高中生物第2节 染色体变异第2课时教案

第2课时

●教学过程

［课前准备］

要求学生利用各种方式收集有关诱导植物染色体数目变化的原理和方法方面的知识。

［情境创设］

提出问题，学生讨论：

1.什么是染色体组、二倍体、单倍体、多倍体？

2.单倍体、多倍体育种的原理是什么？操作方法如何？有何优点？

3.你所知道的诱导植物染色体数目变化的方法有哪些？

（秋水仙素、低温诱导）

教师：秋水仙素诱导植物染色体数目变化课本中已经详细介绍，这节课我们来探讨低温诱导植物染色体数目变化的方法。

［师生互动］

1.作出假设

教师：要探究问题，首先得提出假设，你作出的假设是什么？

学生：低温能诱导植物细胞染色体数目发生变化。

2.根据假设让学生分组讨论、设计实验方案

（1）你选择的实验材料是：

洋葱（2n=16）、大葱（2n=16）、蒜（2n=16）、蚕豆（2n=12）。

（2）你选择的实验器具和试剂是：

冰箱、显微镜、载玻片、盖玻片、培养皿、剪刀、镊子、吸水纸、滴管、小烧杯、卡诺氏固定液、盐酸酒精解离液、质量浓度为10 mg/mL的龙胆紫溶液。

试剂的配制：

①卡诺氏固定液的配制：取无水酒精和冰醋酸，按体积比3∶1的比例混合。该溶液最好现配现用。

②盐酸酒精解离液的配制：取无水酒精和盐酸，按体积比1∶1的比例混合。该溶液最好现配现用。

③质量浓度为10 mg/mL的龙胆紫溶液的配制：将100 mL的体积分数为45％的醋酸溶液煮沸，加入1 g龙胆紫后，搅匀再煮5 min，待冷却后过滤，备用。

注意：盐酸有刺激性和腐蚀性，应小心使用，避免与皮肤和眼睛接触。

（3）实验步骤

①培养根尖

方法1：实验课前的3～5 d，把洋葱放在盛满水的广口瓶上，让它的底部接触瓶内的水面。

方法2：实验课前的3～5 d，取蒜瓣剥去其外围干燥的膜质鳞片叶，放在盛有少量水的培养皿中培养。

方法3：把50颗干燥的蚕豆种子浸在清水中一昼夜，使它们吸胀萌动，放在盛有少量水的培养皿中培养。

②低温诱导

当根长到1 cm时，把数个装置连同材料分成3份：一份放入冰箱内4 ℃低温下培养，另一份放入冰箱内－4 ℃低温下培养，还有一份仍留在25 ℃下培养。共处理36 h。

③固定根尖

剪取以上3种处理的根尖，每个根尖为0.5～1 cm，分别放入卡诺氏固定液中固定30 min，然后用体积分数为95％的酒精洗两次，用体积分数为70％的酒精保存于低温处，贴好标签。

④制作装片

取固定好的根尖，进行解离、漂洗、染色和制片4个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同。

⑤观察装片

先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相，再换上高倍镜并调节细准焦螺旋和反光镜，使物像清晰，仔细观察，辨认哪些细胞发生染色体数目变化，找出处于细胞分裂中期的细胞，进行染色体计数。

（4）自己设计的实验记录表格：

3.老师指定几组实验方案设计较好的组，派代表到讲台读设计方案，请老师和同学提出意见。其他各组设计方案等老师认可后开始做实验。

4.实施实验

按实验方案从步骤③开始（前面步骤已经由教师预先分类做好，学生只要根据自己设定的方案选择材料即可）进行操作，仔细观察，认真记录。

5.分析与结论

根据实验结果得出本小组结论。

6.表达与交流

与其他小组交流。然后，各小组代表用简明、科学的语言，在班里说出本小组的同学观察不同温度处理的根尖装片，比较其诱导染色体数目变化的效果。

［教师精讲］

1.实验原理

本实验是通过低温处理植物，使根尖分生区的细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目加倍（图5－1－1）。

图5－1－1

2.操作说明

①培养根尖：分小组进行实验，不同的小组可选用不同的实验材料。根的培养应保持在25 ℃左右，注意勤换水，以促使生根。

②低温诱导：也可以多设置几种温度。

③固定根尖：教师固定细胞的形态，收集足够的根尖供学生做实验。学生只要根据自己设定的方案选择材料即可。

④制作装片：同一小组的同学每人制作其中一种处理的根尖装片。同一小组的同学交换。

⑤观察装片：观察不同温度处理的根尖装片，比较其诱导染色体数目变化的效果。

3.本实验应选取根尖才方便处理和观察，因为这部分的细胞正在进行旺盛的分裂。

4.要挑选处于细胞分裂中期的细胞进行染色体计数，因为这一时期的染色体形态比较固定，数目比较清楚。

［评价反馈］

各小组分别汇报是如何统计不同温度处理对染色体数目变异的诱导效果，学生讨论、分析哪种统计方法最简单、最严谨。教师作出评价。

［课堂小结］

1.实验目的：

（1）体验低温诱导染色体加倍的实验过程，学习低温诱导植物染色体数目变化的方法。养成与他人合作、共享并能够欣赏别人的观点和创意的习惯。

（2）能够解释低温诱导染色体加倍的原理，评价不同作物、不同的温度对染色体加倍实验的影响效果，关注染色体加倍对人类未来的发展影响。

2.实验原理：

本实验是通过低温处理植物，使根尖分生区的细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目加倍。

3.实验步骤：

①培养根尖；

②低温诱导；

③固定根尖；

④制作装片；

⑤观察装片。

4.实验现象：

通过低温处理植物，染色体数目加倍。

5.实验结论：

低温可诱导植物染色体数目加倍。

［布置作业］

写好实验报告。

［课后拓展］

1.试述多倍体形成的途径。

通过某种处理，使细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，细胞染色体数目加倍。

2.除低温诱导外，还有哪些常用的诱导染色体数目加倍的方法?试简述其原理。多倍体在生产上有什么应用价值?

除低温诱导外，生产上还常用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗诱导染色体数目加倍的方法。其原理是：当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。

多倍体在生产上的应用价值：与二倍体植株相比，多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。

3.分析以下资料，并回答问题：

自然界中的多倍体植物，主要是受外界条件剧烈变化的影响而形成的。人们通过调查研究发现：在自然条件（温度、湿度等）变化很剧烈的高山或沙漠地区，会找到较多的多倍体植物。例如，帕米尔高原的高山植物，其中有65％是多倍体。

（1）请分析帕米尔高原多倍体高山植物形成的原因。

帕米尔高原的自然条件（温度、湿度等）变化很剧烈，使细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，细胞染色体数目加倍。

（2）尝试设计一个实验，探究帕米尔高原植物形成多倍体的原因。

选取正在萌发的种子或幼苗，放在可调温度、湿度等的环境中生长，控制条件，使温度或湿度等条件剧烈变化，过一段时间后选取具有分生能力的组织放在显微镜下观察，分析得出结论。

●板书设计

1.实验目的：

（1）体验低温诱导染色体加倍的实验过程，学习低温诱导植物染色体数目变化的方法。养成与他人合作、共享并能够欣赏别人的观点和创意的习惯。

（2）能够解释低温诱导染色体加倍的原理，评价不同作物、不同的温度对染色体加倍实验的影响效果，关注染色体加倍对人类未来的发展影响。

2.实验原理：

本实验是通过低温处理植物，使根尖分生区的细胞分裂时纺锤体的形成受到抑制，以致染色体的着丝点分裂后，子染色体没有纺锤丝的牵引不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目加倍。

3.实验步骤：

①培养根尖；

②低温诱导；

③固定根尖；

④制作装片；

⑤观察装片。

4.实验现象：

5.实验结论：

●习题详解

（见第1课时）