染色体数目变异用.pptx

《染色体数目变异用.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《染色体数目变异用.pptx（71页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一倍体的主要特点：高度不育（不产生后代）。原因：减数分裂紊乱。玉米：2n=20条，一倍体X=n=10条10条全分到上极的机率为（12）1010条全分到下极的机率为（12）101231010条全分到上极或下极的机率为（12）10（12）101512第1页/共71页（二）二倍体（二）二倍体 二倍体：体细胞中含有两个染色体组的个体。大多数动、植物属此类。主要特点：减数分裂正常，配子完全可育。（三）多倍体（三）多倍体多倍体:体细胞内含有三个或三个以上染色体组的个体。被子植物的2/3为多倍体。同源多倍体：体细胞内染色体组来源于同一物种。多倍体一般是二倍体加倍的结果。异源多倍体：染色体组来源于不同的物种。

2、是种间杂交加倍而成。注意：同源多倍体内同源染色体在体细胞内不是成对出现，而是三个或四个成组的出现；偶倍数异源多倍体的体细胞内同源染色体是成对出现的。第2页/共71页 图图 9-1 多倍体染色体的组合多倍体染色体的组合第3页/共71页三、非整倍体三、非整倍体 非整倍体：指在2n合子基础上增加或减少个别的染色体的个体。客观存在的包括：单体、缺体、三体、四体等，（一）单体（一）单体单体：比正常合子的染色体数少一条的个体。表示方法：2n1=（n1）双单体：2n11=（n2）12如普通小麦2n=42条21普通小麦的单体2n1=20普通小麦的双单体2n11=19（二）缺体（二）缺体缺体：比正常染色体数少一

3、对（两条成对）的个体。表示方法：2n2=（n1）普通小麦的缺体2n2=20第4页/共71页（三）三体（三）三体三体：比正常染色体数多一条的个体。表示方法：2n1=（n1）双三体：2n11=（n2）12普通小麦的三体2n1=20普通小麦的双三体2n11=19第5页/共71页（四）四体（四）四体四体：比正常染色体数多一对染色体的个体。表示方法：2n2=（n1）普通小麦的四体2n2=20单体三体亚倍体双单体超倍体双三体缺体四体第6页/共71页1.1.单倍体和三倍体为什么会出现高度不育性？单倍体和三倍体为什么会出现高度不育性？2.2.从配子的产生角度来分析同源四倍体种子结从配子的产生角度来分析同源四倍

4、体种子结实率低的原因实率低的原因.3.3.如何利用单体和三体进行基因定位？如何利用单体和三体进行基因定位？思考题思考题第7页/共71页 第一节第一节 整倍体的遗传整倍体的遗传一、一、单倍体的遗传单倍体的遗传二、同源四倍体的遗传二、同源四倍体的遗传三、同源三倍体的遗传三、同源三倍体的遗传四、异源多倍体的遗传四、异源多倍体的遗传第8页/共71页一、单倍体：指具有配子染色体数目的个体。也是整倍体。单倍体可以是一倍体、二倍体，也可以是三倍体等。双倍体：指具有合子染色体数目的异源多倍体。单倍体细胞内的染色体组都是成单的，没有成对的同源染色体存在，减数分裂均以单价体出现，因此造成配子的高度不育。高等植物的

5、单倍体有两个特点。（1）高度不育。（2）与相应的二倍体或双倍体比较，植株弱小，生活力下降。第9页/共71页 1、通过染色体加倍，使基因全部纯合、通过染色体加倍，使基因全部纯合F1花粉培养获单倍体植株，单倍体内染色体组是成单的，基因也是成单的，加倍后可以使全部基因迅速纯合。2、研究基因的性质及功能、研究基因的性质及功能因为每一种基因都只有一个，不论显性、隐性均可以表达。3、研究染色体组之间的同源关系、研究染色体组之间的同源关系当细胞内染色体均为单价体时，最易发生异源联会，通过单倍体孢母细胞减数分裂时的联会情况，可以了解染色体组之间的同源或部分同源关系。单倍体的利用单倍体的利用第10页/共71页二

6、、二、同源四倍体的遗传同源四倍体的遗传杜鹃花杜鹃花矮脚苏州青矮脚苏州青甘蔗甘蔗四倍体高梁四倍体高梁第11页/共71页马铃薯马铃薯巨峰葡萄巨峰葡萄四倍体刺槐四倍体刺槐第12页/共71页n同源组与多价体同源组与多价体n在细胞内，具有同源关系的一组染色体合称为一在细胞内，具有同源关系的一组染色体合称为一个个同源组同源组n二倍体生物细胞内每个同源组有两条同源染色体，二倍体生物细胞内每个同源组有两条同源染色体，减数分裂前期减数分裂前期I I每对同源染色体联会形成一个每对同源染色体联会形成一个二二价体价体(II)(II)n同源多倍体的每个同源组含有三条或三条以上同同源多倍体的每个同源组含有三条或三条以上同

7、源染色体，减数分裂前期源染色体，减数分裂前期I I往往同时有三条以上往往同时有三条以上的染色体参与形成联会复合体，形成的染色体参与形成联会复合体，形成多价体多价体(multivalent)multivalent)，如：如：三价体三价体(III)III)、四价体四价体(IV)IV)第13页/共71页1.四倍体的产生四倍体的产生-自然产生自然产生 体细胞有丝分裂过程中偶然的染色体加倍体细胞有丝分裂过程中偶然的染色体加倍 有性多倍体化（有性多倍体化（sexual polyploidization）-自然界发生多倍自然界发生多倍体的主要途径体的主要途径小孢子母细胞小孢子母细胞2n的孢子或配子的孢子或配

8、子大孢子母细胞大孢子母细胞2n的孢子或配子的孢子或配子4n个体个体第14页/共71页四倍体的产生四倍体的产生-人工产生人工产生愈伤组织愈伤组织高温或低温处理授粉后的幼胚高温或低温处理授粉后的幼胚秋水仙素等化学药品秋水仙素等化学药品加倍药剂：除莠剂、杀虫剂、化学诱加倍药剂：除莠剂、杀虫剂、化学诱变剂、生物碱、富民农、有机汞杀菌变剂、生物碱、富民农、有机汞杀菌剂剂组织培养结合秋水仙素处理组织培养结合秋水仙素处理体细胞杂交体细胞杂交第15页/共71页2.四倍体的效应四倍体的效应外部形态外部形态巨大性巨大性化学成分化学成分降低降低生理功能生理功能生长缓慢生长缓慢代谢产物代谢产物某些产物含量增加某些产物

9、含量增加对生态环境的要求对生态环境的要求引起二倍体自交不亲和系统的改变引起二倍体自交不亲和系统的改变 变弱或完全消失变弱或完全消失第16页/共71页代谢产物代谢产物某些产物含量增加某些产物含量增加4n4n蔬菜蔬菜2n2n蔬菜蔬菜VcVc4n4n烟草烟草2n2n烟草烟草尼古丁尼古丁18-33%18-33%4n4n黑麦草黑麦草2n2n黑麦草黑麦草糖分、干物质糖分、干物质4n4n作物种子作物种子2n2n作物种子作物种子蛋白质蛋白质30-50%30-50%4n4n玉米玉米2n2n玉米玉米类胡萝卜素类胡萝卜素43%43%第17页/共71页4n与与2n玉米玉米Y基因生产类胡萝卜素的比较基因生产类胡萝卜素的

10、比较第18页/共71页3.同源四倍体的细胞学行为同源四倍体的细胞学行为减数分裂偶线期的联会形式减数分裂偶线期的联会形式+第19页/共71页减数分裂粗线期交叉、终变期形态减数分裂粗线期交叉、终变期形态第20页/共71页减数分裂后期染色体分离及配子减数分裂后期染色体分离及配子后后 期期 分分 离离3/12/22/2第21页/共71页同源四倍体（同源四倍体（2n=4x=16）产生配子）产生配子后后 期期 分分 离离3/1 or 2/22/2如如 果果每组同源染色体均发生每组同源染色体均发生 2/2 2/2 式分离式分离配子可育配子可育n=2x=8第22页/共71页后后 期期 分分 离离3/1 or

11、2/22/2如如 果果每组同源染色体均发生每组同源染色体均发生 3/1 3/1 式分离，并且每组中的式分离，并且每组中的 3 3 条条染色体一同移向一极染色体一同移向一极配子可育配子可育n=x=4n=3x=12第23页/共71页后后 期期 分分 离离3/1 or 2/22/2如如 果果每组同源染色体发生每组同源染色体发生 3/1 3/1 or 2/2 or 2/2 式分离，并且每组式分离，并且每组中的中的 4 4 条染色体随机分离条染色体随机分离配子不可育配子不可育第24页/共71页4.同源四倍体的遗传同源四倍体的遗传（1）等位基因基因型）等位基因基因型基因型类型基因型类型AAAAAAAaAA

12、aaAaaaaaaa一对等位基一对等位基因因 Aa为例为例第25页/共71页（2）AAaa 产生的配子类型产生的配子类型A1A2 a1a2A1a1 A2a2A1a2 A2a11AA :4Aa :1aaA1A2a1a2第26页/共71页如果如果 A 对对 a 为完全显性为完全显性AAaaaaaa1 AAaa :4 Aaaa :1 aaaa5A:1aAAaaAAaa35A:1a（3）AAaa 自交及测交结果自交及测交结果第27页/共71页同源四倍体后代的预期显隐性比例同源四倍体后代的预期显隐性比例第28页/共71页（4）四倍体的花粉育性与结实性）四倍体的花粉育性与结实性同源四倍体的共同特征同源四倍

13、体的共同特征 降低花粉育性与结实性降低花粉育性与结实性不育性产生的两种解释不育性产生的两种解释 染色体的不平衡造成的染色体的不平衡造成的 基因平衡的改变是主要的基因平衡的改变是主要的第29页/共71页三、三、同源三倍体的遗传同源三倍体的遗传香焦香焦 3n=333n=33无籽西瓜无籽西瓜 3n=333n=33第30页/共71页黄花菜黄花菜 3n=333n=33水仙水仙 3n=303n=30毛白杨毛白杨 3n=573n=57第31页/共71页（1）三倍体的来源）三倍体的来源-以无籽西瓜为例以无籽西瓜为例二倍体西瓜二倍体西瓜2n=2x=22四倍体西瓜四倍体西瓜2n=4x=44二倍体西瓜二倍体西瓜2n

14、=2x=22染色体加倍染色体加倍三倍体西瓜三倍体西瓜2n=3x=33第32页/共71页（2）三倍体的高度不育性）三倍体的高度不育性联会联会+后期分离后期分离2/1第33页/共71页后后 期期 分分 离离2/12/1每组同源染色体发生每组同源染色体发生 2/1 2/1 式式分离，并且每组中的分离，并且每组中的 3 3 条染条染色体随机分离色体随机分离同源三倍体（同源三倍体（2n=3x=12）产生配子）产生配子配子不可育配子不可育第34页/共71页后后 期期 分分 离离2/12/1每组同源染色体发生每组同源染色体发生 2/1 2/1 式式分离，并且每组中的分离，并且每组中的 2 2 条染条染色体随

15、机分离到同一极色体随机分离到同一极同源三倍体（同源三倍体（2n=3x=12）产生配子）产生配子配子可育配子可育第35页/共71页四、四、异源多倍体的遗传异源多倍体的遗传白菜甘蓝白菜甘蓝1.异源四倍体异源四倍体甲甲二二倍倍体体乙乙二二倍倍体体异异源源四四倍倍体体染染色色体体加加倍倍第36页/共71页萝卜萝卜 2x=RR=18=9 甘蓝甘蓝 2x=BB=18=9 F1 2x=RB=18Gm n=RB=18萝卜甘蓝属间杂种萝卜甘蓝属间杂种2n=4x=RRBB=36第37页/共71页普通小麦的产生过程普通小麦的产生过程一粒小麦一粒小麦2n=2x=AA=14=7 拟斯尔脱山羊草拟斯尔脱山羊草2n=2x=

16、BB=14=7 F12n=2x=AB=14=142n=4x=AABB=28=14 2n=2x=DD=14=7 方穗山羊草方穗山羊草2n=3x=AB D=21=21 2n=6x=AABBDD=42=21 普通小麦普通小麦第38页/共71页八倍体小黑麦的产生过程八倍体小黑麦的产生过程鲍文奎鲍文奎普通小麦普通小麦2n=6x=AABBDD=42=21 黑麦黑麦2n=2x=RR=14=7 异源四倍体异源四倍体2n=4x=ABDR=28=282n=8x=AABBDDRR=56=28异源八倍体异源八倍体染色体加倍染色体加倍第39页/共71页40/55人工诱导多倍体的应用1.1.克服远缘杂交的不孕性克服远缘杂

17、交的不孕性远缘杂交远缘杂交远缘杂种的不孕性远缘杂种的不孕性亲本之一染色体加倍可能克服不孕性亲本之一染色体加倍可能克服不孕性2.2.克服远缘杂种的不实性克服远缘杂种的不实性杂种不实的原因杂种不实的原因(配子不育配子不育)解决办法解决办法杂种杂种F F1 1染色体加倍染色体加倍(双二倍体双二倍体)亲本物种加倍后再杂交亲本物种加倍后再杂交3.3.创造种间杂交育种的中间亲本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实质是克服远缘杂交不育性第40页/共71页41/55第41页/共71页42/554.4.人工合成新物种、育成作物新类型人工合成新物种、育成作物新类型人工合成同源多倍体人工合成同源多倍

18、体方法：直接加倍方法：直接加倍考虑的问题：考虑的问题：生产性能是否增强生产性能是否增强染色体联会配对是否正常染色体联会配对是否正常产生配子是否正常、可育产生配子是否正常、可育例：同源三倍体甜菜例：同源三倍体甜菜人工合成异源多倍体人工合成异源多倍体方法：物种间杂交方法：物种间杂交杂种杂种F F1 1染色体数目加倍染色体数目加倍实例：八倍体小黑麦实例：八倍体小黑麦第42页/共71页 第二节第二节 非整倍体的遗传非整倍体的遗传一、一、单体单体(monosomic)(monosomic)的遗传的遗传二、三体二、三体(trisomic)(trisomic)的遗传的遗传第43页/共71页一、一、单体单体(

19、monosomic)(monosomic)的遗传的遗传1.1.单体单体(2n-1)(2n-1)的起源的起源减数分裂时染色体不分离现象减数分裂时染色体不分离现象物理、化学因素诱发物理、化学因素诱发遗传控制的染色体不联会或联会消失，在减数遗传控制的染色体不联会或联会消失，在减数分离时单价体出现，后期无规律分配分离时单价体出现，后期无规律分配缺体产生缺体产生n-1n-1配子配子单倍体产生单体（重要来源）单倍体产生单体（重要来源）第44页/共71页减数分裂染色体的不分离产生异常配子减数分裂染色体的不分离产生异常配子n+1 GmRDRD减数第一次分裂减数第一次分裂同源染色体同源染色体的不分离的不分离n-

20、1 Gm第45页/共71页减数分裂染色体的不分离产生异常配子减数分裂染色体的不分离产生异常配子n+1 GmRDRD减数第二次分裂减数第二次分裂姊妹染色单体姊妹染色单体的不分离的不分离n-1 GmnGm第46页/共71页nn-150%2n-1(n-1)+卵细胞卵细胞 花粉花粉2.2.单体产生配子及遗传单体产生配子及遗传第47页/共71页2n-1(n-1)+nn-150%2n2n-12n-224%普通小麦普通小麦73%3%卵细胞卵细胞 花粉花粉第48页/共71页3.3.单体转移（单体转移（monosomic shiftmonosomic shift）有些小麦单体能够诱发其他染色体的部分不有些小麦单

21、体能够诱发其他染色体的部分不联会，从而引起别的染色体丢失。如果由这种部联会，从而引起别的染色体丢失。如果由这种部分不联会个体产生的分不联会个体产生的n-1配子卵中包含有原来的配子卵中包含有原来的单体染色体，丢掉的是其他染色体，这个卵子与单体染色体，丢掉的是其他染色体，这个卵子与带有带有n条染色体的正常精子结合产生的单体将与条染色体的正常精子结合产生的单体将与当初的单体不同，这种现象叫做当初的单体不同，这种现象叫做单体转移单体转移。第49页/共71页nn-12n-1(n-2)+3n-1n2n-1单体转移单体转移第50页/共71页4.4.小麦的小麦的5B5B效应与效应与PhPh基因基因 小麦的小麦

22、的5B效应效应：5B染色体的存在与否，对于部分同源染色染色体的存在与否，对于部分同源染色体配对有重要作用的现象体配对有重要作用的现象 Ph基因基因：位于位于5B染色体的长臂上，控制小麦部分同染色体的长臂上，控制小麦部分同源染色体配对的基因，显性纯合状态时，促进同源染色体配对的基因，显性纯合状态时，促进同源染色体配对（严格），隐性纯合或缺体源染色体配对（严格），隐性纯合或缺体5B，部分同源染色体配对。出现三价体或多价体。部分同源染色体配对。出现三价体或多价体。第51页/共71页5.5.单体在遗传研究中的应用单体在遗传研究中的应用(1)单体分析单体分析利用单体测定基因的所在染色体利用单体测定基因的

23、所在染色体v如何用单体确定小麦红粒基因如何用单体确定小麦红粒基因R1R1位于哪一条位于哪一条染色体上？染色体上？已知已知小麦小麦 2n=6x=42 适于用单体进行分析适于用单体进行分析小麦单体系统有小麦单体系统有 21 个个第52页/共71页原原理理小麦单体产生的小麦单体产生的 n 与与 n-1 的的 Gm、Gm的传递率是不同的的传递率是不同的n 25%Gmn-1 75%n 96%Gmn-1 4%2n 24%2n-1 1%2n-1 72%2n-2 3%2n 24%2n-1 73%2n-2 3%第53页/共71页用显性双体作父本与1整套隐性单体杂交定位隐性基因1）、关键组合（）、关键组合（1个）

24、个）P （n-1）+a（n-1）+A A 25%n ：75%n-1 nG（n-1）+a（n-1）（n-1）+AF1 （n-1）+Aa （n-1）+A 1 A表型表型 ：3 A表型表型 自交自交 F2单单、双双体体均均为为A表表型型 占占97%，只只有缺体为有缺体为a表型占表型占3%。2）、非关键组合（）、非关键组合（n-1个）个）P（n-1）a a+（n-1）A A+25%n ：75%n-1 nG（n-1）a+（n-1）a（n-1）A+F1 （n-1）Aa+（n-1）Aa+1 A表型表型 ：3 A表型表型 自交自交 无无论论单单、双双、缺缺体体，均均有有少少数数a表表型型，A：a=3：1第54

25、页/共71页 1）、关键组合（）、关键组合（1个）个）A表型单体表型单体 a表型双体表型双体 P （n-1）+A（n-1）+aa 25%n：75%n-1 n G（n-1）+A （n-1）（n-1）+aF1 （n-1）+Aa （n-1）+a 1 A表型表型 ：3 a表型表型2）、非关键组合（）、非关键组合（n-1个）个）A表型单体表型单体 a表型双体表型双体P（n-1）A A+（n-1）aa+25%n ：75%n-1 nG（n-1）A+（n-1）A（n-1）a+F1 （n-1）Aa+（n-1）Aa+1 A表型表型 ：3 A表型表型用隐性双体做父本与一整套显性单体杂交定位显性基因第55页/共71页

26、(2)单体分析单体分析单体的细胞遗传学技术单体的细胞遗传学技术染色体代换染色体代换（chromosome substitution）：）：以某品种或近缘种的某条染色体来取代以某品种或近缘种的某条染色体来取代另一个栽培品种一条相应的同源染色体或另一个栽培品种一条相应的同源染色体或部分同源染色体。部分同源染色体。第56页/共71页染色体添加染色体添加（chromosome addition）：）：在不改变原有栽培种染色体组结构的情在不改变原有栽培种染色体组结构的情况下，仅仅添加个别近缘种（野生种）的染况下，仅仅添加个别近缘种（野生种）的染色体，输入某些野生种的优良性状。在此基色体，输入某些野生种的

27、优良性状。在此基础上，还以诱发部分同源染色体之间的交换，础上，还以诱发部分同源染色体之间的交换，向栽培品种转移部分有用的外源基因或染色向栽培品种转移部分有用的外源基因或染色体。体。第57页/共71页二、二、三体三体(trisomic)(trisomic)的遗传的遗传1.1.三体三体(2n+1)(2n+1)的来源的来源同源四倍体同源四倍体二倍体二倍体同源三倍体同源三倍体偶尔偶尔n+1 Gm二倍体二倍体n Gm2n+1 三体三体三体在二倍体三体在二倍体植物中常见植物中常见第58页/共71页初级三体的表现型效应初级三体的表现型效应第59页/共71页2.2.三体三体(2n+1)(2n+1)的细胞学行为

28、的细胞学行为粗线期的不同联会形式粗线期的不同联会形式第60页/共71页3.3.三体三体(2n+1)(2n+1)的遗传的遗传(1)三体的基因型三体的基因型基因型类型基因型类型AAAAAaAaaaaa一对等位基一对等位基因为例因为例 Aa第61页/共71页(2)三体的传递三体的传递n+1n50%Gm不易成活不易成活2n+1(n-1)+n+第62页/共71页A1A2 aA1a A2A2a A1AAa 产生产生 Gm1AA :2Aa :2A:1an+1n三体产生配子三体产生配子-以以AAaAAa基因型为例基因型为例A1A2a(3)三体的遗传三体的遗传第63页/共71页AAaaa1 AAa :2 Aaa

29、 :2 Aa:1aa5A:1aAAaAAa35A:1a如果如果 A 对对 a 为完全显性为完全显性如果如果 n+1 与与 n 配子育性相等配子育性相等如果如果 Gm与与Gm 同等可育同等可育1AA2Aa 2A 1a第64页/共71页aa AAa2 Aa:1aa2A:1aAAaAAa17A:1a如果如果 A 对对 a 为完全显性为完全显性如果如果 Gm中中 n+1 与与 n 配子育性相等配子育性相等如果如果 Gm 中中n+1不育不育AAa aa5A:1a1AA2Aa2A 1a1AA2Aa2A 1a第65页/共71页三体传递率低的原因三体传递率低的原因单价体在单价体在RD中滞后，消失中滞后，消失n

30、+1配子体或孢子相对较低的生活力配子体或孢子相对较低的生活力2n+1合子和胚胎发育的不正常合子和胚胎发育的不正常种子较低的发芽力和较弱的幼苗种子较低的发芽力和较弱的幼苗第66页/共71页4.4.三体三体(2n+1)(2n+1)在遗传研究中的应用在遗传研究中的应用(1)利用三体测定基因的所在染色体利用三体测定基因的所在染色体水稻上发现了一个矮杆突变体，表现为单基因隐性遗传，水稻上发现了一个矮杆突变体，表现为单基因隐性遗传，如何利用水稻的非整倍体把它定位到相应的染色体上？如何利用水稻的非整倍体把它定位到相应的染色体上？已知已知水稻水稻 2n=2x=24 适于用三适于用三体进行分析体进行分析水稻三体

31、系统有水稻三体系统有 12 个个第67页/共71页原理原理三体为母本或为父本时，产生的三体为母本或为父本时，产生的Gm类型与比例类型与比例是不同的是不同的AAa Gm Gm1 AA :2 Aa :2 A:1a2 A:1a第68页/共71页F1P12个三体系统个三体系统待定位隐性基因植株待定位隐性基因植株2n+12n2n+12nF2显显：隐：隐=3：1显显：隐：隐=17：1隐性基因不位于隐性基因不位于三体染色体上三体染色体上隐性基因位于隐性基因位于 三体染色体上三体染色体上第69页/共71页如果如果 d 隐性基因位于三体染色体上（隐性基因位于三体染色体上（1组组）F12n+1(DDd)2n(Dd)DDDdd2n+12nP Gm1 DD:2 Dd:2 D:1d Gm2 D:1dF217 D:1d第70页/共71页感谢您的观看。第71页/共71页