生物第四節(jié)染色體變異

1、第六章第四節(jié)二、染色體變異教學(xué)設(shè)計(jì)（一）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.說明染色體結(jié)構(gòu)變異的四種類型2.概述染色體組、單倍體、二倍體和多倍體的概念3.說明單倍體和多倍體的特點(diǎn)，形成原因及其在育種上的意義4.舉例說明人工誘導(dǎo)多倍體的育種上的應(yīng)用及成就能力目標(biāo)1.以貓叫綜合癥產(chǎn)生原因?yàn)槔?，學(xué)習(xí)染色體結(jié)構(gòu)變異的四種類型；以果蠅的染色體為例，學(xué)習(xí)染色體組的概念，提高由具體到抽象的思維能力。2.通過對(duì)單倍體、二倍體和多倍體的分類依據(jù)的學(xué)習(xí)，進(jìn)行比較、分類思維能力的訓(xùn)練。3.通過單倍體和多倍體的概念、原理、應(yīng)用的學(xué)習(xí)，提高演繹思維能力。情感目標(biāo)1.通過了解在自然或人為條件下，染色體會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)或數(shù)目的改變進(jìn)而改變生物的

2、遺傳性狀，樹立事物是普遍聯(lián)系的，外因通過內(nèi)因起作用的辯證唯物主義觀念。2.從其他媒體了解更多單倍體和多倍體在育種上應(yīng)用的知識(shí)，關(guān)注我國(guó)的糧食育種工作。教學(xué)模式“問題情境式”教學(xué)模式教學(xué)手段染色體結(jié)構(gòu)變異、雌雄果蠅減數(shù)分裂形成有性生殖細(xì)胞過程的教學(xué)課件、三倍體無籽西瓜培育過程的教學(xué)軟件或圖解、八倍體小黑麥培育過程的課件，教師創(chuàng)設(shè)問題情境，學(xué)生小組討論。參考課時(shí)本小節(jié)參考課時(shí)為2課時(shí)。第一課時(shí)學(xué)習(xí)染色體結(jié)構(gòu)的變異和染色體組的概念；第二課時(shí)學(xué)習(xí)二倍體、多倍體、單倍體的概念及其在育種上的應(yīng)用。設(shè)計(jì)思路本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)是染色體變異引起生物性狀的改變，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，上課之初通過與本節(jié)課有關(guān)的圖片

3、、實(shí)例、實(shí)物等來激發(fā)學(xué)生的求知欲，進(jìn)而成為學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的內(nèi)驅(qū)力。染色體組的概念是理解二倍體、多倍體、單倍體的基礎(chǔ)，為了加深學(xué)生的理解，教師可以制作果蠅減數(shù)分裂過程的課件，通過動(dòng)態(tài)的過程優(yōu)化學(xué)生的理解過程。學(xué)生對(duì)本節(jié)內(nèi)容相對(duì)陌生，教師應(yīng)多舉一些實(shí)例，體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)一些不易理解的知識(shí)可以組織學(xué)生討論，通過科學(xué)的計(jì)算推理來得出結(jié)論，例如為什么說單倍體是高度不育的？為了更好地理解本節(jié)內(nèi)容，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生激活原有的知識(shí)系統(tǒng)，包括有絲分裂、減數(shù)分裂、染色體是遺傳物質(zhì)的載體、植物雜交、生長(zhǎng)素在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用等知識(shí)，創(chuàng)設(shè)問題情境，新舊知識(shí)融會(huì)貫通，形成完整的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。對(duì)單倍體、多倍體育種不但應(yīng)了解原理，

4、更應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生體會(huì)到科學(xué)技術(shù)對(duì)促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的重要性，介紹我國(guó)科學(xué)家取得的成就，激發(fā)愛國(guó)主義情感。教學(xué)過程第一課時(shí)教師引入新課：近日?qǐng)?bào)載，在上海第五人民醫(yī)院降生一名貓叫綜合癥男嬰，嬰兒面容特殊：小頭小臉、眼距寬、塌鼻梁、皮紋改變，生長(zhǎng)發(fā)育遲緩，智力低下，因哭聲像貓而得名，發(fā)病率只有十萬分之一，解放后全國(guó)有記載的僅20例。研究證明，這是因?yàn)槿说牡?號(hào)染色體部分缺失而引起的遺傳病。為什么染色體部分缺失就會(huì)引起這么嚴(yán)重的后果呢？學(xué)生：染色體是遺傳物質(zhì)的載體，染色體的改變會(huì)引起基因的改變。教師：我們上一節(jié)課學(xué)習(xí)的基因突變是染色體的某一個(gè)位點(diǎn)上基因的改變，這種改變發(fā)生在分子水平上，在光學(xué)顯微鏡下是看不見的。

5、但是如果生物體染色體數(shù)目發(fā)生了增減或者在結(jié)構(gòu)上發(fā)生某些變化，在顯微鏡下就可以直接觀察到，我們把染色體的這些變化稱為染色體變異。既然基因位于染色體上，染色體的變化必然在遺傳性狀上會(huì)有所反映，所以染色體變異是生物可遺傳變異的一個(gè)重要來源，也正是我們這節(jié)課所要研究的內(nèi)容。板書：二、染色體變異教師利用大屏幕提供如下資料：（1）人的第5號(hào)染色體短臂缺失，患貓叫綜合癥。（2）果蠅X染色體上某一區(qū)段的重復(fù)，可使正常的卵圓形眼變?yōu)榘魻钛邸＃?）近日由杭州市中醫(yī)院婦科專家對(duì)一位來自浙江的婦女檢查發(fā)現(xiàn)，她的第9號(hào)染色體臂內(nèi)倒位是導(dǎo)致她多年習(xí)慣性流產(chǎn)的病因。（4）如果人的第22號(hào)染色體和第14號(hào)染色體發(fā)生易位，會(huì)使

6、人患慣性粒細(xì)胞白血病。 （5）在黑腹果蠅中，X染色體和Y染色體多一個(gè)或少一個(gè)會(huì)影響生育力，第2染色體第3染色體多一個(gè)或少一個(gè)都是致死的。對(duì)玉米和番茄來說細(xì)胞內(nèi)少一條染色體就不能成活。（6）人的第21號(hào)染色體如果多一條，就會(huì)患21-三體綜合癥（示照片）記作47，XX或XY，+21。第13號(hào)染色體多一條，患 綜合癥，記作47，XX或XY，+13，患者兔唇、腭裂、先天性心臟病、嚴(yán)重智力遲鈍，常在出生后3個(gè)月內(nèi)死亡，也有少數(shù)活到5歲，發(fā)生率為15000。如果人的第18號(hào)染色體多一條，患 Edwards綜合癥，記作47，XX或 XY，+18，患者頭面長(zhǎng)、大腦門、鼻梁窄而長(zhǎng)、小嘴、腭狹窄、耳位低、短頸，幾

7、乎所有器官系統(tǒng)畸形，平均壽命6個(gè)月，發(fā)病率為1/10000。如果男性多一條Y染色體，記作47，XYY，有人稱這樣的個(gè)體為超雄性，據(jù)說這種人有反社會(huì)行為，智能稍差，但也有智能高于一般人的。（7）如果女性少一條X染色體，記作45，X，患 綜合癥，并患有先天性心臟病，伴有蹼頸和肘外翻。（8）如果使蘿卜的染色體增加一倍則主根粗大產(chǎn)量高；如果使番茄的染色體增加一倍則所含的維生素C大約多了一倍。請(qǐng)學(xué)生根據(jù)上述材料，分析染色體的變異包括哪些類型？染色體變異有什么特點(diǎn)？為什么？學(xué)生：染色體變異可以分為結(jié)構(gòu)的變異和數(shù)目的變異。染色體變異對(duì)生物的影響大多數(shù)是有害的，因?yàn)檫z傳物質(zhì)的穩(wěn)定性是生物長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果，也是生

8、物正常生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。板書： （一）染色體結(jié)構(gòu)的變異教師：在某些自然或人為因素的作用下，染色體可能發(fā)生斷裂，斷裂端具有愈合和重接的能力。當(dāng)染色體在不同區(qū)段發(fā)生斷裂后，在同一條染色體內(nèi)或不同染色體之間以不同的方式重接時(shí)就會(huì)導(dǎo)致各種結(jié)構(gòu)變異的出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)演示：染色體結(jié)構(gòu)變異的四種類型，由學(xué)生用語言來描述。1缺失教師：缺失是指染色體上某一區(qū)段及其帶有的基因一起丟失從而引起變異的現(xiàn)象。請(qǐng)思考，發(fā)生缺失的染色體在什么時(shí)期容易看到？為什么？在顯微鏡下有什么特殊的形態(tài)？學(xué)生討論，教師引導(dǎo)：在減數(shù)分裂過程中，同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)，因?yàn)榘l(fā)生缺失的染色體不能和它的正常同源染色體完全相應(yīng)地配對(duì)，所以此時(shí)可以看到正常的一

9、條染色體多出了一段或者形成一個(gè)拱形結(jié)構(gòu)，還要看缺失的區(qū)段發(fā)生在染色體的一端還是兩臂的內(nèi)部。在屏幕上顯示：染色體結(jié)構(gòu)變異中的中間缺失所形成的拱形結(jié)構(gòu)示意圖。教師：缺失影響個(gè)體的生活力，所引起的遺傳效應(yīng)隨著缺失片段大小和細(xì)胞所處發(fā)育時(shí)期的不同而不同。在個(gè)體發(fā)育中，缺失發(fā)生得越早，影響越大；缺失的片段越大，對(duì)個(gè)體的影響也越嚴(yán)重，重則引起個(gè)體死亡，輕則引起個(gè)體生活能力下降，如貓叫綜合癥患者。那么缺失純合體和缺失雜合體相比，哪個(gè)的生活力更低呢？為什么？學(xué)生：應(yīng)該是缺失純合體，因?yàn)樵谌笔Ъ兒象w中，缺失基因所擔(dān)負(fù)的重要機(jī)能都不能進(jìn)行了。教師：在缺失雜合體中，例如一個(gè)雜合體Aa中，缺失帶有顯性基因A的一個(gè)染色

10、體片段和缺失帶有隱性基因a的一個(gè)染色體片段引起的表型效應(yīng)有什么不同？對(duì)遺傳工作者有什么啟示？學(xué)生：一個(gè)顯性基因的缺失，會(huì)使原來不應(yīng)顯現(xiàn)出來的一個(gè)隱性基因的效應(yīng)顯現(xiàn)出來，而隱性基因的缺失就沒有這種效應(yīng)。教師：對(duì)遺傳工作者來說，出現(xiàn)了缺失是對(duì)基因進(jìn)行定位的最好機(jī)會(huì)，只要看一看缺失后出現(xiàn)了什么新的表型或不正常的病態(tài)，就可以知道缺失的染色體區(qū)段上存在著與新的表型或病態(tài)有關(guān)的基因了。2重復(fù)教師：染色體上增加了相同的某個(gè)區(qū)段而引起變異的現(xiàn)象，叫做重復(fù)。在重復(fù)雜合體中，當(dāng)同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)，也會(huì)形成一個(gè)拱形結(jié)構(gòu)或多出一段，這與缺失有什么不同？學(xué)生：拱出來或長(zhǎng)出來的一段是重復(fù)的片段。教師：重復(fù)的遺傳學(xué)效應(yīng)比缺失

11、來得緩和，并且具有累加作用，例如前述第二個(gè)實(shí)例中，果蠅的顯性基因B是使復(fù)眼中的小眼數(shù)目減少，所以使復(fù)眼呈棒狀，而不是正常的卵圓形，當(dāng)檢查果蠅X染色體上至少有四個(gè)明顯的橫紋，顯示該基因重復(fù)了四次時(shí)，其復(fù)眼極度細(xì)小，叫做重棒眼，表明該段染色體重復(fù)次數(shù)越多，復(fù)眼中的小眼數(shù)越減少。重復(fù)對(duì)生物進(jìn)化有重要作用。這是因?yàn)槎嘤嗟幕蚩赡芟蚨鄠€(gè)方向突變，而不至于損害細(xì)胞和個(gè)體的正常機(jī)能。突變的最終結(jié)果，有可能使“多余”的基因成為一個(gè)能執(zhí)行新功能的新基因，從而為生物適應(yīng)新環(huán)境提供了機(jī)會(huì)，因此在遺傳學(xué)上往往把重復(fù)看做是新基因的一個(gè)重要來源。3倒位教師：染色體在兩個(gè)點(diǎn)發(fā)生斷裂后，產(chǎn)生3個(gè)區(qū)段，中間的區(qū)段發(fā)生180&#

12、176;的倒轉(zhuǎn)，與另外兩個(gè)區(qū)段重新接合而引起的變異的現(xiàn)象稱為倒位。請(qǐng)你推測(cè)一下倒位雜合體在聯(lián)會(huì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么特征？學(xué)生討論分析，教師引導(dǎo)推理：一個(gè)倒位雜合體在減數(shù)分裂時(shí)為了完成同源染色體的配對(duì)，可能形成一個(gè)倒位環(huán)。教師可出示此示意圖：教師提供資料：（1）倒位雜合體形成的配子大多是異常的，從而影響個(gè)體的育性，如前述人類的不孕癥。（2）普通果蠅的第3號(hào)染色體上有三個(gè)基因，按猩紅眼一桃紅眼一三角翅脈的順序排列。（StPD1），它的倒位純合體的這三個(gè)基因的順序是StD1P，雖可以正常生活，但不能與普通果蠅進(jìn)行有性生殖。請(qǐng)分析上述二個(gè)實(shí)例說明什么問題？學(xué)生分析：倒位雜合體往往形成不平衡的配子，后代的生活力

13、下降；倒位純合體由于形成生殖隔離便形成了新的物種，為新物種的進(jìn)化提供了有利條件。4易位教師：什么是染色體的交叉互換？發(fā)生在什么時(shí)期？學(xué)生：在減數(shù)分裂四分體時(shí)期，一對(duì)同源染色體的非姐妹染色單體之間常常會(huì)發(fā)生交叉并且相互交換一部分染色體，這是基因重組的一種形式。教師：當(dāng)初學(xué)習(xí)那部分內(nèi)容時(shí)就有些同學(xué)問，這種交換會(huì)不會(huì)發(fā)生在兩條非同源染色體之間，現(xiàn)在大家應(yīng)該知道，這種情形應(yīng)該稱為相互易位，是易位中比較常見的一種。易位是指一條染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上，從而引起變異的現(xiàn)象。相互易位的遺傳效應(yīng)主要是產(chǎn)生部分異常的配子，使配子的育性降低或產(chǎn)生有遺傳病的后代，例如人類的慢性粒細(xì)胞白血病。學(xué)生提

14、問：染色體發(fā)生斷裂后，有沒有可能在原處愈合？教師解疑：完全有可能，這樣染色體就回復(fù)到原來的結(jié)構(gòu)，不會(huì)產(chǎn)生變異。教師提供資料：（l）用X射線、 射線和其他射線，或某些化學(xué)藥品處理，可以增加染色體斷裂和結(jié)構(gòu)改變的頻率。（2）有人把洋蔥磨碎，提取出液體，用來處理洋蔥的細(xì)胞，可以引起染色體斷裂。（3）在白細(xì)胞培養(yǎng)中，添加誘變劑（如二甲基苯蒽）可以增加染色體斷裂的頻率，但同時(shí)添加抗氧化劑（如維生素C、維生素E、亞硒酸鈉 等）時(shí)，可降低染色體斷裂的頻率。（4）有實(shí)驗(yàn)證明，染色體斷裂與致癌作用和衰老有關(guān)。教師：上述實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明什么？給我們什么啟示？學(xué)生：某些物理和化學(xué)因素以及生物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物可能引起染色體斷

15、裂，而抗氧化劑有保護(hù)染色體不斷裂的作用。服用抗氧化劑可能有助于癌癥的預(yù)防和衰老的延緩。教師：上述染色體結(jié)構(gòu)變異最早是在果蠅中發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)楣壨傧倬薮笕旧w是觀察染色體形態(tài)、研究染色體結(jié)構(gòu)變異的好材料，你覺得作為研究染色體結(jié)構(gòu)變異的好材料，應(yīng)具備哪些特點(diǎn)呢？學(xué)生討論分析：比較粗大，染色體上有些明顯的標(biāo)志，在形態(tài)上容易相互區(qū)別教師：玉米的染色體就是研究染色體結(jié)構(gòu)變異的好材料。玉米的10條染色體在形態(tài)上可以相互區(qū)別，特別是在減數(shù)分裂的粗線期，細(xì)絲狀的同源染色體緊密地配合在一起，上面又有各種標(biāo)記，如著絲粒的位置、兩臂的相對(duì)長(zhǎng)短、球節(jié)的存在與否和染色體上著色較濃的染色粒的分布等。對(duì)每一條染色體來講，這些

16、標(biāo)記都是以一定的形式直線地排列著，所以如果這些標(biāo)記不見了或重復(fù)出現(xiàn)，或者它們的原有排列順序改變了，就是染色體結(jié)構(gòu)變異的明確證據(jù)。果蠅唾液腺細(xì)胞內(nèi)的染色體一般認(rèn)為是處于間期或前期狀態(tài)，由于染色體連續(xù)復(fù)制，復(fù)制后形成的染色絲并不相互分開，而是縱向地密集在一起成為多線染色體，而且其上有明顯的橫紋，橫紋的相對(duì)大小和空間排列是恒定的，可以作為識(shí)別唾腺染色體的標(biāo)志。因?yàn)橥吹耐傧偃旧w總是緊密地結(jié)合在一起，像在減數(shù)分裂的粗線期一樣，所以兩條同源染色體間有差別時(shí)，很容易看出來。由于這些原因，唾腺染色體也是研究染色體結(jié)構(gòu)變異的好材料。教師：染色體除了可以發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變異以外，在特定的環(huán)境條件下，生物體染色體的

17、數(shù)目也會(huì)發(fā)生改變，一類是細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少，如前述實(shí)例中的（5）、（6）、（7），會(huì)引起生物性狀的改變，甚至導(dǎo)致生物體死亡；另一類是細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍地增加或減少。那么，什么叫染色體組呢？計(jì)算機(jī)課講演示：雌雄果蠅減數(shù)分裂形成精子和卵細(xì)胞的過程。教師：果蠅的精子和卵細(xì)胞中只含有一組非同源染色體，它們?cè)谛螒B(tài)和功能上各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫做一個(gè)染色體組。（二）染色體數(shù)目的變異1染色體組的概念教師：為什么染色體組又稱為基因組呢？學(xué)生分析討論：因?yàn)槿旧w組是指某種生物的一套完整的非同源染色體，由于一個(gè)染色體組攜帶著

18、本物種的一套遺傳基因，所以又叫做基因組。反饋鞏固練習(xí)：（1）果蠅的體細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組？如何表示？（2）水稻有24條染色體配成12對(duì)，它的一個(gè)染色體組包含多少條染色體？（3）你認(rèn)為人類基因組計(jì)劃應(yīng)該完成多少條染色體的基因組作圖和分析？為什么？（提示：因?yàn)槿说囊粋€(gè)染色體組包括了23條非同源染色體，而人屬于XY型性別決定，Y染色體的基因與X上的不盡相同，所以還應(yīng)該加上Y染色體。）第二課時(shí)引入新課：上課之初，教師可以拿幾塊市售無籽西瓜和一些多倍體草莓分給幾個(gè)同學(xué)吃，并提示學(xué)生：“這些與普通的西瓜和草莓相比有什么不同？”學(xué)生：無籽，食用方便，個(gè)大，味甜教師：這些都是經(jīng)過染色體加信而形成的多倍體生物，

19、那么它們是如何培育出來的呢？這就與我們今天要學(xué)習(xí)的染色體數(shù)目變異的內(nèi)容有關(guān)。首先復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容：什么叫染色體組？假如我們把一副撲克牌去除大王和小王，剩下的看成一個(gè)細(xì)胞中全部的染色體，你認(rèn)為這個(gè)細(xì)胞中包括幾個(gè)染色體組？每個(gè)染色體組中有多少條染色體？學(xué)生：相當(dāng)于四個(gè)染色體組，每組有13條染色體。教師結(jié)合下表概述染色體數(shù)目變異的一些基本類型：類別名稱符號(hào)染色體組示例整倍體單倍體二倍體三倍體同源四倍體異源四倍體  （ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（ABCD）（WNPQ）（WNPQ）非整倍體單

20、體缺體三體雙三體四體（ABCD）（ABC）（ABC）（ABC）（ABCD）（ABCD）（A）（ABCD）（ABCD）（AB）（ABCD）（ABCD）（AA）教師結(jié)合果蠅體細(xì)胞的染色體圖解指出：果蠅就是二倍體，那么什么叫二倍體？哪些生物是二倍體呢？2學(xué)生：由受精卵發(fā)育而成的個(gè)體，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的叫做二倍體。例如人、果蠅、玉米、幾乎全部動(dòng)物和過半數(shù)的高等植物都是二倍體。教師：什么是多倍體？哪些生物是多倍體？3多倍體：（1）概念；（2）舉例。教師出示下表列舉的常見多倍體植物，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到多倍體植物的普遍存在：三倍體同源四倍體異源四倍體異源六倍體異源八倍體香蕉（33）四倍體水稻（48）陸地棉

21、（53）普通小麥（42）小黑麥（56）黃花菜（33）四倍體洋蔥（32）煙草（48）燕麥（42）  無子西瓜（33）唐菖蒲（60）蘿卜甘藍(lán)（36）    唐菖蒲（45）四倍體槐（92）      桑（45）四倍體桑（60）      教師：研究表明，帕米爾高原的高山植物有65的種類是多倍體，請(qǐng)分析多倍體產(chǎn)生的主要誘因？細(xì)胞中染色體加倍的機(jī)制是什么？（3）產(chǎn)生的原因?qū)W生根據(jù)有絲分裂和減數(shù)分裂各時(shí)期的圖像分析：在自然界中，多倍體的形成可以發(fā)生在有絲分裂過程中也可發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，細(xì)胞由于受到外界環(huán)境條件（如

22、溫度驟變）或生物內(nèi)部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，細(xì)胞也不能分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，于是就形成染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞。如果這樣的細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行正常的有絲分裂，或者染色體數(shù)目加倍的配子發(fā)生受精作用，都可以發(fā)育成染色體數(shù)目加倍的組織或個(gè)體。教師提供下列資料：四倍體水稻的千粒重量是二倍體水稻的兩倍，蛋白質(zhì)含量提高515，但每穗粒數(shù)稍有降低，單位面積增產(chǎn)達(dá)50以上。四倍體葡萄的果實(shí)比二倍體品種的大得多。四倍體番茄的維生素C的含量比二倍體的品種幾乎增加了一倍。四倍體蘿卜的主根粗大，產(chǎn)量比最好的二倍體品種還要高。三倍體甜菜比較耐寒，含糖量和產(chǎn)量都較高，成熟也比較早。三倍體的杜鵑花因?yàn)椴?/p>

23、育，所以開花時(shí)間特別長(zhǎng)。三倍體的西瓜因?yàn)楹苌佼a(chǎn)生有功能的生殖細(xì)胞，所以沒有種子，食用方便，且含糖量高。教師：根據(jù)上述資料，請(qǐng)分析多倍體植物的特點(diǎn)。（4）特點(diǎn)學(xué)生：形態(tài)上加大（如莖稈、葉片、果實(shí)、種子、花朵等）和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增多（如蛋白質(zhì)、糖類、脂肪）。教師：既然多倍體有這么多的優(yōu)點(diǎn)，而且能在自然狀態(tài)下發(fā)生，是否也可以人為地培育呢？要得到多倍體，可用高溫、低溫、離心、超聲波、嫁接和切斷等物理方法，不過要得到多倍體，應(yīng)用化學(xué)藥劑更有效，如秋水仙素、奈驕乙烷、異生長(zhǎng)素等，都可誘發(fā)多倍體，其中以秋水仙素用的最為廣泛。播放錄像：用秋水仙素人工誘導(dǎo)多倍體。（5）人工誘導(dǎo)多倍體在育種上的應(yīng)用教師：人工誘導(dǎo)多倍體

24、常用的方法是什么？學(xué)生：用秋水仙素來處理前發(fā)的種子或幼苗。教師：秋水仙素的作用機(jī)理是什么？學(xué)生：秋水仙素能作用于正在分裂的細(xì)胞，抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不分離，引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。教師：下面以無子西瓜為例來說明多倍體育種的過程。計(jì)算機(jī)演示：三倍體無子西瓜的培育過程。下列問題可能由學(xué)生自己提出，也可由教師提出啟發(fā)性問題：如果由四倍體作父本，二倍體作母本，能否獲得無籽西瓜？為什么三倍體西瓜沒有種子？為什么要給三倍體植株授以二倍體西瓜成熟的花粉？怎樣種植有利于這種傳粉？你有什么好的直觀的辦法保證所結(jié)的西瓜是無籽的？教師組織學(xué)生分組討論、釋疑，引導(dǎo)學(xué)生分析得到以下認(rèn)識(shí)：如以 × ，

25、同樣也可以得到 的種子，但這種 植株的雌花中的胚珠會(huì)生成硬殼，像有種子一樣，所以這種雜交方案不能采用。三倍體西瓜沒有種子是因?yàn)椴荒苄纬烧５纳臣?xì)胞，這牽涉到減數(shù)分裂時(shí)染色體的配對(duì)和分離，由于聯(lián)會(huì)紊亂，最終得到全部染色體都是成對(duì)的配子的概率只有 （n代表一個(gè)染色體組中所有染色體的數(shù)目，這里 ），而得到全部染色體都是一條的配子的概率也只有 ，而絕大多數(shù)配子的染色體數(shù)目在 和n之間，是不平衡的，至于形成平衡合子的機(jī)會(huì)自然更少了，所以細(xì)胞中染色體組數(shù)等于奇數(shù)的植物一般是不可育的。像三倍體的香蕉 、水仙 等，都沒有種子，只能靠營(yíng)養(yǎng)體來繁殖。三倍體無籽西瓜因?yàn)椴恍纬煞N子，所以缺乏由幼嫩種子產(chǎn)生的生長(zhǎng)素，

26、所以要刺激子房發(fā)育成果實(shí)，就要授以成熟的花粉。因此必須把三倍體和二倍體相間種植，以保證有足夠的二倍體植株的花粉傳到三倍體植株的雌花上去。為了能從表現(xiàn)上判斷是否無籽西瓜，可用顯性基因來標(biāo)志二倍體父本，跟隱性的四倍體母本雜交，例如：教師：上述三倍體無子西瓜是由同一物種經(jīng)過染色體加倍形成的，稱為同源多倍體（見前表），而不同的種雜交產(chǎn)生的后代，經(jīng)過染色體加倍形成的多倍體，則稱為異源多倍體（見前表）。我國(guó)已故遺傳育種專家鮑文奎經(jīng)過30多年的研究，在20世紀(jì)六七十年代用普通小麥（六倍體）與黑麥（二倍體）雜交，成功地培育出異源八倍體小黑麥新物種。小黑麥具有穗大、粒重、抗病性強(qiáng)、耐瘠性強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)好

27、等優(yōu)點(diǎn)，已在我國(guó)西北、西南等高寒地區(qū)種植。計(jì)算機(jī)顯示異源八倍體小黑麥的合成過程：教師：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在自然界中，還有一些生物，其細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目比正常的個(gè)體減少一半，例如在棉花、水稻、玉米、雄蜂等都發(fā)現(xiàn)過這樣的個(gè)體，它們通常都是由一種生物的生殖細(xì)胞不經(jīng)受精就直接發(fā)育成下一代，所以其體細(xì)胞中只含有本物種配子的染色體數(shù)目，這樣的個(gè)體稱為單倍體。4單倍體：（1）概念；（2）舉例。為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)單倍體、二倍體、多倍體概念的理解，教師創(chuàng)設(shè)如下的問題情境，組織學(xué)生分析討論：是否凡是體細(xì)胞中只含一個(gè)染色體組的個(gè)體就是單倍體呢？為什么？為什么二倍體水稻的配子和單倍體水稻體細(xì)胞一樣都是只有一個(gè)染色體組、12條染色體

28、呢？為什么三倍體西瓜和單倍體小麥均含三個(gè)染色體組，但三倍體西瓜為多倍體，而小麥為單倍體？判斷單倍體能否以體細(xì)胞中染色體組的個(gè)數(shù)為依據(jù)？你認(rèn)為判斷依據(jù)應(yīng)該是什么？以上啟發(fā)性問題教師可參考下表引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析：生物類型個(gè)體發(fā)育起點(diǎn)體細(xì)胞中染色體組數(shù)變異情況二倍體單倍體多倍體合子配子合子21或多個(gè)3或3個(gè)以上自然界中正常類型染色體組成倍減少染色體組成倍增加教師強(qiáng)調(diào)：由于單倍體與染色體組沒有必然聯(lián)系，一倍體均屬單倍體范疇，單倍體卻不一定都是一倍體，“單倍體”的“單”字不是代表“單一”和“單數(shù)”，而是代表“單方”。教師：請(qǐng)計(jì)算玉米的單倍體 產(chǎn)生有效配子的概率？從結(jié)果看能說明什么問題？引導(dǎo)學(xué)生分析：在減數(shù)

29、第一次分裂的中期，它們的染色體都是單價(jià)體，沒有可以配對(duì)的同源染色體，是被隨機(jī)的分向兩極，每一條染色體分到這一極或那一極的機(jī)會(huì)都是12，從而10條染色體都分到一極的機(jī)會(huì)是 （這里n等于單倍體染色體數(shù)），即只有11024的配子是有效的，可見單倍體是高度不育的。學(xué)生提問：雄蜂是怎樣繁殖后代的？教師：?jiǎn)伪扼w可以是正常的或異常的，如一些低等植物的配子體和一些昆蟲的雄體（如蜂類等膜翅目昆蟲），都是正常的單倍體。正常單倍體形成的配子仍為單倍體，這是因?yàn)樵谶M(jìn)化過程中它們的減數(shù)分裂過程已有了變化，實(shí)際上是把第一次減數(shù)分裂省略了，所以形成的配子仍為單倍體。（3）單倍體的特點(diǎn)教師：雖然與正常植株相比單倍體植株長(zhǎng)得弱

30、小，而且高度不育，但是它們?cè)谟N上有特殊的意義。播放單倍體育種的錄像片段。根據(jù)錄像中的有關(guān)內(nèi)容，教師提出以下啟發(fā)性問題：常用的獲得單倍體植株的方法是什么？為什么利用單倍體植株培育新品種是育種的捷徑？舉例說明。教師可以用計(jì)算機(jī)課件逐步顯示兩種不同性狀的純合體玉米通過單倍體育種獲得符合要求的穩(wěn)定純合體的過程：根據(jù)上述過程學(xué)生思考如下問題：常規(guī)的雜交育種方法要68年才能獲得一個(gè)純種，而單倍體育種獲得純合體需要幾年？上述各種后代為什么都是純合的？它們的表現(xiàn)型分別是什么？符合生產(chǎn)要求的植株的基因型是什么？單倍體育種為什么能明顯地縮短了育種年限？（4）單倍體育種的方法和意義教師：我國(guó)利用花藥離體培養(yǎng)進(jìn)行單倍體育種的工作，從20世紀(jì)70年代開始研究，現(xiàn)在已做了很多工作，走在了世界的前列。在農(nóng)作物方面有水稻、小麥、小黑麥、玉米等，在經(jīng)濟(jì)作物方面有甜菜、橡膠、油菜、茄、辣椒、煙草、楊樹等20多種植物都能利用花藥培養(yǎng)誘導(dǎo)成單倍體植株，而全世界也只有40多種，我國(guó)就占有一半。這是我國(guó)科學(xué)家勇于開拓，不斷創(chuàng)新所取得的成績(jī)