【生物】染色体变异(第2课时)课件 2022—2023学年高一下学期生物人教版必修2.pptx
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1、第23讲 染色体变异与育种课时3-生物变异在育种中的应用第六单元遗传的物质基础1.如何获得单倍体植株?2.以单倍体植株为原料,怎样培育得到纯种的二倍体植株?3.杂交育种最终也可以获得纯种二倍体植株,与之相比,单倍体育种有哪些优缺点?4.三倍体无子西瓜两次传粉的目的5.三倍体无子西瓜都无子吗?6.单倍体与多倍体育种的相同点和不同点一、单倍体育种1.如何获得单倍体植株?2.以单倍体植株为原料,怎样培育得到纯种的二倍体植株?3.杂交育种最终也可以获得纯种二倍体植株,与之相比,单倍体育种有哪些优缺点?Dd花药离体培养技术花粉(D)花粉(d)幼苗(D)幼苗(d)滴加秋水仙素植株(DD)植株(dd)1单倍
2、体育种过程:花药离体培养P PF1配子DDTTDDttddTTddtt秋水仙素处理高杆抗病DDTT矮杆感病ddtt高杆抗病DdTtDT DtdT dt单倍体植株单倍体植株DT DtdT dt需要的纯合矮抗品种杂交(诱导染色体数加倍)二倍体植株花药离体培养单倍体植株秋水仙素染色体加倍二倍体植株(纯合体)杂交、花药离体培养、秋水仙素加倍、筛选筛选Q:单倍体育种中秋水仙素处理萌发的种子吗?不能,因为单倍体往往高度不育,育种操作的对象一般是单倍体幼苗注意:单倍体育种和多倍体育种中都用到秋水仙素,但单倍体育种中是用秋水仙素处理单倍体幼苗,而多倍体育种中是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。花药离体培养单倍体
3、育种:单倍体育种一般包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选4个过程,不能简单地认为花药离体培养就是单倍体育种的全部。2.原理:染色体数目变异3.优点:a.明显缩短育种年限得到的植株不仅能够正常生殖,而且每对染色体上成对的基因都是纯合的,自交后代不发生性状分离。b.快速获得纯合子【思考】用秋水仙素处理单倍体一定能够获得纯合子吗?不一定,若亲本为二倍体,则获得的品种一定为纯合子,如:不一定,若亲本为二倍体,则获得的品种一定为纯合子,如:如果单倍体体细胞中基因型为AB,经秋水仙素处理后基因型为AABB,是纯合子;若亲本为多倍体,则获得的品种不一定为纯合子,如:若亲本为多倍体,则获得的品种不一定为
4、纯合子,如:如果单倍体体细胞中基因型为Aa,经秋水仙素处理后基因型为AAaa,是杂合子。4.缺点:技术复杂,需与杂交育种配合。例.现有两小麦品种:矮秆感病(ddrr),高秆抗病(DDRR),如何获得矮秆抗病的优良品种(ddRR)?杂交育种P P高杆抗病高杆抗病 DDTTDDTT矮杆感病矮杆感病 ddttddttF F1 1高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtF F2 2D_T_D_T_D_ttD_ttddT_ddT_ddttddttddTTddTT矮抗矮抗需要的纯合需要的纯合矮抗矮抗品种品种连续连续第第1 1年年第第2 2年年第第3 3年年及之后优点:优点:能将多能将多个亲本的优良个亲本的优良性
5、状集于一体性状集于一体缺点:缺点:育种时间太长育种时间太长花药离体培养花药离体培养P PF F1 1配子配子DDTTDDTTDDttDDttddTTddTTddttddtt正常植株正常植株(纯合)(纯合)秋水仙素秋水仙素高杆抗病高杆抗病 DDTT DDTT矮杆感病矮杆感病 ddtt ddtt高杆抗病高杆抗病 DdTt DdTtDTDTDtDtdTdTdtdt单倍体植株单倍体植株第第1 1年年第第2 2年年DTDTDtDtdTdTdtdt需要的纯合需要的纯合矮抗矮抗品种品种单倍体育种二、多倍体育种多倍体植物有生长旺盛,各器官粗壮,种子少或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
6、。凡是不以种子为收获目标的植物不产生种子的特性。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。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育种多倍体育种应用应用-多倍体育种多倍体育种QQ: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QQ: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:用秋水仙素处理方法:用秋水仙素处理_或或_。原理:当秋水仙素作用于正在原理:当秋水仙素作用于正在_的细胞时,能够抑
7、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,从而引起细胞内染色体引起细胞内染色体_。染色体数目加倍的细胞。染色体数目加倍的细胞继续进行继续进行_分裂,将来就可能发育成分裂,将来就可能发育成_植植株株。萌发的种子幼苗分裂纺锤丝染色体移向两极数目加倍有丝多倍体什么时期?什么时期?有丝分裂的前期有丝分裂的前期Q:为什么要处理萌发种子或幼苗,处理成熟植株可不?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。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若继续进行正常的有丝分裂染色体加倍的组织或个体四倍体四倍体二倍体二倍体有籽有籽
8、西瓜西瓜父本父本母本母本去雄授粉去雄授粉例1:无籽西瓜的培育普通西瓜普通西瓜 (二倍体二倍体)种下去种下去三倍体植株三倍体植株无籽西瓜无籽西瓜花粉刺激花粉刺激2N西瓜幼苗西瓜幼苗()秋水仙素秋水仙素4N西瓜植株西瓜植株()2N父本产生的花粉提供父本产生的花粉提供精子精子3N西瓜种子西瓜种子(4N的瓜的瓜)3N植株植株3N无子西瓜无子西瓜用用2N植株产生的花粉植株产生的花粉刺激刺激第第一一年年第第二二年年过程:过程:减数分裂过程中减数分裂过程中染色体联会紊染色体联会紊乱乱不能形成正常的生殖细胞不能形成正常的生殖细胞二倍体授粉二倍体(父本)四倍体(母本)三倍体种子秋水仙素第一年二倍体无子西瓜授粉第
9、二年二倍体三倍体两次传粉:第一次传粉目的:杂交获得三倍体种子第二次传粉目的:刺激子房发育为果实实例1:练习与应用()2.2.人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期,用秋水仙素处理,可以得到四倍体植株。然后,用四倍体植株的幼苗期,用秋水仙素处理,可以得到四倍体植株。然后,用四倍体植株作母本,作母本,用二倍体植株作父本,进行用二倍体植株作父本,进行杂交,得到的种子细胞中含有三个染色体组。杂交,得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去,就会长出三倍体植株。把这些种子种下去,就会长出三倍体植株。下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据下图是三倍
10、体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。图回答下列问题。(1)为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖?西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方,用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体,导致细胞内染色体数目加倍,从而得到四倍体植株。(2)获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交?联系第1问,你能说出产生多倍体的基本途径吗?杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(3)有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并成熟的种子,请推测产生这些种子的原因。三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子,因此,不能形成种子。但是,也有可能在减数分裂时形成正常的卵细
11、胞,从而形成正常的种子,但这种概率特别小。(4)无子西瓜每年都要制种,很麻烦,有没有别的替代方法?有其他方法可以替代。方法一:进行无性生殖,将三倍体植株进行组织培养获取大量培苗,再进行移栽;方法二:利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊,以促进子房发育成无种子的果实,同时,在花期全时段要进行套袋处理,以避免受粉。根据三倍体无籽西瓜培育过程,回答:根据三倍体无籽西瓜培育过程,回答:1.四倍体(母本)与二倍体(父本)杂交产生的西瓜其果肉细胞,种子的种皮和胚的染色体组数目各是多少?4,4,34,4,32.为什么以四倍体作为母本,不以二倍体作为母本?四倍体作母体,二倍体父本,此时得到的种子
12、胚是三倍体,种四倍体作母体,二倍体父本,此时得到的种子胚是三倍体,种皮是母本发育而来,为四倍体,胚的发育时间比种皮短,当胚皮是母本发育而来,为四倍体,胚的发育时间比种皮短,当胚完全发育时,种皮尚未完全发育,因此种皮薄。反之种皮厚,完全发育时,种皮尚未完全发育,因此种皮薄。反之种皮厚,不利于播种发芽。不利于播种发芽。3.处理后的植株,各个部位染色体数目是否都为4N?不一定,地上部分为4N,地下部分还为2N。请分析以下两个实验:用适当适当浓度的生长素溶液处理未受粉的番茄花蕾,子房发育成无籽果实。用二倍体与四倍体西瓜杂交,获得三倍体西瓜植株,给其雌蕊授以二倍体西瓜的花粉,子房发育成无籽西瓜。(1)番
13、茄的无籽性状能否遗传?;若取此番茄植株的枝条扦插,长成后的植株所结果实中是否有种子?。(2)三倍体无籽西瓜性状能否遗传?;若取其枝条扦插,长成后的植株子房壁细胞有个染色体组。不能有能3被子植物被子植物被子植物被子植物花的结构花的结构花的结构花的结构补充:补充:被子植物的双受精作用被子植物的双受精作用子房子房花柱花柱柱头柱头雌雌 蕊蕊花药花药花丝花丝雄雄 蕊蕊被子植物被子植物的双受精作用的过程的双受精作用的过程花开放以后,通过传粉,花粉粒被传送到雌蕊的柱头上,不久,花粉粒萌发并长出花粉管,里面的两个精子通过花粉管到达胚囊:一个精子和卵细胞结合形成受精卵;另一个精子和两个极核结合形成受精极核,这种
14、受精方式-双受精被子植物子房的结构及双受精过程胚珠的结构花粉管精子卵细胞极核子房壁珠被珠孔(1个)(2个)胚囊子房子房壁胚珠胚囊珠被1个卵细胞2个极核子叶胚芽胚轴胚根胚受精极核胚乳种皮种子果皮果实2N2N2N2N3N3N2N2N受精卵+1个精子+1精子N+N2N+N被子植物的种子和果实的形成被子植物被子植物不同结构基因型判断不同结构基因型判断若母本若母本 AAAA,父本,父本 aaaa,判断下列基因型,判断下列基因型则子代种皮则子代种皮 胚胚 子叶子叶 胚乳胚乳 果皮果皮 果肉果肉 AaAAAAaAAAA即种皮、果皮取决于母本。即种皮、果皮取决于母本。胚、胚乳取决于亲本双方胚、胚乳取决于亲本双
15、方,卵细胞与极核基因型一致卵细胞与极核基因型一致Aa第一年所结的果实第二年所结的果实(三倍体)果实的位置果皮的染色体组数种皮的染色体组数胚中染色体组数胚乳中染色体组数四倍体植株上三倍体植株上443335无无实例2:香蕉的培育香蕉的祖先为野生芭香蕉的祖先为野生芭蕉,个小而多种子,蕉,个小而多种子,无法食用。香蕉的培无法食用。香蕉的培育过程如下:育过程如下:野生芭蕉2n有籽香蕉4n加倍加倍野生芭蕉无籽香蕉3n受精作用受精作用2n减数分裂减数分裂2nn无籽香蕉3n无性生殖无性生殖这里的这里的A A、B B、D D代表的是代表的是染色体组,而不是基因染色体组,而不是基因实例3:普通小麦的形成过程第1步
16、:杂交异源四倍体(4N)(ABDR)第2步:染色体加倍注意:这里的注意:这里的A A、B B、D D、R R代表的是染色体组,而不代表的是染色体组,而不是基因。所以,异源四倍是基因。所以,异源四倍体(体(ABDRABDR)是不可育的。)是不可育的。第一年第二年普通小麦(6N)小黑麦(2N)(RR)(AABBDD)八倍体小黑麦(8N)(AABBDDRR)秋水仙素秋水仙素处理处理 实例4:八倍体小黑麦的培育过程加倍植物体细胞杂交育种杂交育种诱导多倍体异源四倍体异源四倍体二倍体解题必备:植物体细胞杂交技术可用于多倍体育种P选三项目体细胞杂交P1:2n(Aabb)与P2:2m(ccDd)生殖类型变异类
17、型染色体数染色体组数基因组成植物体细胞杂交后代的遗传变化P选三无性繁殖,育种过程中不遵循孟德尔定律染色体数目变异两亲本染色体数之和。2n+2m两亲本染色体组数之和。2+2两亲本基因型之和。AabbccDd解题必备:植物体细胞杂交技术可用于多倍体育种P选三多倍体育种程序多倍体育种程序正常的幼苗正常的幼苗若干植株(多倍体)若干植株(多倍体)新品种新品种秋水仙素甲品种甲品种乙品种乙品种F1幼苗(单倍体)幼苗(单倍体)若干植株若干植株新品种新品种花药离体培养秋水仙素诱导单倍体育种程序单倍体育种程序人工选择人工选择人工选择人工选择单倍体育种多倍体育种原理常用方法优势缺点小结:多倍体育种和单倍体育种的比较
18、染色体组成倍增加染色体变异染色体变异染色体组成倍减少,再加倍后得到纯种花药离体培养后人工诱导染色体数目加倍秋水仙素处理萌发的种子、幼苗明显缩短育种年限得到的植株是纯合子操作简单技术复杂一些,需与杂交育种配合适用于植物,在动物方面难以操作用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍,若操作对象是若操作对象是单倍体单倍体植株植株,叫叫单单倍体育种倍体育种,若操作对象为若操作对象为正常植株正常植株,叫叫多倍体育种多倍体育种,不要一看到不要一看到“染色体染色体数目加倍数目加倍”就认为是多倍体育种。就认为是多倍体育种。第23讲 染色体变异与育种课时4-生物变异在育种中的应用第六单
19、元遗传的物质基础三、选择育种驯化驯养 驯化是人们在生产生活实践当中出现的一种文明进步行为,是将野生的动物和植物的自然繁殖过程变为人工控制下的过程。因此,人类对这类资源的开发利用主要包括两个方面:植物的驯化和动物的驯化植物的驯化和动物的驯化,它们出现的历史先后顺序也不尽相同,驯化的方式方法也在历史的发展中迥然不同。古印第安人是最早选择和培育玉米的,最突出的贡献是选育了果穗硕大、淀粉含量高的玉米。一、选择育种一、选择育种1.选择育种(1)定义:是指对现有品种群体中出现的自然变异进行性状鉴定、选择,培育出新品种的育种途径。(2)原理及方法就是利用自然的可遗传变异,进行优中选优,连续选优,使品种不断得
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