问题探讨
作为野生植物的后代,许多栽培植物的染色体数目却与它们的祖先大不相同,如马铃薯和香蕉(见下表)。
【讨论】
1. 根据前面所学减数分裂的知识,试着完成该表格。
【答案】从上到下依次填写:12、24、11、异常。
2. 为什么平时吃的香蕉是没有种子的?
【提示】因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是33条,减数分裂时染色体发生联会紊乱,不能形成正常的配子,因此无法形成受精卵,进而形成种子。
3. 分析表中数据,你还能提出什么问题吗?能否发挥想象力作出一些推测呢?
【提示】能形成种子的植物细胞中,染色体数目一定是偶数吗?香蕉体细胞中的染色体数目不是偶数,它是怎样形成的呢?又是如何繁殖下一代的?
探究与实践
【讨论】
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,这两种方法在原理上有什么相似之处?
【答案】秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,可能都与抑制纺锤体的形成有关,着丝粒分裂后没有纺锤体的牵引作用,因而不能将染色体拉向细胞的两极,导致细胞中的染色体数目加倍。
练习与应用
一、概念检测
1. 染色体变异包括染色体数目的变异和结构的变异。判断下列相关表述是否正确。
(1)只有生殖细胞中的染色体数目或结构的变化才属于染色体变异。(×)
(2)体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体。 (×)
(3 )用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。 (×)
2. 秋水仙素能诱导多倍体形成的原因是(D)
A. 促进细胞融合
B. 诱导染色体多次复制
C. 促进染色单体分开,形成染色体
D. 抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成
3. 慢性髓细胞性白血病是一种恶性疾病,患者骨髓内会出现大量恶性增殖的白细胞。该病是由于9号染色体和22号染色体互换片段所致。这种变异属于 (C)
A. 基因突变 B. 基因*
C. 染色体结构变异 D. 染色体数目变异
4.填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体细胞和配子中的染色体数目、染色体组数目,并且注明它们分别属于几倍体生物。
【答案】
二、拓展应用
1. 在二倍体的高等植物中,偶然会长出一些植株弱小的单倍体,这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代。单倍体是如何形成的?为什么不能繁殖后代?
【提示】可能的原因是,二倍体植株经减数分裂形成配子后,一些配子可以在离体条件下发育成单倍体。这些单倍体一般不能通过有性生殖繁殖后代,是因为它们的体细胞中只含有一个染色体组,减数分裂时没有同源染色体的联会,就会造成染色体分别移向细胞两极的紊乱,不能形成正常的配子,因此,就不能繁殖后代。
2. 人们平常食用的西瓜是二倍体。在二倍体西瓜的幼苗期,用秋水仙素处理,可以得到四倍体植株。然后,用四倍体植株作母本,用二倍体植株作父本,进行杂交,得到的种子细胞中含有三个染色体组。把这些种子种下去,就会长出三倍体植株。
下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。据图回答下列问题。
(1)为什么用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖?
(2)获得的四倍体西瓜为何要与二倍体杂交?联系第1问,你能说出产生多倍体的基本途径吗?
(3)有时可以看到三倍体西瓜中有少量发育并不成熟的种子,请推测产生这些种子的原因。
(4)无子西瓜每年都要制种,很麻烦,有没有别的替代方法?
【答案】(1)西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方,用秋水仙素处理可以抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体,导致细胞内染色体数目加倍,从而得到四倍体植株。
(2)杂交可以获得三倍体植株。多倍体产生的途径为:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
(3)三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成配子,因此,不能形成种子。但是,也有可能在减数分裂时形成正常的卵细胞,从而形成正常的种子,但这种概率特别小。
(4)有其他方法可以替代。方法一,进行无性生殖,将三倍体植株进行组织培养获取大量的组培苗,再进行移栽;方法二,利用生长素或生长素类似物处理二倍体植株未受粉的雌蕊,以促进子房发育成无种子的果实,同时,在花期全时段要进行套袋处理,以避免受粉。