染色体变异在育种上的应用第二课时教案

课时2

染色体变异及育种

一、高考要求与解读

具

体

内

容

标

准

简述染色体结构变异和数目变异

学

习

要

求

①简述染色体结构变异的类型；②举例说出染色体结构变异

③简述染色体数目变异的概念含义；④举例说出染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的概念含义及其相互区别

①简述多倍体育种的原理、方法及特点；②举例说出多倍体育种在生产中的应用；③简述单倍体育种原理、方法和特点；④举例说出单倍体育种在生产中的应用；⑤简述诱变育种原理、方法和特点；

⑥举例说出诱变育种在生产中的应用

搜集生物变异在育种上应用的事例

解读：染色体结构的变异是作为了解层次的学习内容，要让学生明了研究染色体结构的变异既可以为生产实践服务，也可以为人类健康服务。染色体数目的变异中有关概念、在育种上的应用属于重点内容。综合比较几种育种方法。

二、教材分析

教师在教学中要注意处理好抽象概念与形象教学的关系，重视如染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等概念的教学，利用直观教学手段突破教学难点。变异的概念含义及发生原因是本部分内容的重点，教学中可以通过对遗传知识的复习加以演绎归纳得出。

分析2008～2011年江苏高考试题，08年考了1个单选，09年考了1个简答，10年考了两个单选，11年考了1个多选，从考查内容来看，08-10年考的均是育种方式的对比，11年考的是变异的类型及原因，综合来看生物的变异常与育种结合进行考查，并以某一作物育种为背景，综合考查诱变育种、杂交育种、单倍体和多倍体育种、基因工程育种、细胞工程育种的区别与联系。

本部分知识与前面有丝分裂、减数分裂，与同源染色体的概念，与后面生物的育种联系密切，与人类遗传病联系密切。

三、教学设计建议

教学中建议选择采用下列教学策略：（1）以识别图形、设置问题、小组讨论等方式理解染色体组的概念要义；（2）通过具体实例、概念的对比辨析，理解单倍体、二倍体和多倍体之间的关系；（3）用事例、图解和图表的形式引导学生学习多倍体育种和单倍体育种。

四、教学过程

（一）基础知识回顾

1、染色体变异的概念：在自然条件和人为条件改变的情况下，染色体_____的改变和染色体______的增减而导致生物______的变异。染色体变异常常可以通过

观察到。

2、染色体的结构变异主要起因于

以及断裂后的片段

，包括

、

、

、

4种类型。染色体结构发生的改变，都会使染色体上的基因的

或

发生改变，从而导致性状的改变。

3、染色体数目的变异可以分为

和

非整倍性变异是指在正常的染色体组中

或

了

或

的染色体。

4、染色体组：细胞中的一组________染色体，它们在_____和______上各不相同，但是携带着控制

1

生物生长发育的_________，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。

5、整倍性变异是指细胞内染色体数目以

的形式成倍地增加或减少。

二倍体：由

发育而成，

细胞中含有

个染色体组的个体，包括几乎全部动物和过半数的高等植物。

多倍体：①概念由

发育而来，体细胞中含

染色体组的个体。其中，体细胞中含有三个染色体组的叫做

，含有四个染色体组的叫做

。例如，

是三倍体，

是四倍体。②分布：在植物中常见，在动物中极少见。

单倍体：概念：体细胞中含有染色体数目等于

的个体

6、多倍体育种

①多倍体特点：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎杆

，叶片、果实和种子都

，

等营养物质含量丰富。

②多倍体形成：可自然形成，也可通过 形成。

③多倍体育种原理： ④目前常用且最有效的人工诱导多倍体形成的方法：用 处理 或 。

⑤秋水仙素的作用机理：当秋水仙素作用于 的细胞时，能够 的形成，导致 ，从而引起细胞内 。

7、单倍体育种

①单倍体植株特点：与正常植株相比，植株长得

，且

。

②单倍体育种原理： ③育种过程：育种工作者常常采用 的方法获得 ，然后经过 使 ，重新恢复到 ④单倍体育种优点：A ;B 。

（二）案例背景

案例背景1：以袁隆平事迹材料引入

案例背景2：以三倍体无子西瓜、三倍体香蕉、多倍体草莓图片引入

案例背景3：问题引入

案例背景4：

（三）导学提纲

读书填空1：染色体变异的概念：在自然条件和人为条件改变的情况下，染色体_____的改变和染色体______的增减而导致生物______的变异。染色体变异常常可以通过

观察到。

补充材料1：几种染色体结构变异类型的概念

缺失：指一条染色体断裂而失去一个片段，这个片段上的基因也随之丢失。

如：在人类遗传中,第

号染色体部分缺失导致

. 重复：一条染色体的断裂片段接到同源染色体的相应部位，结果后者就有一段重复基因。

例如:果蝇的棒状眼。

倒位：一条染色体断裂片段颠倒180°重新连接。

例如：人9号染色体倒位→习惯性流产

易位：染色体发生断裂，断裂片段接到非同源染色体上的现象。

例如：人22号和14号染色体易位→白血病

自主讨论1：染色体结构变异的类型、原因、实质，对生物一般是有害还是有利的？染色体变异有没有导致基因本质的改变？

2

读书填空2：染色体数目的变异可以分为

和

非整倍性变异是指在正常的染色体组中

或

了

或

的染色体。

例如：21三体综合征（先天智力障碍）常染色体变异,比正常人多了一条21号染色体；性腺发育不良综合征：为性染色体变异，女性只含一条X染色体。（可参考苏教版86-87页内容）

读书填空3：染色体组：细胞中的一组________染色体，它们在_____和______上各不相同，但是携带着控制生物生长发育的_________，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。

自主讨论2:比较二倍体、多倍体和单倍体

项目

来源

染色体组数

实例

特点

人工培育方法及原理

//////

二倍体

植株茎秆粗壮，叶片、种子和果实都比较大；糖类、蛋白质等营养物质的含量增加。

多倍体

单倍体

（四）内容归纳

拓展深化1：列表对比可遗传变异的三种来源

拓展深化2：列表比较阐明杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种(转基因植物、转基因动物、转基因微生物)、植物体细胞杂交育种、植物的微型繁殖、脱毒植物、人工种子的培育、克隆动物、试管动物等的培育原理、基本方法、过程、优点和缺点各是什么？

拓展深化3：三倍体无籽西瓜的培育的原理、培育过程、三倍体植株是否可育？三倍体西瓜为什么无子？分析四倍体植株所结西瓜果皮细胞、胚细胞、胚乳细胞、三倍体植株所结西瓜果皮细胞分别含几个染色体组? （五）典型例题

1．(2009·江苏)在细胞的分裂过程中出现了甲、乙2种变异，甲图中英文字母表示染色体片段。下列有关叙述正确的是(

)

①甲图中发生了染色体结构变异，增加了生物变异的多样性

②乙图中出现的这种变异属于染色体

3

变异

③甲、乙两图中的变化只会出现在有丝分裂过程中

④甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验

A．①②③

B．②③④

C．①②④

D．①③④

解析：本题考查染色体变异的有关知识。甲图中为染色体结构变异—倒位，乙图为染色体数目变异。两种变异都既可能发生于有丝分裂过程中又可能发生于减数分裂过程中，均可用显微镜观察检验。

答案：C 2．( 多选)下列对于遗传和变异的认识错误的是(

)

A．基因自由组合定律的实质是：F1产生配子时，等位基因分离，非等位基因自由组合

B．非同源染色体之间染色体片段的筛选换属于染色体变异

C．基因型为Dd的豌豆经减数分裂会产生雌雄各两种配子，雌雄配子的比例为1∶1 D．利用八倍体小黑麦的花药组织培养出来的植株是四倍体

解析：自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。豌豆的雄配子数量远多于雌配子。八倍体小黑麦的花药组织培养出来的植株是单倍体。B项变异属于染色体易位。

答案：ACD 3．下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述中，不正确的是(

) A．一个染色体组中不含同源染色体

B．由受精卵发育的个体，体细胞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．人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

解析：一个染色体组是一组非同源染色体，所以不含同源染色体。如果是马铃薯(四倍体)配子形成的单倍体就有两个染色体组。人工诱导多倍体还可以使用低温诱导的方法进行。

答案：D 4．(2010·济南模拟)对下列有关形成原理或技术的叙述，正确的是(

) A．培育无子西瓜是利用单倍体育种原理

B．“抗虫棉”的获得是利用杂筛选育种的原理

C．“太空椒”的获得主要利用了基因突变原理

D．培育青霉素高产菌株是利用了基因工程技术

解析：此题考查培育优良品种的生物学技术。培育无子西瓜是利用多倍体育种原理；“抗虫棉”的获得是利用了基因工程技术；培育青霉素高产菌株是利用了诱变育种原理；“太空椒”是运用航天技术将种子带入太空中，使种子在“微重力”的环境中发生基因突变，然后返回地面种植培育而成的。

答案：C 6．右图示意某生物细胞的减数分裂时，两对联会的染色体之间出现异常的“十字型结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。据此所作推断中，错误的是(

)

A．此种异常源于染色体的结构变异

4

B．该生物产生的异常配子很可能有HAa或hBb型

C．该生物基因型为HhAaBb，一定属于二倍体生物

D．此种异常可能会导致生物体育性下降

解析：分析图象可知，左边的两条染色体和右边的两条染色体各为一对同源染色体，两对联会的染色体之间出现异常的“十字型结构”现象的原因是两对染色体之间出现易位，属于染色体结构变异。基因型为HhAaBb的生物，可能是四倍体产生的单倍体，不一定是二倍体。由于该种变异会导致异常配子的产生，因此生物体育性会下降。

答案：C

7．（多选）低温和秋水仙素均可诱导染色体数目变化，前者处理优越于后者处理，具体表现在(

)

A.低温条件易创造和控制

B.低温条件创造所用的成本低

C.低温条件对人体无害，易于操作

D.低温能诱导染色体数目加倍而秋水仙素则不能

解析：秋水仙素有毒，对人体有危害，这种药品较昂贵，用的时候量的控制要求严格。秋水仙素与低温在诱导染色体数目变异方面效果及原理是相同的。

答案：ABC 8．某育种学家在农田中发现一株大穗不抗病的小麦(控制麦穗大与小的基因分别用D、d表示，控制不抗病与抗病的基因分别用T、t表示)自花受粉后获得160粒种子，这些种子发育成的小麦中有30株为大穗抗病，有x(x綒0)株为小穗抗病，其余都不抗病。分析回答下列问题：

(1)30株大穗抗病小麦的基因型为________，其中从理论上推测能稳定遗传的约为________株。

(2)将选出的大穗抗病小麦种子晒干后放在容器内，采用什么措施可延长贮存期？(答案不得少于三种措施) ________________________________________________________________________。

(3)上述育种方法是________。利用该株大穗不抗病小麦选育能稳定遗传的大穗抗病小麦还经常采用的育种方法是________，其具体步骤是：

①________________________________________________________________________。

②________________________________________________________________________。

③________________________________________________________________________。

(4)采用________的方法可以鉴定出抗病植株。

解析：根据子代的基因型出现小穗和抗病，说明亲本为杂合子，即DdTt，自筛选后代中的类型有四种表现型，比例为9∶3∶3∶1，因此可以推测大穗抗病的基因型有两种DDtt、Ddtt，比例为1∶2，所以能够稳定遗传的是10株左右。由于该株大穗不抗病小麦基因型是DdTt，因此，可以通过单倍体育种的方法获得基因型是DDtt的小麦。

答案：(1)DDtt或Ddtt

10

(2)低温、干燥、充氮气或充CO2等(或低温、低氧、干燥)

(3)杂筛选育种

单倍体育种①采集该株小麦的花药(或花粉)进行离体培养获得单倍体幼苗

②用一定浓度的秋水仙素溶液处理幼苗使其染色体加倍

③选出大穗抗病个体

(4)病原体感染

5

（六）、题组训练

1、某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于

A、三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失

B、三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加

C、三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失

D、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体

2、基因型为AABBCC的豌豆与aabbcc的豌豆杂交产生的F1，用秋水仙素处理幼苗后得到的植株是

A．二倍体

B．三倍体

C．四倍体

D．六倍体

3、下列关于单倍体叙述正确的是

①单倍体只含有一个染色体组

②单倍体只含有一个染色体

③单倍体是含有本物种配子染色体数的个体

④单倍体只含一对同源染色体

⑤未受精的配子发育成的个体是单倍体

A．①⑤

B．③⑤

C．②③

D．④⑤

4、用普通小麦（六倍体）的花粉培育的小麦植株可称为

A．六倍体

B．单倍体C．二倍体D．三倍体

5、下图表示无子西瓜的培育过程：根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是

．．A．秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖，主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成

B．四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组

C．无子西瓜既没有种皮，也没有胚

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

6.（安徽卷4.）人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131131131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的I可能直接

A．插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变 B．替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变

C．造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异D．诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变病遗传给下一代

7、（2011海南，19）关于植物染色体变异的叙述，正确的是

A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生

C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类变化D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序变

8（10江苏卷）育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植蛛，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是

A.这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的

B.该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体

C.观察细胞有丝分裂中期染色体形卷可判断基因突变发生的位置

D.将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系

9、（10江苏卷）10.为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵二出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是

A.利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体

B.用被射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体

C.将早期胚胎细胞的细胞核植人去核卵细胞中，然后培育形成新个体

D.用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体

6

10.与玉米植株颜色有关的一对基因Pl（紫）和pl（绿）在第6染色体长臂的外段，纯合紫株玉米与纯合绿株玉米杂交，F1植株均表现为紫色。科学家用X射线照射纯合紫株玉米的花粉，然后给绿株授粉，734株F1幼苗中出现2株绿苗。经细胞学鉴定表明，这是由于第6染色体上载有Pl基因的长臂缺失导致的。这种变异在生物学上称为

A．基因突变

B．基因重组

C．染色体结构变异

D．染色体数目

11．生物的某些变异可通过细胞分裂某一时期染色体的行为来识别。甲、乙两模式图分别表示细胞减数分裂过程中出现的“环形圈”、“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。下列有关叙述正确的是

A．甲、乙两种变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组

B．甲图是由于个别碱基对的增添或缺失，导致染色体上基因数目改变的结果

C. 乙图是由于四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果

D．甲、乙两图常出现在减数第一次分裂的前期，染色体数与DNA数之比为1:2

12．小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖。现要培育矮杆（aa）抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子（有一对基因杂合即为杂合子），生产上通常用块茎繁殖，现要培育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种，请分别设计育种方案。

13、在家兔中黑色（B）对褐色（b）为显性，短毛（E）对长毛（e）为显性，这些基因是独立分配的，现有纯合的黑色短毛兔和褐色长毛兔。设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案。

14、为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。

（1）从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成 幼苗。

（2）用γ射线照射上述幼苗，目的是 ；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有 。

（3）取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体 ，获得纯合 ，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。

（4）对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与 杂交，

如果 ，表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状分离比为15（敏感）：1（抗性），初步推测 。

7

15、现有两个纯种小麦，一个是高秆(D)，抗锈病(T)；另一个是矮秆(d)，易染锈病(t)(两对基因独立遗传)，育种专家提出了如下图Ⅰ、Ⅱ两种育种方法以获得小麦新品种。问：

(1)要缩短育种年限，应选择的方法是＿＿＿＿；方法Ⅱ依据的变异原理是＿＿＿＿＿。

(2)图中①和④的基因组成分别为＿＿＿＿和＿＿＿＿。

(3)(二)过程中，D与d的分离发生在_________________________ (三) 过程采用的方法称为＿ ＿＿

(四)过程最常用的化学药剂是 ＿。

16、某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型三倍体种子。

（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。

（2）如果原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株，你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型为三倍体种子？为什么？

17、白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本。经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜－甘蓝”杂种幼苗。请回答问题：

⑴白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在 隔离。自然条件下，这两个物种间

不能通过 的方式产生后代。雌蕊离体培养“白菜－甘蓝”杂种幼苗获得，

所依据的理论基因是植物细胞具有 。

⑵为观察“白菜－甘蓝”染色体数目和形态，通常取幼苗的 做临时装片，

用

染色。观察、计数染色体的最佳时期是 。

⑶二倍体“白菜－甘蓝”的染色体数为 。这种植株通常不育，原因是

减数分裂过程中 。为使其可育

，可通过人工诱导产生四倍体“白菜－甘蓝”，这种变异属于 。

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