生物遗传变异染色体变异.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,第一部分,:,染色体结构变异的概述,染色体结构变异类型,染色体结构变异的诱发,染色体结构变异的应用,第二部分,染色体组及其整倍性,染色体数目变异的类型,整倍体变异,非整倍体变异,本章内容,:,第五节 染色体组及其整倍性,1,染色体组及染色体基数的概念,染色体组（,genome,）：遗传学上把二倍体生物一个正常配子中所含的全部染色体称为一个染色体组。,染色体基数：每个染色体组所包含的染色体数目称为染色体基数，用,“,x,”,表示。,2,染色体,组的,基本特征,每,个染色体组,中,各个染色体,具有不同的,形态、结构和,连锁,基因,，,构成一个完整而协调的,体系,，任何一个成员或其组成部分的缺少对生物都是有害的(生活力降低、配子不育或性状变异),不同属,的生物,往往具有独特的染色体基数，,同属不同种的生物其染色体基数很多是相同的。如茄属,x=12,，棉属,x=13,，小麦属,x=7,等。葱属（,x=7,，,8,，,9,）、芸苔属（,x=8,，,9,，,10,）等则不同,。,3,整倍体与非整倍体,整倍体（,euploid,）：指体细胞中的染色体数成完整的染色体组的个体。,非整倍体（,aneuploid,）：指体细胞中的染色体数比正常个体染色体数（,2n,）增加或减少,1,条至数条的个体。,整倍体变异：指在正常染色体数（,2n,）的基础上，体细胞中染色体数目按染色体组（,x,）成倍数增加或减少的现象。,非整倍体变异：在正常染色体数（,2n,）的基础上，体细胞中的染色体数目增加或减少,1,条至数条的现象。,4,2n,、,n,、,x,的含义,2n,：表示生物正常个体体细胞内的染色体数。,n,：表示生物正常个体产生的配子的染色体数。,x,：表示染色体基数。,第六节 染色体数目变异的类型,染色体数目的变异,整倍体变异,一倍体,（,x,）,二倍体,（,2n=2x,，,AA,）,同源三倍体,（,2n=3x,，,AAA,）,同源多倍体,（,autoploid,）,同源四倍体,（,2n=4x,，,AAAA,）,多倍体,异源三倍体,（,2n=3x,，,ABC,）,异源多倍体,（,allopolyploid,）,异源四倍体,（,2n=4x,，,AABB,）,异源六倍体,（,2n=6x,，,BBCC,）,单倍体,（,haploid,）（,n,）,非整倍体变异,单体（体细胞内染色体数目,=2n-1,）,缺体,（,2n-2,）,双单体,（,2n-1-1,）,三体,（,2n+1,）,四体,（,2n+2,）,双三体,（,2n+1+1,）,一,、,整倍体变异,整倍体（,euploid,）,指体细胞中的染色体数成完整的染色体组的个体。,2.,整倍体变异,指在正常染色体数（,2n=2x,）的基础上，体细胞中染色体的数目以染色体组（,x,）为基数成倍数性增加或减少的现象。,3,整倍体变异的类型：,一倍体,(2n=x),：指体细胞中含有一个染色体组的生物个体。,二倍体,(2n=2x),：指体细胞中含有两个染色体组的生物个体。,多倍体,(2n=mx,，,m,为,3,的整数,),：指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的生物个体。,单倍体（,n,）：体细胞中的染色体组与正常个体配子中的染色体组相同的生物个体叫单倍体。,多倍体的类型,据染色体组的种类,同源多倍体,同源三倍体,同源四倍体,同源五倍体等,异源多倍体,异源四倍体,异源六倍体,异源八倍体等,同源异源多倍体,同源异源四倍体,同源异源五倍体,同源异源六倍体,节段异源多倍体,多倍体的形成及染色体组构成示意图,二、非整倍性变异,1.,非整倍体（,aneuploid,）,指体细胞中的染色体数比正常个体染色体数（,2n,）增加或减少,1,条至数条的个体。,2.,非整倍体变异,在正常染色体数（,2n,）的基础上，体细胞中的染色体数目增加或减少,1,条至数条的现象。,3.,类型,三体,(trisomic):2n+1,单体,(monosomic):2n-1,双三体,(double trisomic):2n+1+1,双单体,(double monosomic):2n-1-1,四体,(tetrasomic):2n+2,缺体,(nullisomic):2n-2,4.,非整倍体的形成,非整倍体往往导致遗传上的不平衡，对生物体是不利的，非整倍体的出现是由于前几代有丝分裂或减数分裂过程中染色体分裂不正常所致。当不正常分裂发生在性细胞中，若某对同源染色体都到了一极，而另一极却没有该同源染色体的成员，于是就形成,n+1,和,n-1,两种配子。,若,n+1,的配子和正常的配子,n,结合，则发育成,2n+1,的生物个体；,若,n-1,的配子和正常的配子,n,结合，则发育成,2n-1,的生物个体；,若两个相同的,n+1,的配子结合，则发育成,2n+2,的生物个体；,若两个不同的,n+1,的配子结合，则发育成,2n+1+1,的生物个体；,若两个相同的,n-1,的配子结合，则发育成,2n-2,的生物个体；,若两个不同的,n-1,的配子结合，则发育成,2n-1-1,的生物个体；,第七节 整倍体特点及应用,一 单倍体,二 同源多倍体,三 异源多倍体,四 多倍体的形成途径及应用,1,单倍体的形态及遗传表现,显著小型化,。,与双倍体相比，高等生物单倍体的细胞、组织、器官和整个植株均较正常个体弱小。除此而外，单倍体也会产生新的性状。,高度不育,。,单倍体结实率极低。原因是染色体在减数分裂时不能正常联会和分离，从而使形成的配子高度不育，这也是鉴别单倍体的重要标志。,一 单倍体,2,单倍体形成的原因,生物自发产生,。原因是生殖过程不正常，如孤雌生殖或孤雄生殖。,多数单倍体是孤雌生殖的结果,。如番茄、棉花、小麦、油菜、家鼠、蝾螈等动植物中均发现有单倍体存在。高等动植物中自发出现单倍体的频率极低，如玉米出现单倍体的频率仅有,0.0005%,。,人工创造单倍体,。通过诱变、花药培养等可直接获得单倍体。,植物花药的培养是产生单倍体最成功的技术之一,，即在小孢子有丝分裂时取出花药，在培养基上即可培养成植株。,3,单倍体的应用,培育完全纯合的品系，缩短育种进程。,用于研究基因的性质及其作用。,分析染色体组之间的同源性。,二 同源多倍体,1,同源多倍体的概念：多倍体中增加的染色体组来源于同一物种的生物叫同源多倍体,。,染色体加倍,2n=2x=22,2n=4x=44 2n=2x=22,2n=3x=33(,不育,),如：无子西瓜就是同源三倍体,2,同源多倍体的特征,形态特征：表现大型性,随染色体组数的增加，同源多倍体的细胞、细胞核、营养器官、生殖器官等多数有增大的趋势，表现为叶片肥厚、宽大、长，茎杆粗壮，花、花粉粒、果实、种子、气孔等器官组织较大，产量较二倍体高。,生理生化代谢的改变：表现基因的剂量效应,同源多倍体的生化反应与代谢活动加强，许多性状的表现更强。如：大麦同源四倍体籽粒蛋白质含量比二倍体原种增加,10-12,；玉米同源四倍体籽粒胡萝卜素含量比二倍体原种增加,43,。,生殖特征：成熟期延迟、生育期延长；配子育性降低甚至完全不育。,特殊表型变异：基因间平衡与相互作用关系破坏而表现一些异常的性状。,如：西葫芦的果形变异，二倍体,(,梨形,),四倍体,(,扁圆形,),影响性别发育：如，菠菜为,XY,型植物，四倍体菠菜中，只要具有,Y,染色体就为雄性植株。,2,同源多倍体的特征,3,同源多倍体减数分裂的染色体行为,(1),同源三倍体,同源组三条染色体联会,三价体（,）,二价体与单价体,(+,）,后期,I,同源组染色体的分离,：,III,产生,2/1,不均衡分离；,II+I,产生,2/1,分离,(,单价体随机进入一个二分体细胞,),产生,1/1(,单价体丢失,),同源三倍体染色体的联会与分离,同源四倍体染色体的联会和分离,：,同源多倍体减数分裂的染色体行为,染色体联会形式,后期,I,同源组染色体的分离,2/2,3/1,+2/2,3/1(2/1),+2/2,+2/2,3/1(2/1,1/1),分离结果与遗传效应：,配子的染色体组成不平衡；个体育性明显降低。,(2),同源四倍体染色体的联会与分离,同源多倍体的基因分离规律,多倍体的基因型,倍性水平基 因 型,二 倍 体,aaAaAA,三 倍 体,aaaAaaAAaAAA,四 倍 体,aaaaAaaaAAaaAAAa AAAA,零式,单式复式三式四式,三 异源多倍体,异源多倍体的概念,偶倍数异源多倍体,奇倍数异源多倍体,同源异源多倍体,节段异源多倍体,1.,异源多倍体的概念,体细胞中含有两个或两个以上不同类型染色体组的多倍体称为异源多倍体。,偶倍数的异源多倍体：指体细胞中染色体组为偶数的个体。如,AABBCC,、,AABBDDFF,、,AAEEFFGGLL,等。,奇倍数的异源多倍体：体细胞中染色体组为奇数的个体。如：,AACCD,2,偶倍数的异源多倍体,偶倍数异源多倍体的形成：,如 普通烟草,(,Nicotiana tabacum,),的形成,普通小麦,(,Triticum aestivum,）的形成,普通烟草,(,Nicotiana tabacum,),的起源,普通小麦,(,Triticum aestivum,),的起源,芸苔属,(,Brassica,),各物种的关系,染色体组的染色体基数,:,偶倍数的异源多倍体是二倍体物种的双二倍体，因此其染色体数是其亲本物种染色体数之和。,3,奇倍数的异源多倍体,奇倍数异源多倍体的产生及其特征,由偶倍数异源多倍体种间杂交而形成。,奇倍数异源多倍体在联会配对时形成众多的单价体，染色体分离紊乱，配子中染色体组成不平衡，因而很难产生正常可育的配子。,倍半二倍体,(sesquidiploid),的形成与用途,体细胞中含有一个偶倍数异源多倍体的全套染色体和另一个异源染色体组的生物个体叫倍半二倍体。,异源五倍体小麦的形成之一,异源五倍体小麦的形成之二,异源三倍体小麦的形成,异源五倍体小麦的联会,普通烟草与粘毛烟草的倍半二倍体,4,同源异源多倍体,异源多倍体中，有,1,个染色体组是同源多倍体的生物个体叫同源异源多倍体。如，,AABBBB,、,AACCC,等。,减数分裂时染色体联会除了出现象异源多倍体一样的二价体外，还会出现多价体或单价体，造成某种程度的不育。,5,节段异源多倍体,异源多倍体中异源染色体也可能有部分同源（,homoeologous,）（即有少数基因相同），在遗传作用上有时可以相互替代。减数分裂时，正常情况下是“同源联会（,autosynapsis,）”，特殊情况下也可能发生异源联会（,allosynapsis,）。,部分同源的程度较高，则称该多倍体为节段异源多倍体（,segmental polyploid,）。,减数分裂时的联会除了出现象异源多倍体一样的二价体外，还会出现或多或少的多价体，以致造成某种程度的不育。,四 多倍体形成途径及应用,形成途径,自发形成,未减数配子结合,人工诱发,体细胞染色体数加倍,人工多倍体的应用,自发形成,未减数的配子结合,未减数配子的形成,减数第一分裂复原或减数第二分裂复原,未减数配子融合,（以,2,倍体生物为例）：,未减数配子,+,未减数配子,四倍体,未减数配子,+,正常配子,三倍体,种间杂种,F,1,未减数配子融合形成异源多倍体。,例：萝卜,甘蓝,F,1,未减数配子融合,1,形成途径,(,萝卜,甘蓝,)F,1,未减数配子融合,人工诱发,体细胞染色体数加倍,秋水仙素处理分生组织，阻碍分裂细胞纺锤丝,(,体,),的形成。,处理浓度：,0.01-0.4%(0.2%),处理时间：视材料而定,间歇处理效果更好。,同源多倍体的诱导：诱导二倍体物种染色体加倍,同源多倍体,(,偶倍数,),异源多倍体的诱导：,诱导杂种,F,1,染色体加倍,双二倍体,；,诱导二倍体物种染色体加倍,同源四倍体,不同物种的同源四倍体,杂交,双二倍体,。,2,人工多倍体的应用,克服远缘杂交的不孕性：亲本之一染色体加倍可能克服其不孕性。,克服远缘杂种的不实性：远缘杂种不实，其原因是配子不育。解决办法有：杂种,F1,染色体加倍(双二倍体)；亲本物种加倍后再杂交。,创造种间杂交育种的中间亲本：实质是克服远缘杂交不育性。,人工合成新物种、育成作物新类型,人工合成同源多倍体,直接加倍,人工合成异源多倍体,物种间杂交，杂种,F1,染色体数目加倍,。,六倍体小黑麦的人工合成与应用,八倍体小黑麦的人工合成与应用,第八节 非整倍性变异,非整倍体变异,：是指体细胞在,2n,染色体数的基础上发生个别染色体数目的增、减现象。,超倍体,：多一条或几条染色体的个体，遗传组成不平衡。,亚倍体,：少一条或几条染色体的个体，遗传物质缺失。,一 单体,1,概念：体细胞中染色体数目为,2n-1,的生物个体叫单体。,2,单体的特点,动物：某些物种的种性别特征，,XO,型性别决定,植物：不同植物的单体表现有所不同，如二倍体的单体，一般生活力极低，且不育。,异源多倍体的单体：具有一定的生活力和育性。,例：普通烟草,(2n=4x=TTSS=48),的单体系列,普通小麦,(2n=6x=AABBDD=42),的单体系列,普通烟草,的单体系列,及记录方法,普通烟草,(2n=4x=TTSS=48),具有24种单体,。,分别用,A,B,C,V,W,Z,字母表示24条染色体,，,24种单体的表示为：,2,n-I,A,，,2n-I,B,，,2n-I,C,，,，,2n-I,W,，,2n-I,Z,。,各种单体具有不同的性状变异，表现在花冠大小、花萼大小、蒴果大小等性状上,。,普通小麦,的单体系列,及记录方法,普通小麦,(2n=6x=AABBDD=42),具有21种单体,。,普通小麦染色体按,ABD,染色体组及部分同源关系编号为：,A,组：1,A,2A,3A,6A,7A,；,B,组：1,B,2B,3B,6B,7B,；,D,组：1,D,2D,3D,6D,7D,。,21,种单体对应的表示方法为：,2,n-11A,，,2n-12A,，,2n-11B,，,2n-12B,，,2n-11D,，,2n-12D,，,3,单体染色体的传递,减数分裂,四分体细胞种类：,n,n-1,四分体细胞比例：,n,n-1,受精结合,n-1,配子的生活力、竞争力远远低于,n,配子，,n-1,花粉的竞争力尤其低，,n-1,胚囊生活力相对较高，所以,n-1,主要靠雌配子传递。,合子及自交后代,三种类型：双体、单体、缺体,例：普通小麦单体染色体的传递,硬粒小麦(2,n=4x=AABB=28)1A,单体,单体染色体的传递,n 96%n-1 4%,n 25%2n 24%2n-1 1%,n-1 75%2n-1 72%2n-2 3%,二 缺体,1,概念：缺体是指在正常染色体数目,2n,的基础上缺少了一对同源染色体的生物个体（,2n-2,）。,2,缺体的形成及存在,缺体一般都通过单体自交产生。缺体仅存在于多倍体生物中，二倍体生物中的缺体一般不能存活。,3,遗传效应,表现广泛的性状变异,通过缺体的性状变异，可以确定位于该染色体上的基因。,普通小麦缺体系列的穗形,正常植株,三 三体,1,概念：三体是指体细胞中的染色体数较正常生物个体（,2n,）多了一条染色体的个体（,2n+1,）。,2,三体的性状变异,如直果曼陀罗,(2n=2x=24),的果型变异,3,三体的染色体联会与分离,形成三价体或一个二价体和一个单价体，产生的配子,n,n+1,，如三体小麦的后代中双体占,54.1%,，三体占,45%,，四体占,1%,。,三体的基因分离,直果曼陀罗的果形变异,三体,1,辊轴形,三体,2,发光形,三体,3,鬓发形,三体,4,长形,正常,三体,5,刺猬形,三体,6,褶皱形,三体,7,小粒形,三体,8,减缩形,三体,9,尖齿形,三体,10,残枝形,三体,11,球形,三体,12,，冬青果形,三体后期,I,：,2/1,式分离,三体末期,I,：落后三价体,复式三体的基因分离,复式三体染色体随机分离,四 四体,1,概念：在正常染色体数目,2n,的基础上多了一对同源染色体的生物个体（,2n+2,）叫四体。,2,来源：四体主要来源于三体自交，三体产生,n+1,的配子，雌雄,n+1,配子结合就形成了,2n+2,的个体。其次，正常个体减数分裂异常产生,n+1,配子，雌雄,n+1,配子结合形成四体。,3,联会与基因分离：四体同源组的联会，与同源多倍体的联会类似，联会区段很短，非姊妹染色体单体之间交叉数远比正常双体少。易发生不联会和提早解离，其基因也就随染色体的随机或不随机分离而分离。,4,生活力与育性：四体的生活力和配子的育性均较高，如四体小麦自交子代中约,73.8,的植株仍然是四体。,五 非整倍体的应用,基因的染色体定位,利用单体进行基因定位,隐性基因定位,显性基因定位,利用三体进行隐性基因定位,有目的地替换染色体,(,染色体代换,),隐性基因单体定位机理,A,表,型,单体与对应双体杂交,证明,A,基因在单体染色体上,A,表型单体与非对应双体杂交,证明,A,基因不在单体染色体上,显性基因的单体定位过程,隐性单体系列,(n,种,),显性纯合双体,(AA),杂种,F,1,(,均表现为显性,)(n,种,),(,进行染色体数目鉴定,),(,单体自交,),F,2,(n,种,),(,鉴定性状表现、鉴定隐性,F,2,的染色体数目,),n-1,种隐性,F,2,含双体、单体、缺体各种类型,只有,1,种隐性,F,2,均为缺体,基因所在的染色体,利用三体进行隐性基因定位,双体,自交后代表现型比例,=3,显,1,隐,测交后代表现型比例,=1,显,1,隐,三体,自交后代表现型比例,3,显,1,隐,测交后代表现型比例,1,显,1,隐,花药培养获得单倍体,染色体消减获得单倍体大麦,