色体组数目二倍体二倍体多倍体多倍体单倍体单倍体 小结小结：1.由受精卵发育而来的个体，含有几个由受精卵发育而来的个体，含有几个 染色体组就是几倍体。染色体组就是几倍体。2.由由配子配子直接发育而成的生物个体，不管直接发育而成的生物个体，不管 含有几个染色体组，都只能称为含有几个染色体组，都只能称为单倍体单倍体。受精卵受精卵受精卵受精卵配子配子个个n个个n个个常见二倍体常见二倍体二倍体二倍体由受精卵发育而成的个体，由受精卵发育而成的个体，体细胞体细胞含有两个含有两个染色体组叫二倍体。染色体组叫二倍体。如人，果蝇，玉米如人，果蝇，玉米绝大部分的动物和高等植物都是二倍体绝大部分的动物和高等植物都是二倍体常见多倍体常见多倍体体细胞中含有本物种配子染色体数体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体称为单倍体目的个体称为单倍体单倍体植株特点单倍体植株特点弱小，且高度不育弱小，且高度不育单倍体育种的措施和优点单倍体育种的措施和优点二倍体植株二倍体植株花药离体培养花药离体培养单倍体植株单倍体植株人工诱导染色体加倍人工诱导染色体加倍恢复回二倍体植株恢复回二倍体植株明显缩短育种年限明显缩短育种年限（纯合体）（纯合体）自交自交纯合体纯合体单倍体的概念单倍体的概念由由配子配子发育而来，发育而来，体细胞中含有体细胞中含有本物种配子的染色体本物种配子的染色体数目数目的个体。的个体。 形成原因形成原因: :1.1.自然条件自然条件: :由由有性生殖细胞（如卵、花粉等）有性生殖细胞（如卵、花粉等）直接直接发育而成发育而成 . .如蜜蜂中的如蜜蜂中的雄峰雄峰; ;2.2.人工条件人工条件: :一般利用花粉离体培养获得一般利用花粉离体培养获得; ;如单倍体如单倍体玉米玉米, ,小麦小麦. .特点特点特点特点: : 植株弱小植株弱小植株弱小植株弱小, ,高度不育高度不育高度不育高度不育. .对一个个体称单倍体还对一个个体称单倍体还是几倍体，关键看什么是几倍体，关键看什么？ 关键看它是受精卵发育成的，还是关键看它是受精卵发育成的，还是配子直接发育而成的。由受精卵发育成配子直接发育而成的。由受精卵发育成的个体叫几倍体，由配子发育而成的个的个体叫几倍体，由配子发育而成的个体叫单倍体。体叫单倍体。单倍体育种过程单倍体育种过程普通植株普通植株减数减数 分裂分裂花粉花粉花药离花药离 体培养体培养单倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙秋水仙 素处理素处理纯合子幼苗纯合子幼苗筛选所需的品种筛选所需的品种DDTTDdTt花药离花药离 体培养体培养DT Dt dT dt 幼苗幼苗秋水仙秋水仙 素处理素处理DDTT DDtt ddTT ddtt筛选所需的品种筛选所需的品种ddttDT Dt dT dt特点：特点：明显缩短育种年限、子代都是纯合子明显缩短育种年限、子代都是纯合子明显缩短育种年限、子代都是纯合子明显缩短育种年限、子代都是纯合子原理：植物组织培养原理：植物组织培养生长瘦弱，高度不孕，单倍体又生长瘦弱，高度不孕，单倍体又有什么用？有什么用？不过，我们不是可以用秋水仙素不过，我们不是可以用秋水仙素处理使它的染色体加倍吗！处理使它的染色体加倍吗！其实，单倍体育种应该叫单倍其实，单倍体育种应该叫单倍体加多倍体联合育种才对！体加多倍体联合育种才对！单倍体育种的方法单倍体育种的方法一般常用一般常用“花药离体培养法花药离体培养法”A A具有不同优点的品种杂交具有不同优点的品种杂交B B取取F F1 1的花药用组织培养的方法进的花药用组织培养的方法进 行离体培养，形成单倍体植株。行离体培养，形成单倍体植株。C C用秋水仙素使单倍体染色体加倍用秋水仙素使单倍体染色体加倍DD选取符合要求的个体作种选取符合要求的个体作种下面以利用高茎皱粒豌豆和矮茎圆粒豌豆下面以利用高茎皱粒豌豆和矮茎圆粒豌豆培育高茎圆粒豌豆为例说明单倍体育种方法：培育高茎圆粒豌豆为例说明单倍体育种方法：高皱高皱DDttDDtt杂合高圆杂合高圆DdTtDdTt矮圆矮圆ddTTddTT花药离花药离体培养体培养高圆高圆DTDT矮皱矮皱dtdt高皱高皱DtDt矮圆矮圆dTdT纯合高圆纯合高圆DDTTDDTT加倍加倍纯合矮皱纯合矮皱ddttddtt加倍加倍纯合高皱纯合高皱DDttDDtt加倍加倍纯合矮圆纯合矮圆ddTTddTT加倍加倍单倍体育种的优点单倍体育种的优点1 1、所培育的种子为绝对纯种；、所培育的种子为绝对纯种；2 2、可大大减少工作量并缩短育种周期。、可大大减少工作量并缩短育种周期。杂交育种（最少四年）杂交育种（最少四年） 单倍体育种单倍体育种(只要两年只要两年)第一年第一年杂交得到杂交得到F F1 1。杂交得到杂交得到F F1 1。第二年第二年F F1 1自交得自交得F F2 2，将符合要将符合要求的求的F F2 2植株的种子按单植株的种子按单株分别收藏。株分别收藏。取取F F1 1花药离体培养并加花药离体培养并加倍，观察，性状符合要倍，观察，性状符合要求即为优良新品种。求即为优良新品种。第三年第三年按按F F2 2单株分开种植，不单株分开种植，不分离的植株种子仍按分离的植株种子仍按F F2 2单株收藏待验证。单株收藏待验证。第四年第四年验证第三年保留的种子验证第三年保留的种子的纯度，仍不出现分离的纯度，仍不出现分离方可作为新品种推广。方可作为新品种推广。人工诱变人工诱变 + + 单倍体育种单倍体育种纯合新纯合新品种品种花药离体培养花药离体培养花药离体培养花药离体培养加倍并选择加倍并选择加倍并选择加倍并选择优点：优点：当年就可以培育出优良新品种！当年就可以培育出优良新品种！普通普通品种品种杂合杂合体体人工人工诱变诱变可通过单倍体可通过单倍体育种和常规杂育种和常规杂交育种比较，交育种比较，理解单倍体育理解单倍体育种的优点。种的优点。最好能把常规最好能把常规杂交育种、诱杂交育种、诱变育种、多倍变育种、多倍体育种、单倍体育种、单倍体育种作个横体育种作个横向比较。向比较。花药离体培养花药离体培养纯合体纯合体P早熟不抗病早熟不抗病 AARR晚熟抗病晚熟抗病 aarrF1早熟不抗病早熟不抗病 AaRr配子配子ARAraRarARAraRarAARR AArraaRR aarr秋水仙素秋水仙素 需要的早熟抗病品种需要的早熟抗病品种单倍体育种单倍体育种第第1年年第第2年年第第1年年第第2年年第第36年年PF1F2A_R_ A_rraaR_ aarrAArr杂交育种杂交育种早熟不抗病早熟不抗病 AARR晚熟抗病晚熟抗病 aarr早熟不抗病早熟不抗病 AaRr 需要的早熟抗病品种需要的早熟抗病品种单倍体育种过程单倍体育种过程 （两个步骤）：（两个步骤）：花药离体培养花药离体培养人工诱导染色体数目加倍人工诱导染色体数目加倍AaBb基因型基因型的植株的植株ABAbaBab花粉花粉ABAbaBab单倍体植株单倍体植株AABBAAbbaaBBaabb二倍体植株二倍体植株筛选筛选鉴定鉴定优点：迅速获得纯系植株，明显缩短育种年限优点：迅速获得纯系植株，明显缩短育种年限单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种多倍体植物有生长旺盛，各器官粗壮，种多倍体植物有生长旺盛，各器官粗壮，种子少或不产生种子的特性。凡是不以种子为收子少或不产生种子的特性。凡是不以种子为收获目标的植物都可以考虑进行多倍体育种。获目标的植物都可以考虑进行多倍体育种。观赏或用材植物观赏或用材植物某些水果某些水果非种子农作物非种子农作物多倍体特点多倍体特点:优优优优: :植株、果实、种子等粗大，营养物质含量高植株、果实、种子等粗大，营养物质含量高植株、果实、种子等粗大，营养物质含量高植株、果实、种子等粗大，营养物质含量高缺缺缺缺: :生长发育延迟生长发育延迟生长发育延迟生长发育延迟, ,结实率低。（结实率低。（结实率低。（结实率低。（注意与杂交种区分开注意与杂交种区分开注意与杂交种区分开注意与杂交种区分开）染色体数目加倍染色体数目加倍后的草莓（上）后的草莓（上）野生状态下的草莓野生状态下的草莓（下）（下）案例片段：案例片段：自古以来，西瓜都自古以来，西瓜都是有种子。在炎热是有种子。在炎热的夏季，当人们大的夏季，当人们大嚼味甜多汁的西瓜嚼味甜多汁的西瓜以消暑解渴之际，以消暑解渴之际，却不得不频频地吐却不得不频频地吐出西瓜子，实有厌出西瓜子，实有厌烦之感。因此，人烦之感。因此，人们早就渴望获得无们早就渴望获得无子西瓜，以除美中子西瓜，以除美中不足。但是，这种不足。但是，这种奇想能够实现吗？奇想能够实现吗？ 多倍体育种实例多倍体育种实例P89：三倍体无籽西瓜三倍体无籽西瓜多多倍倍体体育育种种三倍体无子西瓜三倍体无子西瓜培培 育育 过过 程程思考：思考：思考：思考：三倍体植株为什么不三倍体植株为什么不三倍体植株为什么不三倍体植株为什么不能形成种子能形成种子能形成种子能形成种子？二倍体二倍体幼苗幼苗四倍体四倍体植株植株秋水仙素处理秋水仙素处理染色体加倍染色体加倍二倍体二倍体幼苗幼苗二倍体二倍体植株植株发育发育授粉授粉二倍体二倍体幼苗幼苗二倍体二倍体植株植株发育发育花粉花粉诱导诱导三倍体三倍体种子种子三倍体三倍体无籽瓜无籽瓜三倍体三倍体植株植株发育发育第一年第一年第二年第二年二倍体二倍体四倍体四倍体三倍体三倍体三倍体西瓜联会三倍体西瓜联会紊乱，不能产生正紊乱，不能产生正常的配子。常的配子。用秋水仙素处理用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗得二倍体西瓜幼苗得到四倍体西瓜；到四倍体西瓜；用二倍体西瓜与用二倍体西瓜与四倍体西瓜杂交，四倍体西瓜杂交，得到三倍体的西瓜得到三倍体的西瓜种子。种子。三倍体西瓜的雌蕊授以二倍体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瓜，但其中的胚珠因没有正常的卵细胞而不能发育成种子。的卵细胞而不能发育成种子。三倍体无籽西瓜的培育三倍体无籽西瓜的培育例、香蕉的培育例、香蕉的培育香蕉的祖先为野生芭蕉，个小而多种子，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：无法食用。香蕉的培育过程如下：野生芭蕉野生芭蕉2n2n有籽香蕉有籽香蕉4n4n加倍加倍野生芭蕉野生芭蕉2n2n无籽香蕉无籽香蕉3n3n秋水仙素的作用：秋水仙素的作用： 秋水仙素能够抑制细胞分裂时纺锤丝的形成，但秋水仙素能够抑制细胞分裂时纺锤丝的形成，但不影响染色体复制和着丝粒分裂，这样复制后的染色不影响染色体复制和着丝粒分裂，这样复制后的染色体不能向细胞的两极移动，不能被分配到两个子细胞体不能向细胞的两极移动，不能被分配到两个子细胞中去。着丝粒分裂后，由一条染色体形成的两条染色中去。着丝粒分裂后，由一条染色体形成的两条染色体共存于一个细胞中，使分生细胞染色体数目加倍。体共存于一个细胞中，使分生细胞染色体数目加倍。当秋水仙素被除掉后，细胞在染色体加倍的基础上恢当秋水仙素被除掉后，细胞在染色体加倍的基础上恢复正常的有丝分裂过程，最终长成多倍体的组织、器复正常的有丝分裂过程，最终长成多倍体的组织、器官和植株。官和植株。秋水仙素处理萌发的种子或幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 将种子发芽，芽靠芽倒插在培养皿中，将芽浸在秋水将种子发芽，芽靠芽倒插在培养皿中，将芽浸在秋水仙素溶液中，用湿纱布包裹根部防止根干枯。这样处理仅仙素溶液中，用湿纱布包裹根部防止根干枯。这样处理仅使芽染色体加倍，根部不受影响，利于幼苗生长。一般采使芽染色体加倍，根部不受影响，利于幼苗生长。一般采用用0.10.10.40.4的浓度处理的浓度处理1 12 2天。天。 处理成株的顶芽、腋芽的生长点时，可用浸透处理成株的顶芽、腋芽的生长点时，可用浸透0.10.10.40.4的秋水仙素溶液的棉球放在生长点处，若处理时间长，的秋水仙素溶液的棉球放在生长点处，若处理时间长，应注意添加药液，一般应注意添加药液，一般2 23 3天后去掉棉球。天后去掉棉球。 幼苗处理方法是，当幼苗两片子叶展平时，将秋水仙幼苗处理方法是，当幼苗两片子叶展平时，将秋水仙素溶液用滴管滴在生长点处，每天滴素溶液用滴管滴在生长点处，每天滴2 2次。次。多倍体育种多倍体育种原理：原理：温度的骤变、适当浓度的秋水仙素能在温度的骤变、适当浓度的秋水仙素能在不影响细胞活力的条件下不影响细胞活力的条件下抑制纺锤体生成或破抑制纺锤体生成或破坏纺锤体坏纺锤体。导致染色体复制且着丝点分裂后不。导致染色体复制且着丝点分裂后不能分配到两个细胞中，从而使细胞内的染色体能分配到两个细胞中，从而使细胞内的染色体数目加倍。数目加倍。秋水仙素的作用时期秋水仙素的作用时期细胞分裂前期细胞分裂前期细胞分裂前期细胞分裂前期多倍体形成的原因多倍体形成的原因自然成因：自然成因：受外因或内因的影响，有丝分裂受外因或内因的影响，有丝分裂过程时纺锤体形成受破坏，染色体数目加倍过程时纺锤体形成受破坏，染色体数目加倍特点：特点： 茎杆粗壮，叶片、果实和种子都大，糖茎杆粗壮，叶片、果实和种子都大，糖类和蛋白质含量高，但发育迟缓，结实率低类和蛋白质含量高，但发育迟缓，结实率低 帕帕 米米 尔尔 高高 原原 据统计据统计, ,帕米尔高原上的植物帕米尔高原上的植物65%65%以以上是多倍体。上是多倍体。人工诱导多倍体的方法人工诱导多倍体的方法 秋水仙素秋水仙素处理萌发种子或幼苗处理萌发种子或幼苗低温处理二倍体二倍体八倍体八倍体四倍体四倍体秋水仙素秋水仙素处理处理秋水仙素秋水仙素处理处理如：无籽西瓜的培育如：无籽西瓜的培育人们种植的西瓜有三种：普通西瓜为二倍体，人们种植的西瓜有三种：普通西瓜为二倍体，个小籽多，重量一般在三公斤以下；大西瓜为四个小籽多，重量一般在三公斤以下；大西瓜为四倍体，个大籽小，重量可达五公斤以上；无籽倍体，个大籽小，重量可达五公斤以上；无籽西瓜为三倍体，个大无籽。西瓜为三倍体，个大无籽。为什么不用生长素类似物生产无子西瓜？为什么不用生长素类似物生产无子西瓜？ 从理论上来说，用生长素类似物是能得到无子西从理论上来说，用生长素类似物是能得到无子西瓜的，但在实践中没有意义。因为利用生长素等生产瓜的，但在实践中没有意义。因为利用生长素等生产过程中难以控制，果实的甜度和营养远不如三倍体无过程中难以控制，果实的甜度和营养远不如三倍体无子西瓜，还有部分珠被硬化，所以实践中不采用。而子西瓜，还有部分珠被硬化，所以实践中不采用。而无子番茄的生产是由于大棚中的温度影响，使雌蕊不无子番茄的生产是由于大棚中的温度影响，使雌蕊不育，不得不用生长素而为之。育，不得不用生长素而为之。其它多倍体植物其它多倍体植物甘蔗是三倍体。最早的野生甘蔗就像芦苇甘蔗是三倍体。最早的野生甘蔗就像芦苇又细又短且开花结籽。这种野生甘蔗发生自然又细又短且开花结籽。这种野生甘蔗发生自然加倍形成四倍体甘蔗，四倍体甘蔗与野生甘蔗加倍形成四倍体甘蔗，四倍体甘蔗与野生甘蔗自然杂交，就形成了现在的甘蔗。自然杂交，就形成了现在的甘蔗。甘薯、马铃薯等以无性繁殖为主的作物及甘薯、马铃薯等以无性繁殖为主的作物及许多花卉、水果一般都是多倍体。许多花卉、水果一般都是多倍体。多倍体植物生长旺盛，各器官粗壮，种子多倍体植物生长旺盛，各器官粗壮，种子少或不产生种子。可以培育不是以种子为收获少或不产生种子。可以培育不是以种子为收获目标的植物良种。目标的植物良种。单倍体（一倍体）不但生长十分瘦弱，而单倍体（一倍体）不但生长十分瘦弱，而且高度不孕，怎么也能进行育种呢？且高度不孕，怎么也能进行育种呢？请仔细思考一下，单倍体到底有没有请仔细思考一下，单倍体到底有没有优点？优点？单倍体的优点是：没有等位基因！单倍体的优点是：没有等位基因！多倍体植株的特点多倍体植株的特点2.2.茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大；糖类、蛋茎杆粗壮，叶片、果实和种子都比较大；糖类、蛋 白质等含量增高白质等含量增高. .3.3.但发育延迟，结实率低。但发育延迟，结实率低。1.1.多倍体在植物中广泛存在，而在动物中则较少见多倍体在植物中广泛存在，而在动物中则较少见讨论讨论1.1.假设很早以前自然界中的生物都是二倍体假设很早以前自然界中的生物都是二倍体, ,那么现那么现在在自然界中的自然界中的多倍体、单倍体可能是怎么产生的呢？多倍体、单倍体可能是怎么产生的呢？2.2.人们在生产上可用什么方法获得人们在生产上可用什么方法获得多倍体、单倍体呢？多倍体、单倍体呢？二倍体二倍体染色体组增加染色体组增加染色体组减少染色体组减少多倍体多倍体单倍体单倍体用秋水仙素用秋水仙素处理萌发的处理萌发的种子或幼苗种子或幼苗花药离体培养花药离体培养3.3.现有两小麦品种：高秆抗锈病（现有两小麦品种：高秆抗锈病（DDTTDDTT）和矮秆感锈病（）和矮秆感锈病（ddttddtt），），如何获得矮秆抗锈病（如何获得矮秆抗锈病（ddTTddTT）的优良品种？）的优良品种？单倍体育种过程单倍体育种过程DDTTDdTt花药离花药离 体培养体培养DT Dt dT dt 幼苗幼苗秋水仙秋水仙 素处理素处理DDTT DDtt ddTT ddtt筛选所需品种筛选所需品种ddTTddttDT Dt dT dt若从播种到收获种子需要一年若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年?P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt第第1年年收获种子即为矮抗新品种收获种子即为矮抗新品种F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt矮抗矮抗杂交育种杂交育种第第2年年 多多年年ddTTFn?P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt收获种子即为矮抗新品种收获种子即为矮抗新品种减数分裂减数分裂配子配子DTDtdTdt单倍体单倍体 DTDtdTdt花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗第第1年年第第2年年 单倍体育种单倍体育种DDttddTT ddtt纯合体纯合体DDTT矮抗矮抗 若从播种到收获种子需要一年若从播种到收获种子需要一年,则培育出能稳定则培育出能稳定遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年遗传的矮杆抗病的品种至少需要几年?P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt第第1年年收获种子即为矮抗新品种收获种子即为矮抗新品种F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt矮抗矮抗杂交育种杂交育种第第2年年 多多年年ddTTFn减数分裂减数分裂配子配子DTDtdTdt单倍体单倍体 DTDtdTdt花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理幼苗秋水仙素处理幼苗第第1年年第第2年年 单倍体育种单倍体育种DDttddTT ddtt纯合体纯合体DDTT矮抗矮抗 ?Q Q：可否人工诱导多倍体的形成呢？：可否人工诱导多倍体的形成呢？常用方法有哪些？常用方法有哪些？低温和秋水仙素处理法低温和秋水仙素处理法Q Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？方法：方法：用秋水仙素处理用秋水仙素处理_或或_。原理：原理：当秋水仙素作用于正在当秋水仙素作用于正在_的细胞时，能够抑的细胞时，能够抑 制制_的形成，导致的形成，导致_不能不能_， 从而引起细胞内染色体从而引起细胞内染色体_。染色体数目加。染色体数目加 倍的细胞继续进行倍的细胞继续进行_分裂，将来就可能发育成分裂，将来就可能发育成 _植株。植株。Q Q：为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植：为什么要处理萌发的种子或幼苗，处理成熟的植 株可以不？株可以不？不行，秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞，不行，秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。成熟的植株大多细胞不进行有丝分裂。萌发的种子萌发的种子 幼苗幼苗 分裂分裂 纺锤丝纺锤丝 染色体染色体 移向两极移向两极 数目加倍数目加倍 有丝有丝 多倍体多倍体