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2019-2020年高中生物《5.2 染色體變異》學(xué)案（2）新人教版必修2 教學(xué)目標(biāo)　1.了解染色體變異在育種上的應(yīng)用。2.理解單倍體育種和多倍體育種的方法、原理。3.進(jìn)行低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)。 一、多倍體育種、單倍體育種 1．多倍體育種 (1)方法：目前最常用且最有效的方法是用____________處理________________或________。 (2)原理：當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時(shí)，能夠抑制________________，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)________________加倍。 (3)過程：萌發(fā)的________________染色體數(shù)目加倍__________植株。 2．單倍體育種 (1)過程：花藥____________植株正常純合子新品種。 (2)優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短____________，后代都是____________。 3．兩種育種方式的比較 方式 多倍體育種 單倍體育種 原理 兩者都是利用染色體數(shù)目變異的原理。不同的是，多倍體育種是使染色體以染色體組的形式成倍增加；單倍體育種是使染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍減少，再加倍后獲得純種 常用方法 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗(或低溫誘導(dǎo)，使植物染色體數(shù)目加倍) 花藥離體培養(yǎng)，然后進(jìn)行人工誘導(dǎo)染色體加倍(秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗、低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目加倍)，形成純合子 優(yōu)點(diǎn) 器官大，營(yíng)養(yǎng)成分含量高 明顯縮短育種年限 缺點(diǎn) 適用于植物，在動(dòng)物方面難以開展；發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低 技術(shù)復(fù)雜，需與雜交育種結(jié)合；單倍體一般不育 實(shí)例 三倍體西瓜、甜菜 抗病植株的快速培育 4.關(guān)于三倍體無(wú)子西瓜培育過程的幾個(gè)問題 (1)關(guān)于兩次傳粉：第一次傳粉是雜交得到三倍體種子，第二次傳粉是為了刺激子房發(fā)育成果實(shí)。 (2)為何不以二倍體西瓜為母本？ 如果以二倍體西瓜作為母本，四倍體西瓜作為父本，也能得到三倍體種子，但這種三倍體種子結(jié)的西瓜，因珠被發(fā)育成厚硬的種皮，達(dá)不到“無(wú)子”的目的。 (3)用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗。因?yàn)槊劝l(fā)的種子、幼苗具有分生能力，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，用秋水仙素處理后可達(dá)到使產(chǎn)生的新細(xì)胞染色體數(shù)目加倍的目的。 (4)秋水仙素處理后，分生組織分裂產(chǎn)生的莖、葉、花染色體數(shù)目加倍，而未處理的(如根部)細(xì)胞染色體數(shù)仍為二倍體。 (5)四倍體植株上結(jié)的西瓜，種皮和瓜瓤為四倍體，里面的種子為三倍體。 (6)三倍體西瓜進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，由于同源染色體無(wú)法正常聯(lián)會(huì)或聯(lián)會(huì)紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。 二、實(shí)驗(yàn)：低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化 1．實(shí)驗(yàn)原理：用低溫處理植物____________細(xì)胞，能夠抑制____________的形成，以致影響染色體被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成2個(gè)子細(xì)胞，于是，植物細(xì)胞染色體數(shù)目發(fā)生變化。 2．各試劑的作用 (1)卡諾氏液：________________； (2)95%酒精：______________________________________； (3)解離液：使組織中的細(xì)胞________________； (4)清水：洗去__________，防止______________，便于染色； (5)改良苯酚品紅染液：使________________著色，便于觀察染色體(質(zhì))的形態(tài)、數(shù)目、行為。 3．步驟：根尖培養(yǎng)→________→____________→觀察。 4．與秋水仙素相比，____________容易創(chuàng)造和控制，成本低、對(duì)人體________、易于________。但通過顯微鏡觀察時(shí)，只能觀察到染色體數(shù)目的增加，增加的具體數(shù)目不容易確定。 5．拓展 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么先培養(yǎng)出根尖后再低溫誘導(dǎo)？能否直接誘導(dǎo)洋蔥鱗片葉？ 因?yàn)槲撮L(zhǎng)出根尖前施予低溫不利于其生出不定根。不可直接誘導(dǎo)洋蔥鱗片葉，因?yàn)檫@種葉的細(xì)胞已分化，不會(huì)再進(jìn)行有絲分裂。 (2)低溫誘導(dǎo)的植物染色體數(shù)目變化情況是怎樣的？ ①若低溫誘導(dǎo)植物的萌發(fā)的種子或幼苗，則整個(gè)植株的染色體數(shù)目均加倍。 ②若低溫誘導(dǎo)植物正在生長(zhǎng)發(fā)育的某一器官的部分細(xì)胞，則由這一器官的部分細(xì)胞發(fā)育而成的結(jié)構(gòu)的染色體數(shù)目加倍。 課時(shí)訓(xùn)練 1．單倍體育種可以明顯地縮短育種年限，原因是 (　　) A．單倍體雜交后代不發(fā)生性狀分離 B．單倍體經(jīng)染色體加倍后自交后代不發(fā)生性狀分離 C．單倍體高度不育，不發(fā)生性狀分離 D．單倍體育種免去了費(fèi)時(shí)的雜交程序 2．已知某小麥的基因型是AaBbCc，三對(duì)基因分別位于三對(duì)同源染色體上，利用其花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，獲得N株小麥，其中基因型為aabbcc的個(gè)體約占 (　　) A．N/4 B．N/8 C．N/16 D．0 3．馬(2N＝64)和驢(2N＝62)雜交形成的騾子是高度不育的，原因是 (　　) A．馬和驢的染色體不能共存 B．染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化 C．減數(shù)分裂中同源染色體聯(lián)會(huì)紊亂 D．馬和驢的遺傳物質(zhì)有本質(zhì)區(qū)別 4．將二倍體玉米的幼苗用秋水仙素處理，待其長(zhǎng)成后用其花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)得到了新的植株。下列有關(guān)新植株的敘述，正確的一組是 (　　) ①是單倍體?、隗w細(xì)胞內(nèi)沒有同源染色體?、鄄荒苄纬煽捎呐渥印、荏w細(xì)胞內(nèi)有同源染色體?、菽苄纬煽捎呐渥印、蘅赡苁羌兒献右部赡苁请s合子?、咭欢ㄊ羌兒献印、嗍嵌扼w A．④⑤⑦⑧ B．①④⑤⑥ C．①②③⑥ D．①④⑤⑦ 5．遺傳學(xué)檢測(cè)兩個(gè)人的體細(xì)胞中兩種基因組成，發(fā)現(xiàn)甲為AaB，乙為AABb。對(duì)于甲缺少一個(gè)基因的原因分析，錯(cuò)誤的是 (　　) A．染色體結(jié)構(gòu)變異 B．染色體數(shù)目變異 C．基因突變 D．可能是男性 能力提升 6．下列關(guān)于二倍體、單倍體和多倍體的說法中，錯(cuò)誤的是 (　　) A．水稻(2n＝24)一個(gè)染色體組有12條染色體，水稻基因組是測(cè)定12條染色體的DNA全部堿基序列 B．普通小麥的花藥離體培養(yǎng)后，長(zhǎng)成的植株細(xì)胞中含三個(gè)染色體組，但不是三倍體 C．單倍體幼苗用秋水仙素處理得到的植株，不一定是純合的二倍體 D．人工誘導(dǎo)多倍體的惟一方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 7．下圖為利用純合高稈(D)抗病(E)小麥和純合矮稈(d)易染病(e)小麥快速培育純合優(yōu)良小麥品種矮稈抗病小麥(ddEE)的示意圖，有關(guān)此圖敘述不正確的是 (　　) A．圖中進(jìn)行①過程的主要目的是讓控制不同優(yōu)良性狀的基因組合到一起 B．②過程中發(fā)生了非同源染色體的自由組合 C．實(shí)施③過程依據(jù)的主要生物學(xué)原理是細(xì)胞增殖 D．④過程的實(shí)施中通常用一定濃度的秋水仙素處理 8．有關(guān)“低溫誘導(dǎo)大蒜根尖細(xì)胞染色體加倍”的實(shí)驗(yàn)，正確的敘述是 (　　) A．可能出現(xiàn)三倍體細(xì)胞 B．多倍體細(xì)胞形成的比例常達(dá)100% C．多倍體細(xì)胞形成過程無(wú)完整的細(xì)胞周期 D．多倍體形成過程增加了非同源染色體重組的機(jī)會(huì) 9.某二倍體植物的體細(xì)胞中染色體數(shù)為24，基因型為AaBb。請(qǐng)根據(jù)下圖完成問題： (1)圖中A所示的細(xì)胞分裂方式主要是_____________________________________。 (2)產(chǎn)生的花粉?；蛐陀衉_________種，由花粉粒發(fā)育成的單倍體有哪幾種基因型？_____________________________________________________________________。 (3)若C處是指用秋水仙素處理，則個(gè)體①的體細(xì)胞中含染色體____條，它是純合子還是雜合子？ ______________。 (4)若該植物進(jìn)行自花傳粉，在形成的以個(gè)體②組成的群體中可能有幾種基因型？__________。 (5)若A表示水稻的高稈，a表示水稻的矮稈；B表示水稻的抗病基因，b表示水稻的不抗病基因，這兩對(duì)基因按自由組合定律遺傳。那么該水稻自花傳粉的后代中，矮稈抗病的個(gè)體所占比例是________。若要獲得穩(wěn)定遺傳的矮稈抗病水稻，應(yīng)讓矮稈抗病的水稻進(jìn)行自交，在自交的后代中B顯性純種的矮稈抗病水稻所占比例為__________。 (6)若要盡快獲得純種的矮稈抗病水稻，則應(yīng)采用上圖中__________(用字母表示)過程進(jìn)行育種，這種育種方法稱為____________。 10．下圖為普通小麥的形成過程示意圖，請(qǐng)根據(jù)圖示材料分析并回答以下問題： (1)二倍體的一粒小麥和二倍體的山羊草雜交產(chǎn)生甲。甲的體細(xì)胞中含有______個(gè)染色體組。由于甲的體細(xì)胞中無(wú)________，所以甲不育。 (2)自然界中不育的甲成為可育的丙的原因可能是___________________________。 (3)假如從播種到收獲種子需1年時(shí)間，且所有的有性雜交都從播種開始。理論上從一粒小麥和山羊草開始到產(chǎn)生普通小麥的幼苗至少需______年時(shí)間。 (4)從圖示過程看，自然界形成普通小麥的遺傳學(xué)原理主要是__________________。 答案 一、1.(1)秋水仙素　萌發(fā)的種子　幼苗　(2)紡錘體的形成　染色體數(shù)目　(3)種子或幼苗　多倍體 2．(1)單倍體　(2)育種年限　純合子 二、1.分生組織　紡錘體 2．(1)固定細(xì)胞形態(tài)　(2)沖洗附著在根尖表面的卡諾氏液　(3)相互分離開來　(4)解離液　解離過度 (5)染色體(質(zhì)) 3．取材　制作裝片 4．低溫條件　無(wú)害　操作 課時(shí)訓(xùn)練 1．B　[單倍體育種可以明顯地縮短育種年限，原因是該過程得到的生物個(gè)體為純合子，自交后代不發(fā)生性狀分離。] 2．D　[本題重在審題，二倍體的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，獲得的全為含一個(gè)染色體組的單倍體，不會(huì)出現(xiàn)aabbcc這樣的二倍體。若要獲得aabbcc這樣的個(gè)體，需用秋水仙素處理由abc花粉發(fā)育而來的單倍體幼苗。] 3．C　[馬和驢的染色體數(shù)目、形態(tài)和結(jié)構(gòu)有一定區(qū)別，但馬和驢的遺傳物質(zhì)并沒有本質(zhì)區(qū)別，都是以DNA作為遺傳物質(zhì)，不育的原因是聯(lián)會(huì)紊亂不能產(chǎn)生正常的生殖細(xì)胞。] 4．B　[二倍體幼苗經(jīng)秋水仙素處理后得到四倍體植株，其花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)長(zhǎng)成的植株屬于單倍體，含有兩個(gè)染色體組，即含有同源染色體，能形成可育的配子，由于不知二倍體玉米是否為純合子，因此形成的新植株可能是純合子也有可能是雜合子。] 5．C　[缺少一個(gè)基因可能是該基因在X染色體上，Y染色體上沒有相應(yīng)的基因或等位基因，也可能是染色體的缺失，還有一種可能是該細(xì)胞中缺少了一條染色體。基因突變只能改變基因的類型而不能改變基因的數(shù)目。] 6．D　[水稻是雌雄同體的生物，不存在性染色體，所以每一對(duì)染色體都是相同的，在測(cè)定基因組時(shí)只測(cè)定12條染色體即可；普通小麥?zhǔn)橇扼w，其花藥離體培養(yǎng)后，所得個(gè)體是單倍體；單倍體幼苗用秋水仙素處理得到的植株是不是純合子，主要看此單倍體中含有幾個(gè)染色體組，若含有一個(gè)染色體組，處理后是純合子，若單倍體中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上染色體組，則加倍處理后不一定是純合子；人工誘導(dǎo)多倍體的方法可以用低溫處理，也可用秋水仙素處理。] 7．C　[題中圖示單倍體育種的過程，①表示兩個(gè)親本雜交，所依據(jù)的原理是基因重組，從而使控制不同優(yōu)良性狀的基因組合到一起；②過程表示的是F1進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程，在減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體自由組合；③過程表示由花藥發(fā)育成單倍體植株的過程，此過程中不但有細(xì)胞的分裂還有細(xì)胞的分化，所依據(jù)的原理主要是細(xì)胞的全能性；④過程是誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍的過程，一般用一定濃度的秋水仙素處理。] 8．C　[用低溫處理植物分生組織細(xì)胞，能夠抑制紡錘體的形成，進(jìn)而影響染色體向兩極移動(dòng)，使細(xì)胞不能正常分裂形成兩個(gè)子細(xì)胞，導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)目加倍，形成多倍體植物，故染色體組數(shù)只能為偶數(shù)。多倍體細(xì)胞形成的原理是抑制紡錘體的形成，阻止細(xì)胞的分裂，所以細(xì)胞周期是不完整的。整個(gè)過程中不存在減數(shù)分裂，故不會(huì)出現(xiàn)非同源染色體的重組。] 9．(1)減數(shù)分裂　(2)4　AB、Ab、aB、ab (3)24　純合子　(4)9種　(5)3/16　1/2 (6)ABC　單倍體育種 解析　植物產(chǎn)生花粉或卵細(xì)胞也要經(jīng)過減數(shù)分裂，由于基因型為AaBb，所以能產(chǎn)生4種花粉，將花粉經(jīng)花藥離體培養(yǎng)產(chǎn)生的單倍體也應(yīng)該有4種基因型：AB、Ab、aB、ab?；ǚ壑腥旧w是母體細(xì)胞的一半，即12條，經(jīng)秋水仙素處理后的純合子染色體應(yīng)該為24條。基因型為AaBb的個(gè)體自交，后代應(yīng)該有9種基因型。矮稈抗病的個(gè)體基因型有兩種：aaBB和aaBb，在后代中所占比例是1/16(aaBB)＋2/16(aaBb)＝3/16。當(dāng)矮稈抗病的水稻進(jìn)行自交，純合子(aaBB)是1/3，而雜合子(aaBb)是2/3，自交的后代中B顯性純合子比例為2/31/4＝1/6，所以矮稈抗病的水稻進(jìn)行自交，后代中矮稈抗病純合子所占比例為1/3＋1/6＝1/2。 10．(1)2　同源染色體　(2)低溫等自然惡劣條件的影響，導(dǎo)致染色體數(shù)目加倍　(3)4　(4)染色體變異 解析　自然界形成二倍體普通小麥的原理是染色體變異，其原因是自然狀況下，低溫等惡劣環(huán)境導(dǎo)致染色體數(shù)目變異。