资源简介

(共32张PPT)
第五章 基因突变及其他变异
第2节 染色体变异
(第二课时 染色体数目的变异)
本节内容
人工诱导多倍体的原理及方法
低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验
多倍体育种--三倍体无子西瓜的培育
典型习题
课标要点
1.说出染色体数目变异的类型。（科学思维）
2、通过识图、辨别不同呈现形式的染色体组；理解染色体组的概念（科学思维）
3、描述并区分二倍体、多倍体、单倍体概念，并能够准确运用这些术语，阐明其对生物的影响。(生命观念、社会责任）
4.概述人工诱导多倍体的原理及方法。 （社会责任）
1.染色体数目的变异。
2.染色体组和单倍体的概念。
3.低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验。
重难点
发育
单倍体、二倍体、多倍体的区别
二倍体
多倍体
生物体
受精卵
直接发育成生物体：单倍体
雌配子
直接发育成生物体：单倍体
雄配子
①由受精卵发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体；
②而由配子直接发育来的，不管有几个染色体组，都叫单倍体 。
知识·回顾
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。
优点：
多倍体植株常常是茎秆粗壮，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。
不足：
生长慢，发育延迟，结实性差。
设疑：如何人工得到多倍体？
知识·回顾
知识·回顾
细胞分裂的后期染色体移向细胞两极的机制是什么？
（1）着丝粒一分为二
（2）纺锤丝的牵引
一、多倍体形成原因
二、人工诱导多倍体的原理及方法
低温或
秋水仙素
抑制
纺锤体
的形成
染色体不能移向细胞的两极
导致
染色体数目加倍
导致
多倍体
继续分裂
无纺缍丝牵引
染色体数加倍
染色体复制
着丝粒分裂
细胞无法正常分裂
低温诱导植物染色体数目变化
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。
2.选材
应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体加倍的情况。
探究·实践
3.步骤
（1）将蒜/洋葱在冰箱冷藏室内（4℃）放置一周。取出后将蒜/洋葱放在装满清水的容器上方，让它的底部接触水面，于室温（约25℃）培养。待蒜/洋葱长出约1cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48~72h。
（2）剪取诱导处理的根尖0.5~1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h。
（卡诺氏液：固定细胞的形态），然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。
（3）制作装片（同有丝分裂实验）
探究*实践 低温诱导植物染色体数目变化
（3）制作装片（同有丝分裂实验）
①解离
②漂洗
③染色
④制片
盐酸和酒精混合液（1：1混合），
目的是使组织中的细胞相互分离开来。
清水漂洗，目的是洗去药液，防止解离过度。
用甲紫（龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体染色。
放在载玻片上，加清水并用镊子把根尖弄碎，
盖上盖玻片，用拇指轻轻地按压盖玻片完成制片。
3.步骤
（4）观察
先用 寻找染色体形态好的分裂象；
视野中既有 ，也有 ；
确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用 观察；
低倍镜
正常的二倍体细胞
染色体数目发生改变的细胞
高倍镜
3.步骤
[正误辨析]
(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数目均已加倍。(　　)
(3)制作根尖细胞的临时装片时，制作基本步骤是解离→漂洗→染色→制片。(　　)
(4)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。
(　　)
×
×
√
×
1.实验原理
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。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂就可能发育成多倍体植株。
秋水仙素（C22H25O6N）是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。
最常用且最有效的方法
2.实验方法
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
有丝分裂前期
3.时期
人工诱导多倍体的方法
1.本实验是否温度越低效果越显著？为什么？
不是。必须为“适当低温”，以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。
2.观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？为什么？
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分裂状况。
探究 突破
3.秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后没有纺锤丝的牵引作用，因此不能将染色体拉向细胞的两极，导致细胞中的染色体数目加倍。
[归纳总结]
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
1.关于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，下列描述错误的是(　　)
A.处于分裂间期的细胞最多
B.在显微镜下可以观察到含有四个染色体组的细胞
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.低温诱导染色体数目变化与秋水仙素诱导的原理相似
对应训练
C
解析：由于分裂间期持续时间最长，故观察细胞有丝分裂时，处于分裂间期的细胞数目最多，A正确；低温可以诱导染色体数目加倍，视野中可以观察到已经被诱导加倍的细胞，细胞内有四个染色体组，B正确；细胞在解离的同时被杀死，在显微镜下不可能看到动态过程，C错误；低温与秋水仙素诱导染色体数目变化的原理都是抑制纺锤体的形成，D正确。
2．(多选)下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述，错误的是(　　 )
A．原理：低温和秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理相同，都是抑制染色体着丝粒分裂
B．解离：盐酸酒精混合液可以使蒜根尖解离
C.冲洗：用卡诺氏液固定细胞形态后，用清水冲洗2次
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，少数细胞染色体数目不变
ACD
解析：低温和秋水仙素都能抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，A错误；盐酸酒精混合液可以使蒜根尖解离，B正确；用卡诺氏液固定细胞形态后，用体积分数为95%的酒精冲洗2次，C错误；显微镜下可以看到少数细胞的染色体数目发生改变，大多数细胞染色体数目不变，D错误。
3．(多选)人们平常食用的西瓜是二倍体，籽粒多，影响口感，瓜农通过多倍体育种获得三倍体的无子西瓜。下列关于无子西瓜的培育的说法，错误的是(　　)
A.用二倍体的花粉为四倍体的植株传粉可获得三倍体的种子
B．用二倍体的花粉为三倍体的植株传粉可获得三倍体的种子
C．秋水仙素与低温使染色体数目加倍的原理不相同
D．三倍体西瓜的产生是有性生殖的结果，但本身一般不能进行有性生殖
BC
解析：用二倍体的花粉为四倍体植株传粉可获得三倍体的种子，A正确；三倍体的植株在减数分裂时联会紊乱，不能产生正常的配子，因此该植株不会形成种子，B错误；秋水仙素与低温使染色体数目加倍的原理都是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，C错误；三倍体西瓜是二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交产生的，是有性生殖的结果，但是三倍体西瓜本身有三个染色体组，在减数分裂形成配子时，会发生联会紊乱，不能进行有性生殖，D正确。
雌蕊子房
果皮
胚珠
珠被
种皮
卵细胞（1个）+ 精子（1个）
极核（2个）+ 精子（1个）
受精卵
胚
受精极核
胚乳
种子
果实
知识·回顾
被子植物的双受精过程
子房壁
母本的体细胞发育而来
2N
4N
三倍体西瓜种子
秋水仙素处理幼苗
2N
2N
♀
♂
3N
2N
第一年
第二年
种植
种植
传粉
传粉刺激
果实发育
3N
果皮、种皮4N
染色体联会紊乱
无生殖细胞形成
实例：多倍体育种--三倍体无子西瓜的培育P91
自然长成
1、为什么用一定浓度的秋水仙素滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？
：
无籽西瓜的培育——多倍体育种
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
芽尖细胞有丝分裂旺盛，用秋水仙素作用于正在有丝分裂的细胞时，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。
多倍体育种的原理
染色体(数目)变异
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？
：
无籽西瓜的培育——多倍体育种
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
杂交可获得三倍体植株。
多倍体产生的途径有：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
：
无籽西瓜的培育——多倍体育种
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
三倍体植株不能进行正常的减数分裂，一般情况下不能形成配子，也有可能形成正常的卵细胞。
3、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。
无籽西瓜的培育——多倍体育种
3、无子西瓜每年都要制种，很麻烦，有没有别的替代方法？
：
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
1.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。
2.利用生长素或生长素类似物处理未受粉的雌蕊，促进子房发育成无子果实。
5、四倍体植株上结的西瓜是无子西瓜吗？
：
无籽西瓜的培育——多倍体育种
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
四倍体植株上结的西瓜是含有三倍体种子的有子西瓜。
三倍体植株结的西瓜是无子西瓜。
6、两次传粉的目的？
：
无籽西瓜的培育——多倍体育种
无子西瓜的培育
二倍体
杂交
三倍体
第一年
第二年
四倍体
二倍体
♀
♂
联会紊乱
第一次传粉：获得三倍体种子
第二次传粉：促进子房发育成果实
同源多倍体
2N
4N
第一年
7.处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？
秋水仙素处理后的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。
2N
母本
父本
无籽西瓜的培育
2N
第一年
2N
4N
果皮____
种子的胚____
种皮____
4N
3N
4N
8.为什么要用四倍体植株做母本？
①（如做父本）多倍体花粉可育低；
②做母本种子产量高;
③种皮薄，利于播种
无籽西瓜的培育
假授粉
3N
2N
母本
父本
果皮____
3N
①三倍体植株不能进行正常的
减数分裂形成生殖细胞，
因此不能形成种子。
（5）三倍体西瓜为什么没有种子？
真的一颗没有吗？
联会紊乱
②并不是绝对一颗种子都没有，
其原因是在进行减数分裂时，
有可能形成正常的卵细胞。
无籽西瓜的培育
异源二倍体
N1+N2=63
（不可育）
N1=32
N2=31
马2N1=64
驴2N2=62
异源二倍体
异源二倍体：
两个染色体组来自不同物种，联会紊乱，不可育。
实例1：普通小麦的形成过程
这里的A、B、D代表的是染色体组，而不是基因。
异源二倍体幼苗如何处理使其可育？
秋水仙素处理
异源多倍体育种
实例2：八倍体小黑麦的培育过程
第1步：杂交
异源四倍体（4N）
（ABDR）
第2步：染色体加倍
注意：这里的A、B、D、R代表的是染色体组，而不是基因。所以，异源四倍体（ABDR）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）
秋水仙素处理
异源多倍体育种
由于原始生殖细胞中有3套非同源染色体，减数分裂时会出现联会紊乱，不能形成可育的配子。所以三倍体的生物一般不可育。
多倍体形成原因（以三倍体和四倍体为例）
联会紊乱
知识·拓展

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