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第2节
第5章　基因突变及其他变异
人教版高中生物 必修2
染色体数目变异
第1课时
学习目标
1.说出染色体数目变异的类型。
2.辨别不同呈现形式的染色体组；说明二倍体、多倍体的含义(重、难点)。
3.概述人工诱导多倍体的原理及方法(重点)。
首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，旨在最终培育出新型多倍体水稻作物，从而大幅提升粮食产量并增加环境变化适应性。本项研究对未来应对粮食危机提出了一种新的可行策略，开辟了全新的作物育种方向，是该领域的一项重大突破性进展，未来四倍体水稻新作物的成功培育将有望对世界粮食生产带来颠覆性的革命。
情境导入
问题探讨
作为野生植物的后代，许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同
野生祖先种马铃薯
（多种颜色）
栽培品种马铃薯
（一般都为黄色）
野生祖先种 栽培品种（马铃薯）
野生祖先种香蕉
（有籽）
栽培品种香蕉
（无籽）
野生祖先种 栽培品种（香蕉）
生物种类 体细胞染色体数/条 体细胞非同源染色体/套 配子染色体数/条
马铃薯 野生祖先种 24 2
栽培品种 48 4
香蕉 野生祖先种 22 2
栽培品种 33 3
12
24
11
异常
1. 根据前面所学减数分裂的知识，试着完成该表格。
2. 为什么平时吃的香蕉是没有种子的？减数分裂和受精作用能够使生物体亲子代间的染色体数目保持稳定，然而马铃薯和香蕉的染色体数目为什么与它们的野生祖先有这么大差别呢？
问题探讨
染色体数目变异的类型、染色体组、
二倍体和多倍体的概念
一
人工诱导多倍体及其应用
二
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
三
目录
染色体结构变异
染色体数目变异
个别染色体的增加或减少
以染色体组成倍地增加或减少
生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
正常果蝇
（2n=8）
增加一条
减少一条
增加一套
减少一套
概 念
类 型
1.1 染色体变异的概念及类型
细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又相互协调， 共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组染色体。
野生马铃薯配子中染色体
两组
染色体组
如果把配子中的染色体看作一组，野生马铃薯体细胞中有几组染色体？
1.2 染色体组
染色体组数的判断
任务一
1.根据染色体的形态判断染色体组的数量，并完成表格。
项目
染色体组数
每个染色体组内染色体数
3
3
2
3
1
4
4
2
2
2
细胞中同一形态的染色体有几条，则含有几个染色体组；
细胞中有几种形态的染色体，一个染色体组中就有几条染色体。
方法一：根据染色体形态判断
染色体组数的判断
任务一
2. 根据基因型判断染色体组数。
染色体组数：
4
2
3
1
二倍体？
同一英文字母（无论大小写）出现几次，就含有几个染色体组。
有几种字母出现，一个染色体组中就有几条染色体。
方法二：根据基因型判断
由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
四倍体
三倍体
二倍体
二倍体
多倍体
1.3 二倍体与多倍体
多倍体
普通小麦 六倍体
菊花 六倍体
葡萄 三/四倍体
茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加，但发育迟缓，结实率低。
四倍体番茄
例：四倍体葡萄的果实比二倍体的大得多；四倍体番茄的维生素C含量比二倍体的几乎增加了一倍。
1.4 多倍体的特点
单倍体、二倍体、多倍体的比较
项目 单倍体 二倍体 多倍体
概念
发育起点
染色体组的数目
性状表现
由配子发育而来，体细胞的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体
由受精卵发育而来，体细胞中含有2个染色体组的个体
由受精卵发育而来，体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体
未受精的配子
受精卵
受精卵
不确定（是正常体细胞染色体组数目的一半）
2个
3个或3个以上
植株矮小，且高度不育（除雄蜂外）
茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，
但发育迟缓，结实率低
正常（作为单倍体、多倍体的参照物）
导练
1.下列有关染色体组的说法，不正确的是
A.X、Y染色体形态不同，可以存在于同一染色体组中
B.二倍体生物的配子中含有的染色体构成一个染色体组
C.构成一个染色体组的染色体在形态、功能上各不相同
D.果蝇在减数分裂Ⅰ后期移向细胞同一极的染色体构成一个染色体组
√
X、Y染色体为同源染色体，不可以存在于同一染色体组中，A错误。
导练
2.下列关于二倍体、多倍体的叙述，不正确的是
A.由受精卵发育而来，基因型为AaBBCcDD的个体是二倍体
B.三倍体植物不能由受精卵发育而来
C.与二倍体番茄相比，四倍体番茄的维生素含量更高
D.三倍体不育是因为在减数分裂过程中染色体联会紊乱，无法产生正常的配子
√
三倍体可由含有两个染色体组的配子与含有一个染色体组的配子结合成的受精卵发育而来，B错误。
染色体数目变异的类型、染色体组、
二倍体和多倍体的概念
一
人工诱导多倍体及其应用
二
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
三
目录
方法
处理对象
原理
实例
用秋水仙素诱发或用低温处理
萌发的种子或幼苗
能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍
含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜
请同学们阅读课本，找出人工诱导多倍体的方法、处理对象、原理及应用，完成下表。
人工诱导多倍体及其应用
二
2.1 人工诱导多倍体
联会紊乱
第一年
杂交
三倍体
（母本）
（父本）
无子西瓜
三倍体
（母本）
二倍体（父本）
授粉
第二年
阅读课本，请尝试说出三倍体西瓜培育的过程。
人工诱导多倍体及其应用
二
2.2 三倍体西瓜的培育
无子西瓜的培育
任务二
下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题：
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？
芽尖细胞正在进行有丝分裂，当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
形成纺锤体
内外因素的影响下
不形成纺锤体
X
X
X
X
X
X
X
X
v
v
v
v
v
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v
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v
v
v
v
v
人工诱导多倍体及其应用
二
2.3 多倍体形成的原因
细胞分裂异常，导致子细胞染色体加倍
细胞分裂正常，染色体平均分配到两个子细胞中
无子西瓜的培育
任务二
2．四倍体西瓜植株作母本产生的雌配子中含有几个染色体组？获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交？
雌配子中含有两个染色体组。两者杂交可获得三倍体植株。
无子西瓜的培育
任务二
3．三倍体无子西瓜的果实中没有种子的原因是什么？
三倍体西瓜的原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，不能形成可育的配子。
减数
分裂
受精
作用
减数
分裂
四倍体
复制
三倍体
四倍体
二倍体
无子西瓜的培育
任务二
4．在无子西瓜培育的过程中用二倍体给三倍体传粉的目的是什么？
5．有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子，请推测产生这些种子的原因。
促进子房发育成果实。
三倍体在进行减数分裂时有可能形成了正常的卵细胞，从而形成正常的种子，但这种概率特别小。
无子西瓜的培育
任务二
6．无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
进行无性繁殖。将三倍体西瓜植株进行组织培养获得大量的组织苗，再进行移栽。
导练
3.二倍体西瓜的染色体组成是2n＝22，如图是培育三倍体无子西瓜的流程图。
下列分析正确的是
A.西瓜细胞一个染色体组含有11条同源染色体
B.①②③表示杂交过程，杂交过程发生基因重组
C.四倍体(♀)提供的生殖细胞含有两个染色体组
D.三倍体(♀)因不能进行减数分裂而不能结出种子
√
导练
二倍体西瓜的染色体组成是2n＝22，说明西瓜细胞一个染色体组含有11条非同源染色体，A错误；
①表示人工诱导染色体数目加倍，②表示杂交，③表示人工授粉，B错误；
三倍体(♀)由于减数分裂时同源染色体联会紊乱，因此不能形成可育的配子，从而不能结出种子，D错误。
染色体数目变异的类型、染色体组、
二倍体和多倍体的概念
一
人工诱导多倍体及其应用
二
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
三
目录
1.实验原理：
用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
三
2. 实验过程
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
三
培养不定根
低温诱导
1.将洋葱在冰箱冷藏室内放置一周。取出后,放在装满清水的容器上方,让洋葱的底部接触水面,于室温(约25°C )进行培养。
2.待蒜长出约1 cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48~72 h。
3.剪取诱导处理的根尖0.5~1 cm,放人卡诺氏液中浸泡0.5~1 h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
4.解离→漂洗→染色→制片
5. 先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象。视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。
诱导培养
固定
细胞形态
制作装片
观察
2. 实验过程
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
三
3. 实验结果
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
三
小试牛刀-判断正误
(1)低温诱导时温度越低效果越显著(　　)
(2)用显微镜观察时发现所有细胞中染色体均已加倍(　　)
(3)固定细胞后所用的冲洗试剂与解离后所用的漂洗试剂相同(　　)
(4)在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程(　　)
×
×
×
×
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
三
1.实验中几种试剂的使用方法和作用
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态
体积分数为95%的酒精 冲洗卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液
与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定处理的根尖 解离根尖细胞
清水 漂洗解离后的根尖约10 min 洗去解离液
甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色
2.低温诱导染色体数目加倍实验中的理解误区
(1)显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞：植物细胞经卡诺氏液固定后死亡。
(2)选择材料不能随意：误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。因为染色体数目变化发生在细胞分裂时，处理其他细胞可能不会出现染色体数目加倍的情况。
(3)低温处理的理解误区：误认为低温处理时间越长越好。低温处理的目的只是抑制纺锤体形成，使染色体不能被拉向细胞两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至致其死亡。
(4)着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果：误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝粒不分裂”。着丝粒是自动分裂，不需要纺锤丝牵引。纺锤丝牵引是指将染色体拉向细胞的两极。
导练
4.关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验，下列叙述正确的是
A.低温能够抑制纺锤体的形成
B.解离后要用体积分数为95%的酒精进行漂洗，以便洗去解离液
C.可用新鲜的菠菜叶肉细胞作为实验材料
D.显微镜下观察到的细胞染色体数目均加倍
√
导练
低温处理的原理是抑制纺锤体的形成，A正确；
解离后要用清水进行漂洗，B错误；
菠菜叶肉细胞已高度分化，不再分裂，所以不可用作实验材料，C错误；
显微镜下观察到的细胞绝大部分处于分裂间期，只有极少数细胞染色体数目加倍，D错误。
导练
5.将洋葱(2n＝16)放在装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触水面。待洋葱长出约1 cm左右的不定根时，再将整个装置放入4 ℃的环境下继续培养48 h，然后取根尖制作成临时装片在显微镜下观察。下列与此相关的叙述，正确的是
A.卡诺氏液的作用是使洋葱根尖的组织细胞相互分离开来
B.本实验需要制作根尖细胞的临时装片，制作步骤是解离→漂洗→染色
→制片
C.本实验可以观察到一个细胞完整的染色体数目加倍(16→32)的过程
D.与秋水仙素作用的原理相同，低温是通过抑制着丝粒的分裂而使细胞
染色体数目加倍
√
导练
卡诺氏液的作用是固定细胞形态，A错误；
经实验操作后细胞已经死亡，因此本实验不能观察到一个细胞完整的染色体数目加倍(16→32)的过程，C错误；
与秋水仙素作用的原理相同，4 ℃的低温是通过抑制纺锤体的形成而使细胞内染色体数目加倍，D错误。
染色体变异
染色体数目变异
染色体结构变异
个别染色体增减
以染色体组的形式增减
定义 辨别 二倍体 多倍体
定义 形成原因 育性 特点 多倍体育种
五分钟查落实
【要语必背】
1.染色体变异的概念：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。
2.二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
3.多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
4.多倍体植株的特点：常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加，也存在结实率低、晚熟等缺点。
5.卡诺氏液的作用：固定细胞的形态。
6.制作装片的四步骤：解离、漂洗、染色、制片。
【长句表达】
1.染色体组的概念是什么？
_____________________________________________________________________________________________。
2.秋水仙素或低温诱导染色体数目加倍的原理是什么？
____________________________________________________________________________________。
3.三倍体无子西瓜的果实中没有种子的原因是什么？
。
细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长、发育的全部遗传信息
能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍
减数分裂时出现联会紊乱，不能形成可育的配子

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