染色体变异 2.docx

染色体变异 2.docx

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染色体变异2

染色体变异

一、素质教育的目标

（一）知识教学点

1．理解染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的概念。

2．理解单倍体以及多倍体的特点、形成原因及其在育种上的意义。

3．了解人工诱导多倍体在育种上的应用及成就。

（二）能力训练点

1．以果绳为例，引出染色体组的概念，训练学生由具体到抽象的思维能力。

2．通过对单倍体、二倍体和多倍体的分类依据的学习，对学生进行比较、分类思维能力的训练。

3．通过单倍体和多倍体的概念、原理、应用的学习，训练学生演绎思维能力。

（三）德育渗透点

通过单倍体和多倍体在育种上应用的学习，对学生进行科学价值观的教育和爱国主义教育。

（四）学科方法训练点

让学生初步了解单倍体育种、化学方法诱导多倍体育种及杂交育种的几种方法等。

二、重点、难点、疑点的解决办法

1．教学重点及解决办法

（1）染色体组的概念。

（2）二倍体、多倍体和单倍体的概念。

（3）多倍体育种原理及在育种上的应用。

[解决方法]

（1）让学生阅读有关染色体组的内容，感知染色体组的概念；用多媒体教学出示制作的雄果蝇染色体组图解活动课件，讲清染色体组的概念；用练习的方法巩固染色体组的概念。

（2）用举例的方法讲清二倍体、多倍体和单倍体的概念；用区分单倍体与二倍体及多倍体依据的方法辨析二倍体、多倍体和单倍体的概念；用练习的方法巩固二倍体、多倍体和单倍体概念。

（3）通过复习植物细胞的有丝分裂过程、染色体数目的变化、分裂后期的特点，自然引出多倍体形成的原因，同时用八倍体小黑麦说明人工诱导多倍体育种的原理的方法。

2．教学难点及解决办法

多倍体和单倍体的形成原因。

[解决方法]

（1）多倍体的形成原因，通过复习植物细胞的有丝分裂过程、染色体数目的变化、分裂后期的特点，自然引出多倍体形成的原因。

（2）单倍体形成原因，给学生足够的时间，同桌同学相互讨论，再集中疑难问题，老师给予点拨。

3．教学疑点及解决办法

（1）区分单倍体与二倍体及多倍体划分的依据。

（2）如何理解单倍体可能只有一个染色体组，也可能有多个染色体组。

[解决方法]

（1）用例证的方法来明确单倍体和二倍体或多倍体的依据。

（2）用例证的方法去辨析单倍体可能只有一个染色体组，也可能有多个染色体组。

三、课时安排

2课时。

四、教学方法

谈话法为主。

五、教具准备

果蝇的染色体图、植物细胞有丝分裂图、花粉培育及八倍体小黑麦育种图。

制作图74雄果蝇的染色体组的活动图课件和多媒体教学器材。

六、学生活动设计

1．先让学生阅读染色体组的部分内容，再通过观察果蝇的染色体图解以及观察制作图74雄果蝇的染色体组活动图课件，在教师引导下提出染色体组的概念。

2．在教师的引导下，通过杂合小麦（AaBb）培育出纯种的过程，得出单倍体在育种中的意义。

3．在教师的指导下，让学生阅读P·202中第二、第三自然段，并通过八倍体小黑麦的培育过程，让学生明确人工诱导多倍体育种的原理和方法。

4．让学生自主完成课堂练习，独立完成布置的作业。

七、教学步骤

第一课时

（一）明确目标

多媒体教学的银幕显示使学生明确本节课要达到的教学目标：

1．了解染色体结构和数目变化的类型；

2．理解果蝇染色体组的图解，掌握染色体组的概念；

3．掌握二倍体、多倍体的概念，理解多倍体形成原因及特点。

（二）重点、难点的学习与目标完成过程

教师讲：

我们第一章学习细胞有丝分裂时，根据有丝分裂的特点，明确每种生物都含有一定数目的染色体，谁能举出几个例子？

（提出学生看教材第39页内容。

）

学生回答：

洋葱细胞内有8对共16个染色体；水稻有12对共24个染色体；果蝇有4对共8个染色体。

教师总结分析：

只有生物染色体数目的恒定性，才能表现出遗传性状的相对稳定性。

然而一切事物都是变化的，染色体也不例外。

当自然条件和人为条件发生改变时，染色体数目和结构可以发生改变，从而引起生物性状发生改变，我们把这种变异叫做染色体变异。

二、染色体变异

（一）染色体变异的概念：

根据上面分析，要求学生边看书边回答。

老师问：

什么是染色体变异？

学生回答：

在自然条件和人为条件改变的情况下，染色体的数目和结构可以发生变化，从而导致生物性状的变异就叫染色体变异。

老师又问：

根据染色体结构和数目的变化，染色体变异的种类如何？

学生回答：

老师粗略介绍染色体结构变异的情况后，接着讲，在染色体变异中，染色体数目的改变对生物新类型的产生起着很大的作用，特别是细胞内整套染色体数目的成倍增加或减少在生产实践中应用比较普遍。

我们重点探讨这一问题。

（二）染色体成倍的增加或减少：

1．染色体组

让学生观察果蝇的染色体图（图73、图74），并阅读染色体组的部分内容。

在此基础上用多媒体教学出示制作的雄果蝇染色体组图解活动课件，银幕显示图74所示雄果蝇体细胞中染色体组成图。

老师问：

果蝇体细胞中有几个染色体，几对同源染色体？

其中几对常染色体和性染色体？

学生答：

8个染色体，4个同源染色体。

　3对常染色体（ⅡⅡ、ⅢⅢ、ⅣⅣ），1对性染色体（雌果蝇为XX，雄果蝇为XY）。

老师问：

雄果蝇形成精子时必须进行减数分裂，请同学们回忆一下，减数分裂时同源染色体的变化特点是什么？

学生答：

同源染色体要发生分离，非同源染色体要发生自由组合。

接着银幕显示图74示意果蝇体细胞经减数分裂分别进入两个配子。

老师问：

两个配子中染色体数相等吗？

分别是多少个？

各是什么？

学生答：

相等。

分别是4个，应该是X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。

老师问：

对一个配子而言，染色体形态大小相同吗？

为什么？

学生答：

不同。

一条一个样。

因为不含同源染色体。

教师归纳：

象果蝇生殖细胞那样，形态、大小不同的一组染色体叫做染色体组。

并由此得出：

不同种的生物，每个染色体组所含的染色体数目和形态是不同的。

2．二倍体和多倍体

（1）二倍体：

根据染色体组的概念，凡是体细胞中含有两个染色体组的个体，叫二倍体。

如果蝇、玉米、洋葱就是二倍体。

几乎全部的动物和过半数以上的高等植物，都是二倍体。

（2）多倍体的概念和多倍体的形成：

懂得了二倍体的概念后，我们常把体细胞中含有三个以上染色体组的个体统称为多倍体。

其中体细胞中含有三个染色体组的个体叫三倍体。

如香蕉就是三倍体。

体细胞中含有四个染色体组的个体叫四倍体。

如马铃薯是四倍体。

此外还有六倍体、八倍体等统称为多倍体。

可见，在体细胞中所含的染色体组数目是我们划分二倍体或者多倍体的依据，这就是染色体数目变异中按整套染色体成倍增加的一类情况。

多倍体是怎样形成的呢？

出示植物细胞有丝分裂的过程图，并提　　　问：

植物细胞有丝分裂的各个时期染色体数目有什么变化？

分裂后期有什么特点？

细胞分裂到这一阶段所含染色体数目和其他时期是否相同？

与其他时期有何关系？

当学生回答完这些问题后，教师很自然地引出多倍体形成的原因，是由于外界条件剧烈变化的影响，通过内因而形成的。

例如在高山或沙漠地区，自然条件（包括温度、湿度）的变化十分剧烈。

当植物细胞进行分裂时，染色体已经分裂，但由于环境条件剧烈变化，使细胞分裂受到阻碍而停止分裂。

这样的细胞，核内的染色体却已经加倍了，这种染色体加倍的细胞，继续进行正常的有丝分裂，并且通过减数分裂，形成了染色体数目也相应加倍的生殖细胞，再由这些生殖细胞结合成合子，进一步发育成的植物，就是多倍体。

例如帕米尔高原的高山植物，其中有65％是多倍体植物。

多倍体植株的特点和意义是什么？

学生回答后老师点拨：

由于多倍体植株所含染色体数目成倍增加，与二倍体植株在性状上有明显的不同。

一般表现为形态上的加大，无论叶片上的气孔、花粉粒、花朵或茎杆、果实和种子都明显增大，蛋白质及其他产物含量也提高。

但由于染色体的增加而呈现出发育延缓、结实降低的情况。

例如：

在银幕上显示P·200中图75二倍体水稻和四倍体水稻的比较图，讲清楚四倍体水稻（体细胞中含有48个染色体）比二倍体水稻（体细胞中含有24个染色体）的稻粒有明显增大，蛋白质的含量提高5—50％。

因此，多倍体植物在生产上具有一定的利用价值。

（三）总结

现在我们来总结一下：

①象果蝇的生殖细胞那样，形态、大小和数目都不相同的染色体叫染色体组。

以染色体组的数目为依据来划分，凡是体细胞有两个染色体组的个体为二倍体，凡是体细胞中有三个以上的染色体组的个体为多倍体。

②多倍体形成的外因是外界条件（自然条件或人为条件）的剧烈变化，内因是染色体复制后细胞分裂受阻，使细胞核染色体加倍。

（四）布置作业

1．认真分析右图的对照图，从A、B、C、D确认出表示含一个染色体组的细胞，是图中的_________。

参考答案：

B。

2．下图是果蝇一种生殖细胞的染色体图解，请据图回答：

（1）这是什么性别的果蝇生殖细胞？

___________。

其中的染色体共同组成了一个_____。

（2）这个细胞某基因位于第Ⅲ号染色体上，它的等位基因位于该果蝇的_______细胞中的第______号染色体上。

（3）从图可推知，果蝇的体细胞中，含有几对同源染色体？

______。

参考答案：

（1）雄性、染色体组，

（2）体、Ⅲ，（3）4。

（五）板书设计

二、染色体变异

（一）染色体变异概念

（二）染色体组成倍的增加或减少

1．染色体组

2．二倍体、多倍体的概念及多倍体的形成

（1）二倍体

（2）多倍体的概念及形成

①概念

③多倍体的特点和意义

七、教学步骤

第二课时

（一）明确目标

多媒体教学银幕显示本堂课要达到的教学目标：

1．理解单倍体的概念以及区分单倍体和二倍体或多倍体的依据。

2．了解单倍体的产生原因及特点。

3．了解单倍体在育种上的意义。

4．理解人工诱导多倍体在育种上的应用及成就。

（二）重点、难点的孝习与目标完成过程

上一节课我们讲了染色体组、二倍体、多倍体的概念及形成，现在我们来学习单倍体的概念及单倍体的形成，以及人工诱导多倍体在育种上的应用。

3．单倍体的概念及单倍体的形成

（1）单倍体概念

用提问式复习二倍体和多倍体概念以后，再讲解单倍体的概念，是指体细胞中含有本物种配子的染色体数目的个体。

着重理解“体细胞”、“本物种”、“配子”三个生物用语，并举例说明之。

如：

玉米是二倍体，它的体细胞中含有二个染色体组，10个染色体，又如普通小麦是六倍体，它的体细胞中含有六个染色体组，42个染色体，它的单倍体植株体细胞中含有3个染色体组，21个染色体。

可见，单倍体植株的染色体数目总是正常植株染色体数目的一半。

在此，让学生自己强化记忆单倍体、二倍体和多倍体的定义后，教师提问：

单倍体与二倍体或多倍体划分的依据是什么？

二倍体与多倍体划分的依据是什么？

在学生回答的基础上老师点拨：

二倍体和多倍体的划分依据是体细胞中含有染色体组的数目，但是单倍体的确定并不是以体细胞中含有染色体数目为依据的，而应是体细胞含有本物种配子的染色体数目。

由配子直接发育而来的不同生物单倍体含有染色体组的数目可以不同，绝不能认为单倍体只含一个染色体组，也可能有多个染色体组。

如玉米是二倍体，它的单倍体含一个染色体组；棉花是四倍体，它的单倍体含有二个染色体组；普通小麦是六倍体，它的单倍体是三个染色体组。

（2）单倍体形成的原因

让同桌同学相互讨论后，老师再集中点拨疑难问题，必须明确：

在自然条件下，玉米、普通小麦、水稻、烟草作物等，偶尔会出现单倍体植株，这是由于未经受精的卵细胞发育而成的。

（3）单倍体的特点

让学生回答后老师点拨：

单倍体植株与正常植株相比，植株弱小，而且高度不孕的。

（4）单倍体在育种上的意义

让学生回答后老师点拨：

常用花药离体培养的方法获得单倍体，这种植株无生产价值，但在育种上有其特殊的意义。

用人工诱导使单倍体植株染色体加倍，这样，它的体细胞中不仅含有正常植株体细胞中的染色体数，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合，这样植株后代就不会发生性状分离。

这种方法比杂交育种所需时间大大地缩短了。

现举例如下：

（通过多媒体教学投放在银幕上逐渐展现）

两对基因AaBb的杂合小麦F1，经减数分裂形成

此种方法培养稳定的性状，种植只需两年时间，与杂交育种相比，明显缩短了育种年限。

4．人工诱导多倍体在育种上的应用

在多媒体教学银幕投放两个问题：

①人工诱导多倍体的方法是什么？

②用秋水仙素处理获得多倍体的原理是什么？

要求学生阅读P·202页后，同桌同学讨论后互相回答，有什么疑难，老师给予集体回答。

接着，教师通过多媒体在银幕上逐渐投放并以异源八倍体小黑麦的形成过程说明之：

小黑麦的培育过程是这样的：

普通小麦的雌配子中有（ABD）三个染色体组，共21个染色体，以黑麦作父本，雄配子中有（R）一个染色体组，7个染色体，杂交后子代包括四个染色体组（ABDR），并用一定浓度的秋水仙素处理杂种幼苗即可加倍，形成正常的雌雄配子，都能受精、结实、繁殖后代。

小黑麦的优点：

①产量高：

经试验比当地小麦增产30％以上，比黑麦增产40％以上。

②蛋白质含量高：

含量为16—17％，比小麦高3％，特别是赖氨酸的含量比小麦高1/4。

③抗逆性强：

耐瘠薄土壤，耐寒冷气候。

④面粉白，发酵性能好。

⑤秸杆可作饲料。

小黑麦的创造，是中国农业科学院鲍文奎教授创造的新作物，目前小黑麦已在贵州威宁、甘肃武都、陕西秦岭山区的安康和汉中、四川的凉山、湖北的恩施等山区引种试种成功，推广面积约100万亩以上。

我们应当为我们的祖国在农业上所取得的成就而自豪，同时，也要向农业科学家鲍文奎学习，立志成才。

（三）总结、扩展

学生总结后，老师点拨。

必须掌握以下几点：

①二倍体、多倍体和单倍体的划分依据。

二倍体和多倍体的划分依据是体细胞中含有染色体组的数目；而单倍体的确定不是以体细胞中含有染色体数目为依据，而是指体细胞中是否含有本物种配子的染色体数目的个体。

由配子直接发育而来的不同生物单倍体含有染色体组的数目可以不同，绝不能认为单倍体只含一个染色体组，它也可能有多个染色体组。

②比较几种遗传育种的原理和方法：

（老师先将下表用多媒体教学投放到银幕上，学生自己填好后，老师再点拨纠正。

）

用多媒体教学投放在银幕上一组选择题，让学生自主练习。

1．用亲本基因型为DD和dd的植株进行杂交，其基因子一代的幼苗用秋水仙素处理产生了多倍体，其基因型是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．DDDD

B．DDdd

C．dddd

D．DDDd

2．在育种上使后代的性状既要得到更多的变异，又要使变异的性状较快地稳定，最好应该采用[　　　]

A．单倍体育种

B．多倍体育种

C．杂交育种

D．诱变育种

3．用基因型TtDd的个体产生的花粉粒，分别离体培养成幼苗，再用秋水仙素处理使其成为二倍体。

这些幼苗成熟的后代　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．全部纯种

B．全部杂种

C．4/16纯种

D．1/16纯种

参考答案：

1．B2．A3．A。

（四）布置作业

学生做课本P·205—P·206中复习题。

（五）板书设计

3．单倍体的概念及单倍体的形成

（1）单倍体的概念

（2）单倍体形成的原因

（3）单倍体的特点

（4）单倍体在育种上的应用

4．人工诱导多倍体在育种上的应用

（1）方法

（2）原理

八、参考资料

矮败八倍体小黑麦　八倍体小黑麦是人工合成的新物种，含有A、B、D、R4个染色体组，作物育种工作者经过几十年坚持不懈的努力，小黑麦的农业性状已经有了很大改良，选育的品种也开始应用于生产。

但是，小黑麦毕竟是1个新作物，整体水平远不如有数千年栽培历史的普通小麦。

因此，小黑麦要大面积应用于农业生产必须进一步改良。

矮败小麦具有矮秆基因标记的显性核不育材料。

矮败小麦接受其它小麦品种的花粉产生的后代群体，有一半矮秆株和一半非矮秆株，矮秆株为雄性不育，非矮秆株为雄性可育。

该材料在小麦遗传改良中有重要价值，已广泛用于我国的小麦育种实践。

为了将矮败小麦的矮秆不育连锁特性结合于八倍体小黑麦中，我们让矮败小麦（AABBDD）与黑麦（RR）杂交，F1杂种（ABDR）染色体加倍成双二倍体，并用八倍体小黑麦品种回交，得到了矮败型的八倍体小黑麦（AABBDDRR）。

矮败八倍体小黑麦接受其它八倍体小黑麦品种的花粉，后代的矮秆株为雄性不育，非矮秆株为雄性可育。

应该指出，矮败小麦中的矮秆基因Rht10导入八倍体小黑麦中，其降秆作用受到明显修饰。

矮败小麦后代的矮秆不育株是52.1cm，而矮败八倍体小黑麦的矮秆不育株是76.5cm。

不过，矮败八倍体小黑麦后代的高秆可育株都在95cm以上，不育株与可育株的株高差异仍是一目了然的。

矮秆基因不仅是提早识别育性的形态标记，而且可以作为生化标记使用。

根据Rht10基因对赤霉酸（GA3）反应的不敏感性，在幼芽期就可区分出矮败八倍体小黑麦后代的矮秆不育株与高秆可育株。

矮败八倍体小黑麦的育成使小黑麦利用轮回选择方法进行群体改良更加方便和有效。

轮回选择是以改良群体为目标的新兴育种技术，利用这种方法对小黑麦进行遗传改良更具有现实意义。

具体步骤：

先通过连续回交，得到一批具有不同遗传背景和优异性状的矮败八倍体小黑麦，然后将其种子按一定比例混合播种为轮回选择隔离区的母本行，另选择若干优良小黑麦品种或品系混合播种为父本行。

在轮回选择隔离区，待小麦拔节以后，除去母本行中的高秆株，让矮秆不育株接受父本行的花粉，从矮败不育株上收获的异交种子混合播种为下一年的轮选群体，在生育期内注意淘汰不育的高秆可育株，让矮败株接受优良可育株的花粉。

这样反复多代进行，就会使群体的遗传组成得到改良。

在得到改良的群体内，一方面将矮株上的种子继续种下一年的群体，另一方面选择优良可育株投入系谱选育程序，以最终得到优良品种。

这样就可能加快八倍体小黑麦大面积应用于生产的步伐。