《遗传学》染色体数目变异

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– 个别染色体的增加或减少的变异称为非整倍性变异。发生了非整 倍性变异后的生物体称为非整倍体。
整倍体
• 同源多倍体 – 有些多倍体中,所有的染色体组是相同的,它们都来 自于同一个祖先物种,称为同源多倍体。
• 异源多倍体 – 有些多倍体所含有的染色体组的性质是不相同的,来 自于不同的祖先物种,称为异源多倍体。
非整倍体
• 超倍体
– 染色体数多于2n的非整倍体。常见的主要有三体(2n+1)、双三 体(2n+1+1)和四体(2n+2)。
• 亚倍体
– 染色体数少于2n的非整倍体。常见的主要有单体(2n-1)、双单 体(2n-1-1)和缺体(2n-2)。
第二节 整倍体
一、同源多倍体
• 一些植物的同一染色体组加倍两次或两次以上形成的 个体称为同源多倍体。在自然界,同源多倍体多数为 三倍性或四倍性水平的个体。
四、多倍体的应用
• 4、培育新的作物类型或品种
– 例:香蕉、三倍体无籽西瓜的培育
三倍体无籽西瓜的培育过程图解
五、单倍体
• 1、概念
• 单倍体指具有配子染色体数的个体或细胞。
– 二倍体物种产生的单倍体只含有一个染色体组,称为 一倍体,又称单元单倍体。多倍体的单倍体含有2个或 2个以上的染色体组,成为多元单倍体。
• 非整倍体:指比该物种正常合子染色体数(2n)多或少一个 以至几个染色体的生物体。
• 出现原因:上几代发生过减数分裂或有丝分裂异常,减数 分裂时的“不分离”或“提早解离”。
• 三体、双三体、四体、单体、双单体、缺体
一、单体(2n-1)
• 单体可形成n型配子和n-1型配子。
二、三体(2n+1)
• 三体可形成n型配子和n+1型配子。
倍体的西葫芦,本来结梨形果实,成为同源四倍体以 后,所结果实却变成扁圆形的。
(三)同源多倍体的联会和分离
• 由于染色体倍数的增加导致减数分裂过程的异常是同 源多倍体最明显的遗传特征。
• 染色体在减数分裂时联会成多价体是同源多倍体的细 胞学特征。
• 局部联会,每个同源组的所有染色体可以联会成一个 多价体,而在任何同源区段内只能有2条染色体联会。
– D、n,n-1
复习思考题
• 三体的n+1胚囊的生活力一般都比花粉强。假设某三体植 株自交时有50%的n+1胚囊参与了受精,而参与授粉的 n+1花粉只有30%,试分析该三体植株自交后代中,四体、 三体和正常的2n个体各占多大比例?


n+1(50%)
n+1(30%) 2n+2(15%)
n(70%)
– 三体的n+1胚囊的生活力一般都比花粉强。假设某三体植株自交时 有50%的n+1胚囊参与了受精,而参与授粉的n+1花粉只有30%, 试分析该三体植株自交后代中,四体、三体和正常的2n个体各占 多大比例?
复习思考题
• 三体在减数分裂时产生的配子是( )。
– A、n,n
B
– B、n,n+1
– C、n+1,n-1
– 主要表现为高度不育。 – 细胞、组织、器官和植株一般比二倍体和双倍体要弱小。 – 双倍体──指具有合子染色体数(2n)的异源多倍体。
五、单倍体
• 4、单倍体在遗传研究和育种实践上的意义
– (1)加速基因的纯合进度,缩短育种年限。 – (2)研究基因的性质和作用。单倍体中每个基因都是成单的,显
性和隐性都可以表达。 – (3)用于基因定位的研究。
四、多倍体的应用
• 1、克服远缘杂交的不孕性
– 杂交之前先使某一亲本加倍→同源多倍体,可提高杂交结实率。
• 2、克服远缘杂种的不育性
– 远缘杂种→大量的单价体→严重的不育。 – 使F1加倍→异源多倍体物种→可育配子。
四、多倍体的应用
• 3、创造远缘杂交育种的中间亲本
– 突出例子是:伞形山羊草与普通小麦杂交不能产生有活力的种子, 无法将伞形山羊草的抗叶锈病基因直接转移给普通小麦。
小麦n=2X,普通小麦n=4X等。
二倍体
• 由受精卵发育而成的个体,体细胞含有两个染色体组叫二 倍体。
• 如:人、果蝇、玉米、绝大部分的动物和高等植物都是二 倍体。
• 人(n=X=23)的染色体组中含有多少条染色体?人的基 因组信息包含多少条染色体呢?
多倍体
• 由受精卵发育而成的,体细胞中含有三个或三个以上的染 色体组的个体。
个体的染色体数目为( )A:
– A、42 – B、21 – C、84 – D、68
复习思考题
• 八倍体小黑麦种(AABBDDRR)属于(
– A、同源多倍体 – B、同源异源多倍体 – C、超倍体 – D、异源多倍体
)。
D
三、多倍体的形成途径
• 1、多倍体形成的途径
• 主要有二条途径:
– (1)一是原种或杂种形成未减数配子的受精结合(自 然形成途径)
– (2)二是体细胞染色体数加倍(人工诱导途径)
(1)未减数配子的结合与多倍体形成
(2)体细胞染色体加倍与多倍体形成
• 秋水仙素处理:抑制分裂细胞纺锤丝的形成。 • 秋水仙素的特点
– 淡黄色粉末,针状结晶,易溶于凉水,但不易溶于热水,有剧毒。 – 来源:从秋水仙中的鳞茎和种子中提取。 – 分子式:C22H25O6N+1(1/2)H2O
• 例如:香蕉是三倍体,马铃薯是同源四倍体,甘薯是 同源六倍体。
A、B、C代表的是染色体组,而非基因
(一)同源多倍体的形态特征
• 形态一般比二倍体大; • 生长发育缓慢,开花成熟较迟,适应性较强; • 一般会出现各种程度的不育; • 遗传表现复杂。
(二)同源多倍体的遗传效应
• 剂量增加,改变了二倍体固有的基因平衡关系。 • 影响生长发育,常出现一些意料不到的表现型。如二
五、单倍体
• 4、单倍体在遗传研究和育种实践上的意义
– (4)研究染色体之间的同源关系。分析单倍体母细胞减数分裂时 的异源联会。
– (5)离体诱导非整倍体。人工诱变单倍体植株,在当代就能发现 变异类型,从而提高诱变效果。
二倍体、多倍体和单倍体比较
复习思考题
• 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。
2n+1(35%)
N(50%)
2n+1(15%) 2n(35%)
Thank you!
59
(2)体细胞染色体加倍与多倍体形成
• 秋水仙素加倍的方法
– 浓度0.01%-0.4%, 以0.2%为好 – 时间与试验
• 幼嫩组织,时间短,浓度低 • 较老组织,时间长,浓度高
复习思考题
• 以秋水仙素处理植物的分生组织,可以诱导植物产生多倍 体,其作用原理在于秋水仙素可以( ):
– A、促进染色体分离
1、同源三倍体的联会和分离
• 三价体局部联会→交叉减少、联会松驰→提早解离(中期 Ⅰ三价体松解→Ⅱ和Ⅰ)。
• 同源组中,若 有两个染色体 已先联会成Ⅱ, 则第三个染色 体必然成为 Ⅰ→发生“不 联会”。
1、同源三倍体的联会和分离
• 不论何种分离方式→导致同源三倍体配子染色体组合 成分的不平衡→造成同源三倍体的高度不育。
• 异源多倍体是指加倍的染色体组来源于不同物种。包括:
– 偶倍数的异源多倍体(例如:AABBDD) – 奇倍数的异源多倍体(例如:AABBD)
(一)偶倍数的异源多倍体
• 存在的普遍性
– 被子植物 占30-35% – 禾本科 70%
• 小麦、燕麦、棉花、烟草、甘蔗、梨、桃、苹果、菊 花、郁金香。
• 异源多倍体是物种演化的一个重要因素,自然界中能 自繁的异源多倍体几乎都是偶倍数的。
《遗传学》
染色体数目变异
• 教学目的和要求:
– 记忆染色体数目变异相关概念; – 理解染色体数目变异类型及其遗传; – 掌握多倍体的形成途径及其利用。
• 染色体组 • 整倍体 • 非整倍体 • 同源多倍体 • 异源多倍体 • 单倍体 • 二倍体 • 一倍体
概念
• 亚倍体 • 单体 • 双单体 • 缺体 • 超倍体 • 三体 • 双三体 • 四体
C
– B、促进着丝粒分离 – C、破坏纺锤体的形成 – D、促进细胞质分离
复习思考题
• 将基因型为AaBb(独立遗传)的玉米的一粒花粉离 体培养获得幼苗,再用秋水仙素处理幼苗,获得的植 株基因型为( )。
– A、AB或ab或Ab或DaB
– B、AABB或aabb或AABb或aaBb – C、AB,ab,Ab,aB – D、AABB或aabb或AAbb或aaBB
– 玉米的单倍体就是一倍体,普通小麦的单倍体是三倍 体。一倍体是单倍体,单倍体却不一定是一倍体。
五、单倍体
• 2、单倍体的形成
– 所有单倍体几乎都来源于不正常的生殖过程。如:孤雌生殖、孤 雄生殖。
自然界:大部分单倍体是孤雌生殖所形成的。 组培技术:花药培养、小孢子培养产生的。
五、单倍体
• 3、高等植物单倍体的表现
• 例如:曼陀罗三倍体不均衡分离(2n=3X=36=12 Ⅲ)
• 第一行为产生的配子中的染色体数目,第二、三行为产生的配 子育性比例。
2、同源四倍体的联会和分离
• 每个同源组是由四个同源染色体组成,由于局部联会, 也会发生不联会和四价体提早解离等现象→造成部分 不育和子代染色体数的多样性变化。
二、异源多倍体
– A、染色体组A – B、单倍体 – C、二倍体 – D、多倍体
复习思考题
• 二倍体生物中,可能含有一个染色体组的细胞是( )。
– A、子房壁细胞
C
– B、珠被细胞 – C、花粉细胞 – D、柱头细胞
复习思考题
• 下列细胞中,属于果蝇配子并能形成受精卵的是
( )。C
A、甲与乙 B、乙与丙 C、乙与丁 D、丙与丁
复习思考题
• 右图为一果蝇体细胞的染色体图, 根据图回答下列问题:
– (1)此果蝇为 性果蝇;
– (2)它的体细胞中有 雌对染色体,有 对
同源染色体,一个体细胞中共含有 个
染色体组。
4
4
2
二、染色体数目变异的类型
• 整倍体
– 体细胞中的染色体数是染色体基数的整数倍的生物体称为整倍体。
• 非整倍体
第一节 染色体数目变异的类型
一、染色体组的概念和特征
• 概念:
– 一种生物维持基本态大小、功能各不相同; – 携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全套遗传
信息。
染色体组
• 2n、n分别代表体细胞和性细胞。 • X表示一个染色体组的染色体数目。
– 二倍体个体中配子的染色体数正好是一个染色体基数,n=X; – 多倍体的体细胞中,可能是n=2X、3X等多种情况,例如野生二粒
– 三倍体(3X):无籽西瓜 – 四倍体(4X):二粒小麦、野生二粒小麦等 – 五倍体(5X):野生草莓 – 六倍体(6X):普通小麦、斯卑尔脱小麦等
复习思考题
• 某生物的基因型为AAaaBbbbCCCc,那么它有( ) 个染色体组。
C
A、2 B、3 C、4 D、8
复习思考题
• 二倍体中维持配子正常功能的最低数目的染 色体称( )。
作业
• 为什么三倍体西瓜和花药培养获得的单倍体水稻不结种子? 无籽西瓜是否绝对没有种子?
– 同源三倍体和单倍体在减数分裂的产物中染色体组分不平衡,数 目高度紊乱,导致所形成配子是没有功能的,不能正常参与受精。
– 无籽西瓜并非绝对没有种子,因为三倍体在联会形成配子时会形 成少部分正常可育的配子。
第三节 非整倍体
(一)偶倍数的异源多倍体
• 在偶倍数的异源多倍体细胞内,由于每种染色体都有两条, 同源染色体是成对的,所以减数分裂正常,表现与二倍体 相同的性状遗传规律。
• 例如:
– 普通小麦2n=6x=AABBDD=42
(二)奇倍数的异源多倍体
• 来源
– 偶数异源多倍体种间杂交形成。
复习思考题
• 一种(2n=20)植株与一种有亲缘关系的植株 (2n=22)杂交,F1加倍,产生了一个双二倍体,该
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