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第5章遗传信息的改变第2课时染色体数目变异(二)及非整倍性变异第5章遗传信息的改变1．通过探究实验，进一步理解多倍体形成的原因。2．以无子西瓜为例，阐明多倍体的一般育种流程。3．概述单倍体的概念，掌握单倍体育种的方法。4．了解非整倍性变异的概念及应用。5．归纳比较常见的生物育种方法，学会辨别和选取方法。一、探究低温对植物染色体数目变异的影响1．作出假设：低温能引起染色体数目变异。2．设计实验(1)选择细胞__________的实验材料，分成不同的组。(2)实验组进行低温处理，对照组放在室温下，一定时间后，观察不同组细胞中____________变化情况。分裂旺盛染色体数目二、多倍体育种与单倍体育种1．多倍体(1)人工诱导多倍体的方法：低温处理法、温度激变法、____________。(2)应用：多倍体育种，如无子西瓜的培育。2．单倍体(1)概念：体细胞中含有本物种______染色体数目的个体。化学诱变法配子(2)类型：____________和多元单倍体。(3)特点：与正常植株相比，植株______，生活力较弱，且往往表现出__________，结实率较低。(4)形成__________培养诱发孤雌生殖(5)实践应用：利用单倍体植株培育新品种。①方法：花药――→离体培养____________――→人工诱导染色体加倍正常纯合体。②优点：能明显______育种年限。单元单倍体较小高度不育花药离体单倍体植株缩短三、非整倍性变异1．含义：在染色体正常数目的基础上增加或减少了一条或几条染色体。2．结果：引起生物______改变，甚至导致生物体死亡。3．应用：染色体工程。性状判一判(1)单倍体生物的子代不发生性状分离。()(2)含有三个染色体组的个体就是三倍体。()××分析：由受精卵发育而来的，体细胞中含有三个染色体组的个体才是三倍体，若是由配子发育而来的个体则称为单倍体。(3)秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。()(4)单倍体的体细胞中不存在同源染色体。()√×分析：二倍体植物经秋水仙素处理后成为四倍体，其单倍体中则含有同源染色体。实验：探究低温对植物染色体数目变异的影响1．实验原理：低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，结果植物细胞染色体数目发生变化。2．以洋葱根尖为实验材料设计的具体实验步骤洋葱根尖的培养及诱导培养方法：将洋葱（或大葱、大蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面诱导时间：待洋葱长出1cm左右的不定根时诱导措施：将整个装置放入冰箱的低温室（4℃），诱导培养36h↓取材及固定取材：剪取诱导处理的根尖约0．5～1cm固定：放入卡诺氏液中浸泡0．5～1h，以固定细胞的形态冲洗：用体积分数为95%的酒精冲洗2次↓制作装片：包括解离、漂洗、染色和制片，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同↓观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。视野中既有二倍体细胞，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↓结论：适当低温可以诱导细胞中染色体数目加倍3．上述实验中几种溶液的作用(1)卡诺氏液：固定细胞的形态。(2)改良苯酚品红染液：细胞核染色，便于观察染色体的形态。除此之外，醋酸洋红或龙胆紫都是碱性染料，都可使染色体着色。(3)15%的盐酸溶液：解离、使细胞分散开。(4)95%的酒精：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，还可与15%的盐酸溶液混合解离、分散细胞。1．为了观察到低温诱导植物染色体数目变化，制作洋葱根尖细胞分裂临时装片的程序是()A．选材―→固定―→解离―→漂洗―→染色―→制片B．选材―→解离―→固定―→漂洗―→染色―→制片C．选材―→解离―→漂洗―→固定―→染色―→制片D．选材―→固定―→解离―→染色―→漂洗―→制片解析：选A。制作洋葱根尖细胞分裂临时装片的程序是选材―→固定―→解离―→漂洗―→染色―→制片。2．科研人员围绕培育四倍体草莓进行了探究，实验中，每个实验组选取50株草莓幼苗，以秋水仙素溶液处理它们的幼芽，得到如图所示结果，下列相关说法错误的是()A．实验原理是秋水仙素能够抑制纺锤体的形成进而诱导形成多倍体B．自变量是秋水仙素浓度和处理时间，所以各组草莓幼苗数量应该相等C．由实验结果可知用质量分数为0．2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗1天最容易成功D．判断是否培育出四倍体的简便方法是让四倍体草莓结出的果实与二倍体结出的果实比较解析：选D。秋水仙素处理萌发的幼苗，能诱导染色体数目加倍，原理是秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，A正确；据图分析，实验的自变量是秋水仙素浓度和处理时间，因变量是多倍体的诱导率，实验过程中各组草莓幼苗数量应该相同，排除偶然因素对实验结果的影响，B正确；由图中信息可知，秋水仙素浓度和处理时间均影响多倍体的诱导率，并且用0．2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗1天，诱导率较高，C正确；让四倍体草莓结出的果实与二倍体草莓结出的果实比较并不能准确判断，因为草莓果实的大小受到外界环境等多种因素的影响；鉴定四倍体草莓的方法之一是观察细胞中的染色体数，最佳时期为中期，染色体的形态、数目最清晰，D错误。多倍体育种与单倍体育种1．单倍体、二倍体和多倍体的辨别一看发育起点；二看体细胞中含有几个染色体组。(1)配子――→发育单倍体(2)受精卵――→发育二倍体或多倍体2．单倍体育种(1)原理：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，然后再加倍，从而获得纯种。(2)过程：抗病高产植株(aaBB)的选育3．多倍体育种(1)原理：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。(2)过程：(以三倍体无子西瓜的获得为例)染色体变异导致不育的原因(1)若多元单倍体、多倍体的染色体组数为奇数，此种情况下有同源染色体，但减数分裂时会发生联会紊乱而不能产生正常配子，导致不育。(2)单元单倍体只有一个染色体组，此种情况下无同源染色体，减数分裂时无法联会而不能形成正常配子，导致不育。1．下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述中，错误的是()A．一个染色体组中不含同源染色体B．由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的叫二倍体C．含一个染色体组的个体是单倍体，单倍体不一定含一个染色体组D．由六倍体普通小麦花药离体培育出来的个体是三倍体解析：选D。染色体组是由一组非同源染色体组成的；由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体，而由配子发育而来的个体，体细胞中不管含有几个染色体组都是单倍体，所以由六倍体普通小麦花药离体培育出来的个体为单倍体。2．如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，下列有关此育种方法的叙述，错误的是()A．过程①可使育种所需的优良基因由亲本进入F1B．过程②为减数分裂C．过程③是利用组织培养技术获得单倍体幼苗D．过程④必须使用秋水仙素处理解析：选D。过程①是杂交，通过基因重组使优良的性状集中到同一个体上；过程②是通过减数分裂产生配子；过程③是对花药的离体培养；过程④为人工诱导染色体加倍，除秋水仙素外，低温也可达到诱导染色体加倍的目的。3．如图表示无子西瓜的培育过程，下列相关叙述中错误的是()二倍体西瓜幼苗――→秋水仙素四倍体（♀）二倍体（♂）―→三倍体（♀）二倍体（♂）―→无子西瓜A．无子西瓜比普通西瓜品质好，产量高B．四倍体植株所结的西瓜种子即为三倍体种子C．无子西瓜培育过程中，以二倍体西瓜作母体，四倍体西瓜作父本，可以得到同样的结果D．培育无子西瓜通常需要年年制种，用植物组织培养技术可以快速进行无性繁殖解析：选C。无子西瓜的培育过程中，如果以二倍体西瓜作母本、四倍体西瓜作父本，则得到的三倍体种子所结西瓜的珠被发育成厚硬的种皮，不能达到“无子”的目的。因无子西瓜是三倍体，不能自己繁殖后代，因此需年年制种，但可以通过植物组织培养技术来快速繁殖。关于无子西瓜培育过程中的四个易错点(1)两次传粉第一次传粉是为了进行杂交获得三倍体种子第二次传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实(2)秋水仙素处理后，新产生的茎、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。(3)四倍体植株上结的西瓜，种皮和瓜瓤为四个染色体组，而种子的胚为三个染色体组。(4)三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。常见的育种方法及育种方式的选择1．常见的育种方法步骤与原理(1)杂交育种：选择育种材料(具有所需优良性状的不同品种)→杂交形成所需优良性状基因组合的杂合体→自交、筛选获得多种优良性状的新品种。育种原理为基因重组，发生的时间是减数第一次分裂时期。(2)诱变育种：选择育种材料(具有某些优良性状，但部分性状需要改良的品种)→通过理化因素诱变→自交多代获得新品种。育种原理是基因突变，主要发生在DNA复制时。(3)基因工程育种：选择育种材料(待改良的品种及目的基因来源)→通过基因工程将目的基因导入待改良品种的细胞→培育获得符合要求的新品种。变异类型为基因重组。(4)单倍体育种：通过杂交、诱变或基因工程获得需要纯化的杂合体→花药离体培养获得单倍体幼苗→利用秋水仙素处理幼苗使染色体数目加倍得到纯合植株→筛选得到所需的纯合植株。变异类型为基因重组(或人工诱变)和染色体变异。(5)多倍体育种：用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使染色体数目加倍。变异类型为染色体变异。2．各种育种方法的重要优缺点(1)杂交育种：操作简便，但周期长。(2)单倍体育种：育种周期短，但技术要求高。(3)诱变育种：可以产生新性状，但概率较低。(4)多倍体育种：果实大，茎秆粗壮，有机物含量高，但由于结实率较低，故并不适用于以获得种子为目的的植物。3．根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法(1)集中不同亲本的优良性状：①一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；②需要缩短育种年限(快速育种)时，选择单倍体育种。(2)培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。(3)提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。(4)若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。(5)实现定向改变现有性状——基因工程育种。(6)若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯)，则不需要培育成纯种，只要出现该性状即可。1．将①、②两个植株杂交，得到③，将③再做进一步处理，如图所示。下列分析错误的是()A．由③到⑦过程发生了等位基因的分离、非等位基因的自由组合B．获得④和⑧植株的原理不同C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4D．图中各种筛选过程利用的原理相同解析：选D。③到⑦过程要进行减数分裂产生花粉，所以该过程发生等位基因的分离和非等位基因的自由组合；③到④是诱变育种，原理是基因突变；而③到⑧是多倍体育种，原理是染色体变异；若③的基因型为AaBbdd，则其自交后代只有纯合体才能稳定遗传，纯合体的概率是1/2×1/2×1＝1/4。根据育种流程图来辨别育种方式(1)杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。(2)诱变育种：涉及诱变因素，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。(3)单倍体育种：常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体数目加倍，形成纯合体。(4)多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。(5)基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。2．下图表示利用某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，据图分析错误的是()A．过程Ⅵ是用秋水仙素处理正在萌发的种子B．培育品种⑥的最简捷的途径是Ⅰ→ⅤC．通过Ⅲ→Ⅵ过程育种的原理是染色体变异D．通过Ⅱ→Ⅳ过程育种最不容易达到目的解析：选A。图中Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ过程是单倍体育种，原理是染色体变异，由于单倍体高度不育，不能形成种子，所以Ⅵ是用秋水仙素处理幼苗，A错误，C正确；Ⅰ→Ⅴ是杂交