高考生物突破 低温诱导植物染色体数目的变化.docx
《高考生物突破 低温诱导植物染色体数目的变化.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考生物突破 低温诱导植物染色体数目的变化.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高考生物突破低温诱导植物染色体数目的变化
闪堕市安歇阳光实验学校
专题09低温诱导植物染色体数目的变化
1．实验原理
用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制细胞分裂时纺锤体的形成，使染色体不能被拉向两极，以致细胞不能分裂成两个子细胞，染色体的数目发生变化。
提示 着丝点分裂与纺锤体无关，没有纺锤体的牵引，着丝点也能正常分裂。
2．实验步骤与现象
（1）
（2）现象：
视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。
3．注意事项
（1）在显微镜下观察到的细胞已经死亡，不能持续观察到细胞中染色体的数目变化。
（2）选材只能是分生区细胞，不能进行细胞分裂的细胞不会出现染色体数目的变化。
4．低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用
试剂
使用方法
作用
卡诺氏液
将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h
固定细胞形态
体积分数为95%的酒精
冲洗用卡诺氏液处理的根尖
洗去卡诺氏液
质量分数为15%的盐酸
与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液
解离根尖细胞
蒸馏水
浸泡解离后的根尖约10min
洗去药液，防止解离过度
改良苯酚品红染液
把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5min
使染色体着色
5．低温诱导染色体数目变化的实验与观察细胞有丝分裂实验的比较
项目
低温诱导植物染色体数目的变化
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
培养
待洋葱长出1cm左右不定根时放入冰箱低温室（4℃）诱导培养36h
适宜温度下培养
固定
解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次
不用固定
染色
用改良苯酚品红染液
用醋酸洋红液或龙胆紫溶液
考点一：
实验的基本原理和操作步骤
例1．用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6h，能够诱导细胞内染色体加倍。
某生物小组为了探究用一定时间的低温（如4℃）处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体加倍进行了相关实验设计。
下列关于该实验的叙述中，错误的是（ ）
A．本实验的假设是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍
B．本实验可以在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内的染色体数目
C．本实验需要制作根尖细胞的临时装片，制作步骤是解离→漂洗→染色→制片
D．本实验可以看到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程
【答案】 D
【解析】 由于在装片制作过程中已经将细胞杀死，所以用显微镜观察时看不到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程，故D项错误。
例2．将洋葱（2n＝16）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触水面。
待洋葱长出约1cm左右的不定根时，再将整个装置放入4℃环境下继续培养36h，然后取根尖制作成临时装片在显微镜下观察。
下列与此相关的叙述中，正确的是（ ）
A．卡诺氏液的作用是使洋葱根尖的组织细胞相互分离开来
B．显微镜视野中可以观察到16、32或64条染色体的细胞
C．显微镜视野中可以观察到四分体和同源染色体分离现象
D．4℃的低温通过抑制着丝点的分裂而使细胞染色体数目加倍
【答案】 B
【解析】 卡诺氏液的作用是固定细胞形态，解离液的作用是使组织细胞相互分离开来，A错误；由于低温诱导，有的细胞中染色体数目加倍，有的仍为正常二倍体，加倍后染色体数目为32条，或没有加倍的细胞中染色体数目在有丝分裂后期为32条，加倍后的染色体在有丝分裂后期为64条，而正常细胞染色体数目为16条，B正确；同源染色体联会形成四分体及分离是减数第一次分裂的特征，有丝分裂没有此现象，C错误；低温抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，而不是抑制着丝点的分裂，无纺锤体的牵引，染色体无法向两极移动而保留在一个细胞中，从而使染色体数目加倍，D错误。
考点二 实验的拓展和应用
例1．以下材料选自某同学所做实验的部分记录。
实验名称：
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验步骤：
培养固定：
将洋葱放在装满清水的广口瓶上，待根长出1cm左右，剪取根尖0.5～1cm，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养36h，将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。
装片制作：
解离→染色→漂洗→制片。
观察：
先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂图像，确认某个细胞染色体发生数目变化后，再用高倍镜观察。
实验结论：
低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。
问题：
（1）请将上述内容中错误之处予以改正。
①_____________________________________________________________________________；
②_____________________________________________________________________________;
③_____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
（2）低温诱导染色体数目加倍的原因是________________________________。
如果要探究诱导染色体数目变化的最适温度，请写出简单的设计思路：
__________________________________________________________________。
【答案】
（1）①将整个培养装置放入冰箱的低温室内 ②解离→漂洗→染色→制片 ③部分细胞染色体数目发生变化或者没有细胞发生染色体数目变化
（2）低温抑制纺锤体的形成 设置不同温度梯度的实验组，观察并比较实验结果
【解析】
（1）由于实验是低温诱导植物染色体数目的变化，所以在实验过程中，待根长出约1cm的不定根时，要将整个培养装置放入冰箱的低温室内（4℃），诱导培养36h；细胞有丝分裂装片制作过程为取材→解离→漂洗→染色→制片→观察，所以实验中将漂洗与染色颠倒了；细胞在低温下不会都发生变异，而且大多数细胞处于分裂间期，所以低温条件下根尖只有部分细胞染色体数目发生变化或者没有细胞发生染色体数目的变化，而不可能所有细胞染色体数目都加倍。
（2）低温诱导染色体数目加倍的原因是抑制纺锤体的形成，温度不同，诱导的效果也不一样；要探究诱导染色体数目变化的最适温度，需要设置不同温度梯度的实验组，观察并比较实验结果。
例2．四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最适温度，设计了如下实验：
（1）实验主要材料：
大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精、质量分数为15%的盐酸、显微镜、改良苯酚品红染液等。
（2）实验步骤
①取5个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水。
②将培养皿分别放入－4℃、0℃、________、________、12℃的恒温箱中培养1h。
③取大蒜随机均分成____________组，分别放入5个培养皿中诱导培养36小时。
④分别取根尖0.5～1cm，放入____________中固定0.5～1h，然后用____________________
____________________________________________________冲洗2次。
⑤制作装片：
解离→________→__________→制片。
⑥低倍镜检测，统计每组视野中的染色体数目加倍率，并记录结果。
（3）实验结果：
染色体数目加倍率最高的一组为最适温度。
（4）实验分析
①设置实验步骤②的目的是____________________________________________。
②除低温外，________________也可以诱导染色体数目加倍，原理是____________________________________________________________________。
【答案】
（2）②4℃ 8℃ ③5 ④卡诺氏液 体积分数为95%的酒精 ⑤漂洗 染色 （4）①将培养皿放在不同温度下恒温处理，是为了进行相互对照；恒温处理1h是为了在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他温度干扰 ②秋水仙素 抑制纺锤体的形成
【解析】 本实验的目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最适温度，所以温度应设置为自变量，不同温度处理是为了进行相互对照，恒温处理1h是为了在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他温度的干扰。
但低温并不能使所有细胞染色体数目加倍，所以要统计加倍率来确定最适温度。
易错点一：
选材
①选用的实验材料既要容易获得，又要便于观察。
②常用的观察材料有蚕豆、洋葱、大蒜等。
易错点二：
归纳实验中各种液体的作用
①卡诺氏液：
固定细胞形态。
②体积分数为95%的酒精：
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。
③解离液（质量分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精为1∶1混合）：
使组织中的细胞相互分离。
④清水：
洗去解离液，防止解离过度影响染色。
⑤改良苯酚品红染液：
使染色体着色，便于观察染色体的形态、数目、行为。
易错点三：
根尖培养
①培养不定根：
要使材料湿润以利生根。
②低温诱导：
应设常温、低温4℃、0℃三种，以作对照，否则实验设计不严密。
易错点四：
观察：
换用高倍镜观察材料，只能用细准焦螺旋进行调焦，切不可动粗准焦螺旋。
显微镜下观察到的细胞是已被杀死的细胞。
挑战真题：
（2014·四川卷，5）油菜物种甲（2n＝20）与乙（2n＝16）通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。
下列叙述正确的是（ ）
A.秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍
B.幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体
C.丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向
D.形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种
【答案】B
【解析】秋水仙素通过抑制纺锤体的形成，使染色体加倍，A错误；丙的染色体数为18条，用秋水仙素处理顶芽形成幼苗丁，并不是所有细胞的染色体都能加倍，在幼苗丁细胞分裂后期，可观察到：
不加倍的为36条染色体，加倍的为72条染色体，B正确；丙到丁发生的染色体变化仅为生物进化提供材料，而自然选择才决定生物进化的方向，C错误；地理隔离并非新物种形成的必经途径，而生殖隔离才是新物种形成的标志，D错误。
挑战模拟题：
一、选择题
1.（2019·湖北荆州第一次质检）下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验条件和试剂使用的叙述中，错误的一组是（ ）
①低温：
与“多倍体育种”中“秋水仙素”的作用机理相同
②酒精：
与在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”中的使用方法相同
③卡诺氏液：
与“探究酵母菌细胞呼吸的方式”中“NaOH溶液”的作用相同
④改良苯酚品红染液：
与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”的使用目的相同
A.①②B.①④
C.②③D.③④
【解析】 低温和秋水仙素都可抑制纺锤体的形成，①正确；检测生物组织的脂肪的实验中酒精的作用是洗去浮色，在低温诱导染色体数目变化的实验中，使用酒精的目的是冲洗残留的卡诺氏液及酒精与盐酸混合用于解离根尖细胞，②错误；卡诺氏液用于固定细胞的形态，在探究酵母菌细胞呼吸方式实验中，NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，③错误；改良苯酚品红染液和醋酸洋红液的使用目的都是将染色体着色，④正确。
【答案】 C
2.（2019·福建龙岩期末）低温诱导植物（洋葱根尖）染色体数目变化的实验，以下相关叙述正确的是（ ）
A.在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞
B.洋葱根尖在冰箱的低温室内诱导36h，可抑制细胞分裂中染色体的着丝点分裂
C.用卡诺氏液固定细胞的形态，用甲基绿染液对染色体染色
D.低温处理洋葱根尖分生组织细胞，作用的时期是细胞有丝分裂中期
【答案】 A
【解析】 低温能抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成，使细胞内染色体数目加倍，D错误；低温能够抑制纺锤体的形成，但不影响着丝点分裂，B错误；染色体的染色使用龙胆紫溶液或醋酸洋红液等碱性染料，甲基绿只能用于DNA的染色，C错误。
3．洋葱是二倍体植物，体细胞中有16条染色体，某同学用低温诱导洋葱根尖细胞染色体数目加倍获得成功。
下列相关叙述不正确的是（ ）
A．该同学不会观察到染色体加倍的过程
B．低温诱导细胞染色体数目加倍时不可能发生基因重组
C．分生区同时存在染色体数为8、16、32、64的细胞
D．低温诱导染色体数目加倍的原理是抑制纺锤体的形成
【答案】 C
【解析】 制片时经过解离的细胞已经死亡，不会观察到染色体数目加倍的过程，A正确；低温诱导染色体数目加倍发生在有丝分裂过程中，基因重组发生在减数分裂过程中，B正确；分生区细胞有的含2个染色体组，有的含4个染色体组，若诱导时间过长，也会使染色体已经加倍的细胞再次进行有丝分裂，产生含有8个染色体组的细胞，但不可能出现8条染色体的情况，因为根尖细胞不进行减数分裂，C错误；低温诱导染色体数目加倍的原理是抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，导致染色体数目加倍，D正确。
4.有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，正确的叙述是（ ）
A．可能出现三倍体细胞
B．多倍体细胞形成的比例常达100%
C．多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期
D．多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会
【答案】C
【解析】低温诱导大蒜根尖的细胞染色体加倍为四倍体，A不正确。
低温诱导不能使所有细胞染色体数目加倍，B不正确。
根尖细胞的分裂为有丝分裂，D不正确。
5.下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是（ ）
A．低温诱导能抑制分裂时纺锤体的形成
B．改良苯酚品红溶液的作用是固定和染色
C．固定和解离后的漂洗液都是95%酒精
D．该实验的目的是了解纺锤体的结构
【答案】A
【解析】改良苯酚品红溶液的作用只有染色，固定后漂洗用清水，该实验的目的是低温诱导染色体数目变化的作用机制及学习诱导植物染色体数目加倍的方法。
6.对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，不正确的描述是（ ）
A．处于分裂间期的细胞最多
B．在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞
C．在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的动态过程
D．在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似
【答案】C
【解析】在低温诱导洋葱染色体数目变化的实验中，先用低温处理具有分裂能力的细胞，发生染色体数目变化，然后用卡诺氏液固定细胞，解离过程中细胞已死亡，观察时只能看到染色体数目不同的细胞，而观察不到一个动态过程。
7.下列关于“低温诱导染色体数目的变化”的实验原理及过程的叙述，不正确的是（ ）
A．低温诱导植物染色体数目变化的原理是低温能够抑制纺锤体的形成
B．实验中把洋葱根尖分别放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，目的是固定细胞的形态
C．制作装片过程中，用15%的盐酸和95%的酒精混合液（1∶1）解离的目的是使细胞互相分散开来
D．实验中使用酒精的目的是冲洗掉盐酸，有利于染色
【答案】D
【解析】实验中使用酒精的目的是冲洗掉卡诺氏液，有利于制作装片。
8.下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验叙述中，正确的是（ ）
A．低温处理洋葱根尖后会引起成熟区细胞染色体数目的变化
B．在观察低温处理的洋葱根尖装片时，可以看到细胞中染色体的变化情况
C．低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的
D．观察洋葱根尖装片时要先在低倍镜下找到所要观察的细胞，将所要观察的细胞移到视野的，调节视野的亮度，再转动粗准焦螺旋直至物像清晰
【答案】C
【解析】洋葱根尖成熟区细胞不再进行细胞分裂，制成的洋葱根尖装片，细胞已经死亡，看到的只是细胞分裂某一时期的瞬间图像，看不到细胞分裂的连续变化情况。
低温处理和用秋水仙素处理材料都可以抑制细胞分裂时纺锤体的形成。
用高倍镜观察装片时，应该用细准焦螺旋将物像调清晰。
9.有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验，不正确的叙述是（ ）
A．在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似
B．将根尖浸泡在卡诺氏溶液中的目的是固定细胞的形态
C．制作装片包括解离、漂洗、染色、制片4个步骤
D．低温诱导多倍体细胞形成的比例常达100%
【答案】D
【解析】在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似，都是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成；使用卡诺氏液固定细胞形态后，要用体积分数为95%的酒精冲洗2次；制作装片包括解离→漂洗→染色→制片4个步骤；低温诱导染色体加倍的频率低，因此多倍体细胞形成的比例常不达100%。
10.关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是（ ）
A．原理：
低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极
B．解离：
盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C．染色：
改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色
D．观察：
显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
【答案】C
【解析】低温诱导染色体加倍实验的实验原理是：
低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而产生染色体数目加倍的细胞核；卡诺氏液能固定细胞的形态，而盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖解离；洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期，因此在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞。
11.下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的说法不正确的是（ ）
A．实验中用洋葱鳞片叶做材料而不能用大肠杆菌等原核生物替代
B．染色常用的染液为0.01g/mL的龙胆紫溶液，也可用醋酸洋红替代
C．最好选用分裂中期的图像进行观察，此时染色体形态最清晰
D．低温处理与观察不能同时进行
【答案】A
【解析】实验中所用材料应为进行细胞分裂的材料，而洋葱鳞片叶是高度分化的细胞，已不再分裂。
龙胆紫和醋酸洋红均为碱性染料，易使染色体着色。
染色体在中期时形态最为清晰，易于观察。
本实验以染色体数目的变化为指标，而不是以染色体行为为指标的，所以应先处理后观察。
12.用低温处理植物分生组织细胞，能够对细胞产生的影响是（ ）
A．抑制染色体着丝点分裂
B．抑制DNA分子复制
C．抑制纺锤体的形成
D．抑制DNA的转录
【答案】C
【解析】低温仅能抑制纺锤体的形成，使复制后的染色体虽然能分离，但不能被拉向两极，使细胞不分裂、染色体加倍，与DNA的复制、着丝点的分裂无关。
二、非选择题
13.以下材料选自某同学所做实验的部分记录。
实验名称：
低温诱导植物染色体数目的变化。
实验步骤：
①培养固定：
将洋葱放在装满清水的广口瓶上，待根长出1cm左右，剪取根尖0.5～1cm，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养36h。
将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。
②装片制作：
解离→染色→漂洗→制片。
③观察：
先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相，确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。
实验结论：
低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。
问题：
请将上述内容中错误之处予以改正。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】 ①应将整个培养装置放入冰箱的低温室内，诱导培养36h后再剪取根尖；②装片制作顺序应为解离→漂洗→染色→制片；③实验结论应为部分根尖细胞染色体数目发生变化或没有细胞发生染色体数目变化
14．四倍体大蒜比二倍体大蒜的产量高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，特设计如下实验。
请分析回答下列问题：
（1）实验主要材料：
大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精溶液、显微镜、改良苯酚品红染液。
（2）实验步骤：
①取5个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水。
②将培养皿分别放入－4℃、0℃、________、________、________的恒温箱中1h。
③________________________________________________________________________。
④分别取根尖__________cm，放入__________中固定0.5～1h，然后用____________________冲洗2次。
⑤制作装片：
解离→________→________→制片。
⑥低倍镜检测，统计____________________________________________，并记录结果。
（3）实验结果：
染色体加倍率最高的一组为最佳低温。
（4）实验分析：
a．设置实验步骤②的目的是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
b．对染色体染色还可以用____________、__________等。
c．除低温外，________也可以诱导染色体数目加倍，原理是____________________。
【答案】
（2）②4℃ 8℃ 12℃ ③取大蒜随机均分为5组，分别放入5个培养皿中诱导36h ④0.5～1 卡诺氏液 体积分数为95%的酒精溶液 ⑤漂洗 染色
⑥每组视野中的染色体加倍率 （4）a.进行相互对照；恒温处理1h是为了排除室温对实验结果的干扰 b．龙胆紫染液 醋酸洋红液 c．秋水仙素 抑制纺锤体形成
【解析】
（2）本实验的目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，所以应将温度设置为唯一变量，可设置－4℃、0℃、4℃、8℃、12℃的温度梯度。
选取根尖0.5～1cm，不可过长，主要取分生区的组织细胞。
将根尖放入卡诺氏液中固定，然后用体积分数为95%的酒精溶液冲洗2次。
装片制作包括解离、漂洗、染色
15.四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，特设计如下实验。
（1）实验主要材料：
大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精溶液、显微镜、改良苯酚品红染液。
（2）实验步骤：
①取五个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水。
②将培养皿分别放入－4℃、0℃、________、________、________的恒温箱中1h。
③________________________________________________________________________。
④分别取根尖___
升级会员 