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第5章　第2节　第1课时
课时跟踪　分层训练
学业考达标练
一、选择题
1．下列对染色体组的叙述，正确的是(　　)
A．染色体组在减数分裂过程中消失
B．配子中的全部染色体为一个染色体组
C．体细胞中的一半染色体是一个染色体组
D．染色体组内不存在同源染色体
【答案】　D
【解析】　染色体组存在于体细胞和生殖细胞中，在减数分裂过程中由于同源染色体会分离，因此产生的生殖细胞中(与体细胞相比)，染色体组数减半，染色体组没有消失，A错误；四倍体生物的体细胞中的一半染色体是两个染色体组，与体细胞相比，配子中染色体数目减半，因此配子中的全部染色体不一定是一个染色体组，B、C错误。
2．通常情况下，一个四倍体植物个体的可能来源不包括(　　)
A．两个四倍体亲本杂交
B．一个三倍体亲本和一个二倍体亲本杂交
C．二倍体幼苗体细胞有丝分裂时染色体只复制未分离
D．因二倍体减数分裂错误而产生的含有两个染色体组的配子两两结合
【答案】　B
【解析】　三倍体一般情况下不能产生可育配子，因此三倍体和二倍体杂交不会产生后代，B符合题意。
3．下列关于“克兰费尔特综合征(47，XXY)”与“镰状细胞贫血”的比较的叙述中，正确的是(　　)
A．两者都是基因突变的结果
B．红细胞形态不能用于区分两者
C．两者都一定发生了基因结构的改变
D．可通过观察染色体数目区分两者
【答案】　D
【解析】　镰状细胞贫血发生的根本原因是基因突变，这导致基因结构发生改变，克兰费尔特综合征发生的根本原因是染色体数目的变异，这会导致基因数目发生改变，但不会导致基因结构发生改变，A、C错误；镰状细胞贫血形成的原因是基因突变，基因突变不能用光学显微镜检测出，但红细胞的形态可以通过显微镜镜检出，克兰费尔特综合征形成的原因是染色体变异，可以用光学显微镜检测出，B错误；D正确。故选D。
4．如图表示某生物正常体细胞中染色体的组成，下列各项中可以表示该生物基因型的是(　　)
A．ABCd B．Aaa
C．AaBbCcDd D．AaaaBbbb
【答案】　B
【解析】　细胞中有三个染色体组，所以同种基因的数目为3个，B项正确。
5．目前市场上食用的香蕉均来自三倍体香蕉植株，如图所示为某三倍体香蕉的培育过程。下列叙述不正确的是(　　)
A．野生芭蕉和四倍体有子香蕉虽能杂交产生后代，但后代不育
B．若图中无子香蕉3n的基因型为AAa，则有子香蕉4n的基因型可能为AAaa
C．“无子香蕉”培育过程的原理是基因重组
D．该过程所发生的变异是可以遗传的
【答案】　C
【解析】　“无子香蕉”培育过程的原理主要是染色体数目变异，C错误。
6．人工诱导染色体数目加倍的常用方法是低温、秋水仙素溶液处理。诱导染色体数目加倍的原理主要是抑制(　　)
A．酶的活性 B．纺锤体的形成
C．DNA的复制 D．细胞分裂速度
【答案】　B
【解析】　低温、秋水仙素溶液均能抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使染色体数目加倍，故选B。
7．下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中各试剂及其作用的叙述，错误的是(　　)
A．在该实验中先后两次用到酒精但使用目的不同
B．质量分数为15%的盐酸可用来配制解离液
C．甲紫溶液是碱性染料，可对染色体进行染色
D．清水的作用是洗去卡诺氏液和解离液
【答案】　D
【解析】　体积分数为95%的酒精在该实验中可以用于洗去卡诺氏液，也可以用于配制解离液，A正确；解离液由体积分数为95%的酒精和质量分数为15%的盐酸等体积混合而成，B正确；清水的作用是洗去解离液，防止解离过度，洗去卡诺氏液要用体积分数为95%的酒精，D错误。
二、非选择题
8．水稻(2N＝24)种群中偶尔会出现一种三体植株(多1条6号染色体)，三体水稻的细胞在减数分裂时6号染色体的任意两条移向细胞一极，剩下一条移向另一极。已知某株三体水稻的基因型为Aaa。请回答下列问题：
(1)该三体水稻的细胞在减数分裂时可形成________个四分体。若该三体水稻是由基因型为Aa的水稻自交产生的，则其出现的原因可能是________________　______________________________________________________________________________________________________________________(答出一种)。
(2)该三体水稻产生的雌配子有________种，其中基因组成为Aa的雌配子的比例为________。若染色体数异常的雄配子不能参与受精作用，则该三体水稻植株自交，子代中基因型为Aaa的个体所占的比例为________。
【答案】　(1)12　基因型为Aa的水稻产生配子时，减数分裂Ⅰ过程中两条6号染色体没有分离，而是进入到同一个子细胞中，最终产生了基因型为Aa的配子或基因型为Aa的水稻产生配子时，减数分裂Ⅱ过程中含有a基因的6号染色体的着丝粒分裂后，形成的两条染色体没有分别移向细胞两极，而是移向了同一极，产生了基因型为aa的配子(答出一种、答案合理即可)
(2)4　1/3　5/18
【解析】　(1)三体水稻的原始生殖细胞中含有25条染色体，在减数分裂过程中可形成12个四分体。基因型为Aa的水稻自交，产生了基因型为Aaa的三体水稻，则参与受精的雌雄配子的组合可能是A与aa或a与Aa。基因型为Aa的配子产生的原因可能是减数分裂Ⅰ过程中两条6号染色体没有分离，而是进入到同一个子细胞中，减数分裂Ⅱ过程正常；基因型为aa的配子产生的原因可能是减数分裂Ⅱ过程中含有a基因的6号染色体的着丝粒分裂后，形成的两条6号染色体没有分别移向细胞两极，而是移向了同一极。(2)该三体水稻的基因型为Aaa，其产生的雌雄配子的类型及比例均为A∶aa∶Aa∶a＝1∶1∶2∶2。若染色体数异常的雄配子不能参与受精作用，则参与受精的雄配子的类型及比例为A∶a＝1∶2，该三体水稻植株自交，子代中基因型为Aaa的个体所占的比例为1/6×1/3＋2/6×2/3＝5/18。
选择考提升练
一、选择题
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
【答案】　A
【解析】　X、Y为同源染色体，不可以存在于同一染色体组中，A错误。
2．如图为某果蝇及其一个体细胞内染色体组成示意图，下列有关说法中正确的是(　　)
A．一个染色体组携带有能控制果蝇生长发育所需的全部遗传信息
B．该果蝇为二倍体，减数分裂时可能存在16条染色体的细胞
C．果蝇体内的细胞，最多只含有两个染色体组
D．图示细胞有两个染色体组，减数分裂Ⅱ的所有细胞都只含有一个染色体组
【答案】　A
【解析】　一个染色体组是指细胞中的一组完整非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但又互相协助，携带有能控制果蝇生长发育所需的全部遗传信息，A正确；该果蝇为二倍体，减数分裂时可能存在4条或8条染色体的细胞，B错误；果蝇体内的细胞中处于有丝分裂后期的细胞含有四个染色体组，C错误；图示细胞有两个染色体组，减数分裂Ⅱ的细胞中含有一个或两个染色体组，D错误。
3．水仙是传统观赏花卉，是中国十大名花之一。如图为水仙根细胞的染色体核型，下列相关分析错误的是(　　)
A．水仙根细胞中每个染色体组含有3条染色体
B．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同
C．同源染色体联会紊乱导致水仙高度不育
D．可采用无性繁殖技术快速培养优良品种
【答案】　A
【解析】　由题图可知，水仙是三倍体，正常体细胞中含有3个染色体组，每个染色体组含有10条染色体，A错误。
4．某动物的基因型为AaBb，其一个精原细胞减数分裂的图像如图所示，下列相关叙述错误的是(　　)
A．乙细胞发生变异的原因是减数分裂Ⅰ后期异常
B．该精原细胞最终产生4个基因型不同的配子
C．甲细胞的变异最可能发生在减数分裂前的间期
D．甲细胞中不含同源染色体，有2个染色体组
【答案】　A
【解析】　乙细胞发生的是染色体变异，原因是减数分裂Ⅱ后期异常，A错误；该精原细胞最终产生的配子的基因型为AB、aB、abb、a，共4种，B正确；甲细胞中含有a基因，乙细胞中不含A基因，说明A基因发生了基因突变，最可能发生在减数分裂前的间期，C正确；甲细胞处于减数分裂Ⅱ后期，细胞中不含同源染色体，有2个染色体组，D正确。
5．秋水仙素是一种生物碱，因最初从秋水仙中提取出来而得名，它可与细胞内微管蛋白结合，阻止微管蛋白转换成纺锤丝。秋水仙素的分子结构与碱基类似，可在DNA复制时发生碱基对的替换。下列有关叙述正确的是(　　)
A．细胞骨架由微管蛋白等构成，与细胞的分裂有关，与细胞分化无关
B．秋水仙素可使洋葱根尖细胞发生基因突变和染色体变异
C．秋水仙素通过抑制着丝粒的分裂而使染色体数目加倍，作用于细胞有丝分裂后期
D．经秋水仙素处理后的植物自交，其后代不发生性状分离
【答案】　B
【解析】　本题主要考查秋水仙素的作用原理及作用时期。细胞骨架是真核细胞中由蛋白质聚合而成的三维的纤维状网架体系。细胞骨架包括微丝、微管和中间纤维，细胞骨架在细胞分裂、细胞分化、细胞物质运输、细胞壁合成等许多生命活动中都具有非常重要的作用，A错误；秋水仙素处理的根尖分生区细胞，可抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，导致染色体发生变异，秋水仙素的分子结构与碱基类似，可在DNA复制时发生碱基对的替换，可诱发基因突变，B正确；秋水仙素通过抑制纺锤体的形成从而使染色体加倍，作用于细胞有丝分裂前期，C错误；基因型是AAaa的杂合的四倍体植株的体细胞中含有四个染色体组，若用其基因型是Aa的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理幼苗，处理后的幼苗发育成四倍体植株的基因型是AAaa，则该植株不能稳定遗传，自交后代会发生性状分离，D错误。
6．普通西瓜(二倍体)每个细胞含22条染色体。如图为一个三倍体无子西瓜的剖面图，下列叙述正确的是(　　)
A．培育无子番茄与培育无子西瓜所利用的原理相同
B．①的细胞内含有22条染色体，②的细胞内含有33条染色体
C．无子西瓜培育过程中，秋水仙素处理可使着丝粒不分裂，导致染色体加倍
D．无子西瓜形成的原因是减数分裂过程中染色体联会紊乱
【答案】　D
【解析】　培育无子西瓜(多倍体育种)的原理是染色体变异，而培育无子番茄的原理是生长素能够促进子房发育为果实；题图为三倍体无子西瓜，是由三倍体植株的子房发育而来的，所以①和②的细胞内均含有33条染色体；秋水仙素的作用是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，而不是抑制着丝粒的分裂；该无子西瓜形成的原因是三倍体植株减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子。
7．二倍体植物甲(2n＝10)和二倍体植物乙(2n＝10)进行有性杂交，得到的F1不育。用物理撞击的方法使F1在减数分裂Ⅰ时整套的染色体分配到同一个次级精(卵)母细胞中，减数分裂Ⅱ正常，再让这样的雌雄配子结合，产生F2。下列有关叙述正确的是(　　)
A．物理撞击和秋水仙素的作用原理相同
B．F1为四倍体，具有20条染色体
C．若用适宜浓度的秋水仙素处理F1幼苗，则长成的植株是可育的
D．用物理撞击的方法使配子中染色体数目加倍，产生的F2为二倍体
【答案】　C
【解析】　物理撞击是使F1在减数分裂Ⅰ时整套的染色体分配到同一个次级精(卵)母细胞中，而秋水仙素是抑制纺锤体的形成，两者原理不同，A错误；F1含有2个染色体组，共10条染色体，其中5条来自甲，5条来自乙，B错误；利用物理撞击的方法使配子中染色体数目加倍，产生的F2为异源四倍体，D错误。
二、非选择题
8．果蝇(2n＝8)是进行遗传学研究的模式生物，有3对常染色体(分别编号为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)和1对性染色体。
(1)写出果蝇适合用作遗传实验材料的两个优点：______________________　_________________________________________________________________。
(2)果蝇体色和翅型分别由位于Ⅱ号染色体上等位基因A、a和B、b控制。纯种灰身长翅果蝇与纯种黑身残翅果蝇杂交，F1全部为灰身长翅，则显性性状为________，当F1果蝇作父本测交时后代表型及比例为________________________　________________________________________________________________。
(3)果蝇种群中常出现性染色体异常的个体，从而产生不同的表型(如表)：
性染色体组成 XXX YO XXY XYY XO
表型 胚胎期致死 胚胎期致死 雌性可育 雄性可育 雄性不育
用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。现在设计了简便的杂交实验以确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的，请完善实验的结果预测。
实验步骤：M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，统计子代果蝇的眼色。
结果预测：①若子代雌性果蝇全部为红眼，雄性果蝇全部为白眼，则是环境改变引起的；
②若________________，则是基因突变引起的；
③若________________，则是亲本雌果蝇减数分裂时X染色体不分离引起的。
(4)果蝇细胞内的Ⅳ染色体多一条(三体)可以存活并能够繁殖。果蝇正常眼(E)和无眼(e)是一对相对性状，基因E、e位于常染色体上。现有纯合的正常眼和无眼的Ⅳ染色体三体果蝇及正常果蝇，请完善探究E、e基因是否在Ⅳ号染色体上的实验方案并预期实验结果及结论。
①选用纯合正常眼三体果蝇与正常的无眼果蝇作为亲本杂交得F1，选择F1三体与正常的无眼果蝇交配得F2，统计F2中的表型比。
②预期实验结果和结论：
若F2中正常眼∶无眼＝________，则E、e基因在Ⅳ号染色体上；
若F2中正常眼∶无眼＝________，则E、e基因不在Ⅳ号染色体上。
【答案】　(1)染色体数目少；有容易区分的相对性状；繁殖周期短；易饲养等
(2)灰身和长翅　灰身长翅∶黑身残翅＝1∶1
(3)②子代表型全部为白眼　③无子代产生
(4)②5∶1　1∶1
【解析】　(2)用纯种灰身长翅果蝇与纯种黑身残翅果蝇杂交，F1全部为灰身长翅，因此显性性状为灰身和长翅。根据题干果蝇体色和翅型分别由位于Ⅱ号染色体上的等位基因A、a和B、b控制，因此F1果蝇产生的雄配子基因型及比例为AB∶ab＝1∶1，测交后代表型及比例应为灰身长翅∶黑身残翅＝1∶1。(3)分析题干信息可知，用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，正常情况下，后代雄果蝇基因型为XRY，表现为红眼，在所给的三种出现白眼雄果蝇的可能情况下，M果蝇基因型分别为XRY、XrY、XrO。因此可以用M果蝇与多只白眼雌果蝇(XrXr)杂交，统计子代果蝇的眼色，来确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。预测实验结果：第一种情况，M果蝇基因型为XRY，与XrXr杂交，若子代出现红眼(雌)果蝇，则为环境改变引起的表型改变；第二种情况，M果蝇基因型为XrY，XrY与XrXr杂交，若子代表型全部是白眼，则为基因突变引起的表型改变；第三种情况，M果蝇基因型为XrO，由题表所给信息可知，XrO不育，因此M果蝇与XrXr杂交，若没有子代产生，则为亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体没有分离引起的表型改变。(4)选用纯合正常眼三体果蝇与正常的无眼果蝇作为亲本杂交得F1，若E、e基因在Ⅳ号染色体上，纯合正常眼三体果蝇基因型为EEE，正常无眼果蝇基因型为ee，F1中三体果蝇基因型为EEe，F1三体与正常的无眼果蝇(ee)交配，F1产生的配子基因型及比例为E∶Ee∶EE∶e＝2∶2∶1∶1，因此F2中正常眼∶无眼＝5∶1；若E、e基因不在Ⅳ号染色体上，纯合正常眼三体果蝇基因型为EE，正常无眼果蝇基因型为ee，F1中三体果蝇基因型为Ee，F1三体与正常的无眼果蝇交配，F1产生的配子基因型及比例为E∶e＝1∶1，因此F2中正常眼∶无眼＝1∶1。
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第5章　基因突变及其他变异
第2节　染色体变异
第1课时　染色体数目变异和多倍体
课标要求 核心素养
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。
3．描述多倍体育种的原理和操作过程。
4．体验低温诱导染色体数目变化实验。 1．生命观念：运用结构与功能观，理解染色体数目变异的类型和特点。
2．科学思维：通过对比和分析，阐明单倍体和多倍体育种的原理和操作过程。
3．科学探究：通过“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验探究，培养实验设计和分析能力。
4．社会责任：通过分析染色体组的概念，说明多倍体的特点和生产中的应用。
必备知识　自主梳理
?染色体变异的概念及种类
1．概念：生物体的___________________内染色体______________的变化。
2．类型：__________________和__________________。
?染色体数目的变异
1．染色体数目变异的类型
(1)细胞内______________的增加或减少。
(2)细胞内染色体数目以________________________________成倍地增加或成套地减少。
体细胞或生殖细胞
数目或结构
染色体数目变异
染色体结构变异
个别染色体
一套完整的非同源染色体为基数
2．二倍体和多倍体
(1)染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中____________________称为一个染色体组。
(2)二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有________染色体组的________。
每套非同源染色体
两个
个体
(3)多倍体
①概念：由受精卵发育而来，体细胞中含有__________________染色体组的个体。
②形成原因(以三倍体和四倍体为例)
③特点：多倍体植株常常是茎秆________，叶片、果实和种子都比较______，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所________，也存在结实率低、晚熟等缺点。
三个或三个以上
粗壮
大
增加
?人工诱导多倍体及其应用
项目 人工诱导多倍体
方法 用____________诱发或用________处理
处理对象 ________的种子或幼苗
原理 能够抑制__________的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使细胞内染色体数目________
应用 含糖量高的甜菜和三倍体无子西瓜的培育
秋水仙素
低温
萌发
纺锤体
加倍
?低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．实验原理
用低温处理植物的___________细胞，能够抑制_________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__________ ___________，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
分生组织
纺锤体
分裂成两
个子细胞
2．实验步骤与现象
(1)实验步骤
(2)现象：视野中既有正常的二倍体细胞，也有______________发生改变的细胞。
染色体数目
(1)二倍体的体细胞中一定都含有两个染色体组。(　　)
(2)三倍体不育的原因是减数分裂时联会紊乱。(　　)
(3)二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体为纯合子。(　　)
(4)二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可获得三倍体，稻穗和籽粒变小。(　　)
(5)秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期着丝粒不能正常分裂，从而使细胞染色体数目加倍。(　　)
(6)用显微镜观察时发现所有细胞中染色体数目均已加倍。(　　)
(7)固定细胞后所用的冲洗试剂与解离后所用的漂洗试剂是一样的。(　　)
(8)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。(　　)
【答案】　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×
【解析】　(1)在有丝分裂后期，二倍体的体细胞中含有四个染色体组。(3)二倍体西瓜幼苗的基因型为Aa，则用秋水仙素处理后形成的四倍体基因型为AAaa，属于杂合子。(4)三倍体不育，没有籽粒。(5)秋水仙素可抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使细胞内染色体数目加倍，但着丝粒能正常分裂。(6)用显微镜观察时只有部分细胞中染色体数目已加倍。(7)固定细胞后用体积分数为95%的酒精冲洗，解离后用清水漂洗。(8)固定后细胞就已经死亡，无法观察到细胞的动态变化。
合作探究　能力提升
●情境解读
图形情境：表中为细胞的染色体组成或基因组成模型图，据图回答相关问题。
任务一：染色体组及其判断
●合作探究
1．图中1～4细胞各含有几个染色体组？据此可总结出什么规律？
提示：3、2、1、4；染色体组数＝形态相同的染色体的条数。
2．图中5～8细胞各含有几个染色体组？据此可总结出什么规律？
提示：1、3、2、4；染色体组数＝控制同一性状的基因的个数，但据此判断染色体组数时，要确定细胞中不含染色单体，若含有染色单体，染色体组数减半。
3．图中1～4细胞每个染色体组含几条染色体？据此可总结出什么规律？
提示：3、3、4、2；一个染色体组中的染色体数＝不同形态染色体的种类数。
4．由1～3细胞组成的生物体中哪几个是可育的？
提示：2是可育的。
5．不含有同源染色体的一组染色体一定是一个染色体组吗？为什么？
提示：不一定。一个染色体组必须含有本物种生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。
●典例剖析
下列关于染色体组的叙述，错误的是(　　)
A．一个体细胞中任意两个染色体组之间的染色体形态、数目一定相同
B．一个染色体组携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全套信息
C．一个染色体组中各个染色体的形态和功能各不相同，互称为非同源染色体
D．体细胞含有奇数个染色体组的个体，一般不能产生正常可育的配子
【答案】　A
【解析】　本题主要考查染色体组的概念。一个体细胞中任意两个染色体组之间的染色体形态不一定相同，比如X和Y染色体，A错误；一个染色体组的染色体携带着控制生物生长发育、遗传和变异的全套信息，B正确；一个染色体组中的染色体大小、形态各不相同，是一组非同源染色体，C正确；体细胞含有奇数个染色体组的个体，联会时会发生紊乱，一般不能产生正常可育的配子，D正确。
1．某植物体细胞内有8对同源染色体，那么在有丝分裂的前期、中期、后期的细胞中染色体数目分别是(　　)
A．8、8、16 B．16、16、16
C．16、16、32 D．32、32、32
【答案】　C
【解析】　本题主要考查细胞分裂过程中染色体数目的变化。有丝分裂过程中，染色体数目变化规律为后期加倍，其他时期不变。因此，某植物体细胞内有16条染色体，那么在有丝分裂的前期、中期、后期的细胞中染色体数目分别是16、16、32。
●归纳提升
一个染色体组应具备的条件
(1)一个染色体组不含同源染色体。
(2)一个染色体组中所含的染色体形态和功能各不相同。
(3)一个染色体组中含有控制该生物体性状的一整套基因，但不重复。
●情境解读
农业生产：如图是三倍体无子西瓜的培育过程图解，据图回答下列问题。
任务二：无子西瓜的培育
●合作探究
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？
提示：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两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
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？获得的四倍体植株为何要与二倍体杂交？
提示：四倍体西瓜植株作母本产生的雌配子中含有两个染色体组。四倍体植株与二倍体植株杂交可获得三倍体植株。
3. 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？
提示：促进子房发育成果实。
4．三倍体无子西瓜的果实中没有种子的原因是什么？
提示：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。
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。
提示：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。
6．无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
提示：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。
●典例剖析
如图是无子西瓜培育的过程，下列有关叙述错误的是(　　)
A．①过程也可进行低温诱导处理，与秋水仙素的作用原理不同
B．三倍体植株不育的原因是在减数分裂过程中联会发生紊乱
C．培育得到的无子西瓜与二倍体有子西瓜相比个大、含糖量高
D．要得到无子西瓜，需每年制种，很麻烦，所以可用无性繁殖进行快速繁殖
【答案】　A
【解析】　低温诱导和秋水仙素的作用原理相同，都是通过抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使细胞内染色体数目加倍。
2．为获得果实较大、含糖量较高的四倍体葡萄(4n＝76)，常用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体葡萄茎段上的芽，然后将茎段扦插栽培成新植株。研究结果显示：新植株中约40%的细胞染色体被诱导加倍。这种植株同时含有2n细胞和4n细胞，称为“嵌合体”。有关“嵌合体”的叙述，正确的是(　　)
A．秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理是抑制间期纺锤体的形成
B．在生命活动中,4n细胞内染色体组数目最多出现在有丝分裂后期
C．“嵌合体”根尖分生区的部分细胞含19条染色体
D．若该个体自交，后代中不可能出现三倍体
【答案】　B
【解析】　秋水仙素可以通过抑制前期纺锤体的形成来使染色体数目加倍，A错误；使用秋水仙素溶液处理的部位是二倍体葡萄茎段上的芽，故在“嵌合体”植株中，根尖分生区的细胞一般为二倍体细胞(2n＝38)，而且根尖分生区细胞不会进行减数分裂，因此不会出现染色体条数为n＝19的细胞，C错误；由于“嵌合体”植株同时含有2n细胞和4n细胞，则其自交后代可能出现二倍体、三倍体、四倍体，D错误。
●归纳提升
1．倍性的判断
2．无子西瓜培育过程中父本和母本的选择及结果分析
(1)如果用二倍体西瓜作母本，用四倍体西瓜作父本，二者杂交得到的种子中种皮含两个染色体组，胚含三个染色体组，当胚发育成熟时，种皮已过度发育，非常坚硬，使种子难以萌发。而且，实践证明，用二倍体作母本得到的三倍体的种子即使能萌发长成植株，其结出的果实中珠被发育成坚硬的种皮，也会导致西瓜口感不好。
(2)四倍体植株(母本)上结四倍体西瓜，四倍体西瓜的种子细胞中含有3个染色体组，其果肉、种皮细胞中含有4个染色体组。
●情境解读
实验情境：某同学在做“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验时，将大蒜根尖随机分为12组，实验处理和结果如表所示。
任务三：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
组别 实验处理及处理时间 显微镜观察统计：
染色体数目加倍的细胞所占的百分比/%
组1 0 ℃ 36 h 0
组2 72 h 0
组3 96 h 0
组别 实验处理及处理时间 显微镜观察统计：
染色体数目加倍的细胞所占的百分比/%
组4 2 ℃ 36 h 5
组5 72 h 20
组6 96 h 24
组7 4 ℃ 36 h 12
组8 72 h 30
组9 96 h 43
组10 6 ℃ 36 h 0
组11 72 h 0
组12 96 h 0
●合作探究
1．在显微镜下观察到的是死细胞，还是活细胞？为什么？
提示：显微镜下观察到的是死细胞；植物细胞经解离后细胞死亡。
2．本实验处理中，可低温处理植物体的任何部位的细胞吗？为什么？
提示：不可以，应低温处理分生组织细胞。因为染色体数目变化发生在细胞分裂时，处理其他细胞不会出现染色体加倍的情况。
3．本实验是否温度越低、处理时间越长效果越显著？
提示：不是，温度为4 ℃的条件下处理96 h，染色体数目加倍的细胞所占的百分比最高，因此4 ℃、96 h的条件下，加倍效果最为明显。
4．观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？
提示：不是，只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体状态。
5．与秋水仙素相比，该实验用低温诱导染色体加倍有哪些优点？
提示：低温条件容易创造和控制，成本低、对人体无害、易于操作。
●典例剖析
关于低温诱导洋葱(2n＝16)染色体数目变化的实验，下列叙述正确的是(　　)
A. 原理：低温抑制染色体的着丝粒分裂，使子染色体不能移向细胞的两极
B. 解离：用卡诺氏液和酒精处理经低温诱导的根尖可使细胞分离开
C. 染色：用甲紫溶液可以使染色体染色
D. 观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
【答案】　C
【解析】　该实验的原理是低温能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞的两极，A错误；该实验中卡诺氏液的作用是固定细胞形态，而不是进行解离，B错误；由于大多数细胞处于分裂间期，因此显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目未发生改变，少数细胞染色体数目改变，D错误。
3．关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验(以洋葱为例)，下列叙述不正确的是(　　)
A．观察到的细胞中处于分裂间期的细胞最多
B．在显微镜视野内可观察到二倍体细胞和四倍体细胞
C．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
D．在诱导染色体数目变化方面，低温处理与秋水仙素诱导的原理相似
【答案】　C
【解析】　经固定和解离等步骤的作用，细胞失去活性，所以在显微镜下不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程，C错误。
●归纳提升
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
2．两次漂洗的比较
项目 第一次漂洗 第二次漂洗
时间不同 在固定之后、解离之前 在解离之后、染色之前
试剂不同 用体积分数为95%的酒精漂洗 用清水漂洗
目的不同 洗去多余的卡诺氏液 洗去多余的解离液
3. 实验结果分析——看不到染色体数目加倍的细胞的常见原因分析
(1)没有剪取分生区。
(2)低温诱导时间不足。
(3)解离不充分或漂洗不彻底。
(4)染色时间控制不当，看不清染色体。
(5)直接用高倍镜进行观察。
4．需要注意的几点问题
(1)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两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至死亡。
(2)抑制纺锤体形成≠着丝粒不分裂。低温条件下不能形成纺锤体，但着丝粒正常分裂，结果是染色体无法移向细胞两极。
(3)卡诺氏液是一种固定液，其作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并定型，不再发生变化。
课堂达标　巩固训练
1．农业上，常用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体葡萄(2n＝38)茎段上的芽，然后将茎段扦插以获得四倍体葡萄。研究发现四倍体葡萄中约有40%细胞中的染色体被诱导加倍，而剩余的细胞均表现正常，故被称为“嵌合体”。下列有关叙述正确的是(　　)
A．上述秋水仙素的作用是促进染色体多次复制
B．“嵌合体”的每个染色体组中含有38条染色体
C．“嵌合体”的体细胞中可能含有2、4或8个染色体组
D．“嵌合体”与二倍体杂交获得的三倍体可利用种子繁殖
【答案】　C
【解析】　秋水仙素作用于细胞分裂前期，作用是抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍，A错误；葡萄是二倍体，染色体数目是38条，一个染色体组中的染色体数目是19条，B错误；“嵌合体”中有的细胞是表现正常的体细胞，有的是染色体加倍的细胞，染色体加倍的细胞如果处于有丝分裂的后期，就可能含8个染色体组，C正确；“嵌合体”与二倍体杂交获得的三倍体，减数分裂时联会紊乱，不能形成正常的配子，不可利用种子繁殖，D错误。
2．玉米(2n＝20)种群中偶尔会出现三体植株(2号染色体有3条)，在减数分裂过程中，这3条染色体中的任意两条移向细胞一极，剩余一条移向细胞的另一极，其他染色体正常分离。下列有关三体玉米的叙述，正确的是(　　)
A．三体玉米植株的体细胞中含有3个染色体组
B．三体玉米植株的出现是基因重组的结果
C．三体玉米植株的细胞中最多有21条染色体
D．三体玉米植株测交，子代出现三体植株的概率为1/2
【答案】　D
【解析】　该三体玉米植株是由2号染色体多出一条，变成3条引起的，属于染色体数目变异，体细胞含有2个染色体组，仍然属于二倍体，A、B错误；该三体玉米植株体细胞中含有21条染色体，在有丝分裂后期，着丝粒分开，姐妹染色单体分离，染色体数加倍，此时染色体数目最多，因此三体玉米植株的细胞中最多有42条染色体，C错误；三体植株在减数分裂过程中，这3条染色体的任意两条向细胞一极移动，剩余一条移向细胞另一极，细胞中其他染色体正常分离，因此产生正常配子和多出一条染色体的配子比例为1∶1，测交后代产生正常植株和三体植株的比例也是1∶1，即子代出现三体植株的概率为1/2，D正确。
3．罗汉果甜苷具有重要的药用价值，它分布在罗汉果的果肉、果皮中，种子中不含这种物质，而且有种子的罗汉果口感很差。为了培育无子罗汉果，科研人员先利用秋水仙素处理二倍体罗汉果，诱导其染色体数目加倍，得到如表所示结果。分析回答下列问题：
处理 秋水仙素浓度(%) 处理数(株) 处理时间(d) 成活率(%) 变异率(%)
滴芽尖生
长点法 0.05 30 5 100 1.28
0.1 86.4 24.3
0.2 74.2 18.2
(1)在诱导染色体数目加倍的过程中，秋水仙素的作用是__________ ______________________________。选取芽尖生长点作为处理的对象，理由是______________________________________________。
(2)上述研究中，自变量是__________________________________，因变量是_____________________________________________。
研究表明，诱导罗汉果染色体数目加倍最适宜的处理方法是______　___________________________________________________________。
(3)鉴定细胞中染色体数目是确认罗汉果染色体数目加倍的最直接的证据。首先取变异植株幼嫩的芽尖，再经固定、解离、______________和制片后，制得鉴定植株芽尖的临时装片。最后选择处于____________的细胞进行染色体数目统计。
(4)获得了理想的变异株后，要培育无子罗汉果，还需要继续进行的操作是________________________________________________________ ___________________________________________________________。
【答案】　(1)抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成　芽尖生长点细胞分裂旺盛，易变异
(2)秋水仙素的浓度　处理植株的成活率和变异率　以0.1%的秋水仙素滴芽尖生长点
(3)漂洗、染色　有丝分裂中期
(4)用四倍体罗汉果与二倍体罗汉果杂交，获得三倍体无子罗汉果
【解析】　(1)秋水仙素的作用是抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，复制后的染色体不能移向细胞两极而是保留在同一细胞中。选取芽尖生长点作为实验材料的原因是这些部位的细胞分裂旺盛。(2)分析表格，可推知该实验的自变量是秋水仙素溶液浓度；因变量是处理植株的成活率和变异率。用0.1%的秋水仙素溶液处理芽尖生长点，幼苗成活率和变异率均较高，适于诱导染色体加倍。(3)鉴定细胞中染色体数目需用到观察有丝分裂实验的知识，其步骤是固定、解离、漂洗、染色、制片、观察。有丝分裂过程中染色体最清晰的时期是中期。(4)若要培育无子罗汉果，可参考培育三倍体无子西瓜的方法。
课时小结

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