低温诱导植物染色体数目的变化
一、 教学背景分析
【学情分析】
低温诱导植物染色体数目的变化这个实验是人教版高中必修2的容，是染色体数目变异的实验拓展。在实验进行之前已经学习过染色体数目是为什么变化和如何变化的，并且进行了举例分析。本节课则是由前面学习的理论知识作铺垫，并且已经做过有丝分裂过程染色体的观察，由学生亲自实验探究，得出实验结论，并与无籽西瓜进行对比探究实验。
二、 教学目标
【知识目标】
1.学习低温诱导植物染色体数目变化的方法； 2.理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。 【能力目标】
1. 实验中能运用已有的知识，选择实验材料用具；
2.通过具体的材料，学生尝试课题研究，体验科学探究的一般过程； 3.学会分析产生实验结果的原因，学会大胆猜测，验证猜测的准确性。 【情感态度与价值观】
1.通过培养洋葱根尖，培养学生爱护植物的意识； 2.长久的探究实验，培养学生的耐心能力。
3.培养学生的动手能力，激发学生勇于探索的热情，使学生关注染色体加倍对人类未来的发展影响。
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三、教学重难点
【教学重点】
低温诱导植物染色体数目变化的方法。 制作装片、尝试解释染色体数目改变的原因。 【教学难点】
制作装片、尝试解释染色体数目改变的原因。
四、实验实施准备
【教师准备】
1. 给每个学生分发洋葱，并教会他们如何培养洋葱根尖，及实验步骤；
2. 材料准备：洋葱或大葱、蒜均为二倍体，体细胞中染色体数为16，冰卡诺氏液，改良苯酚品红染液，体积分数为15%_的盐酸溶液，体积分数为95%的酒精溶液
3. 实验用具：培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀、显微镜，载玻片、盖玻片、冰箱 【学生准备】
1. 预习实验“低温诱导植物染色体数目的变化”，了解洋葱的相关信息，如染色体数
2. 通过查阅相关资料，提出实验设想，分析原因
五、课时安排
由于该实验种群的培养、实验需要较长的时间，因此，通过实验来探究低温诱导植物染色体数目变化在一节课的时间是不可能完成
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的。预计需要9天+2小时的课外探究时间。
六、教学过程
程序及时间安教师行为 排 预设学生 活动 提问：1.你们有通过讨论并回引入染色体数知道什么染色答1.秋水仙素目加倍 体数目会变化能抑制有丝分 的植物吗，数目裂，破坏纺锤 上怎样变化的，体，使染色体停 什么原因造成滞在分裂中期， 的？ 使细胞染色体 数目加倍，产生 多倍体。 由于一些化学设计意图 提出问题导入 15mim 2.还有什么方法2.物理因素：温诱导物质有剧促使染色体加度剧变、射线处毒，且价格昂倍？ 理、嫁接、切断：贵，所以我们将化学因素：植物探究低温对染碱、植物生长激色体数目的变素、秋水仙素化 等； 提问：探究低温 对染色体数目 1.进行正常有丝分裂的植物分 . 可修编
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实验原理的阐述5mim 的变化的原理 是什么，是否与 我们提到的秋 水仙素一样 呢？ 讨论并回答 省组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝粒分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极，最终平均分配到两个子细胞中去。 2.进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下，分别移向两极，最终被平均分配到两个子细胞中去。 用低温处理植物分生组织细 . 可修编
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胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，使细胞也不能分裂成两个子细胞。结果，植物细胞染色体数目发生变化。 幻灯片列出实 验步骤： 明确实验步骤，及产生该步骤的原因 （1）培养根尖： 将洋葱放在装 满清水的广口 瓶，让洋葱的底观看幻灯片，提 出不懂的地方 进行实验部接触水面。 80mim （2）低温诱导： 待洋葱长出 1cm左右的不 定根时，将整个 装置放入冰箱 的低温室 . 可修编
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（4℃），诱导培 养36小时。 培养学生的动手操作，由学生自己找出问题的答案 （3）固定细胞 形态：剪去诱导 处理的根尖约 0.5-1cm，放入 卡诺氏液中浸 泡0.5-1小时， 以固定细胞的 形态，然后用体 积分数约95％ 的酒精冲洗2 次。 （4）制作装片： 取固定好的根 尖，进行解离； 漂洗；染色；制 片4个步骤，具 体操作方法与 “观察植物细 胞的有丝分裂” 实验相同。 . 可修编
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（5）观察装片： 先用低倍镜寻 找染色体形态 较好的分裂相。 视野中既有正 常的二倍体细学生进行实验，胞，也有染色体染色体计数 数目发生改变的细胞，发生染色体数目变化的细胞中染色体数目可能为正常细胞的两倍。确认某个细胞发生染色体数目变化后、再用高倍镜观察。 2.宣布进行实验 提问学生的实思考回答：低温总结实验中出 . 可修编
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总结10mim 验结果，并归纳诱导植物染色现的问题，总结实验结论，最后体数目的变化 要求学生填写实验报告 实验结论 布置作业10mim 绘制所观察到 的细胞图像，并 说明细胞的特 点 讨论题： 巩固实验所学到的知识 1. 秋水仙素与学生按时完成低温都能诱作业 导染色体数目加倍，这两种方法在原来上有什么相似之处？ 2. 高原上的高山植物，其中多倍体高达70%以上，试分析其形成的原因 . 可修编
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3. 尝试设计一个实验，探究高原植物形成多倍体的原因 板书设计 实验：低温诱导植物染色体数目的变化 1. 实验原理 2. 实验目的 3. 实验步骤、实验现象、实验结论 培养植物根尖，待不定根长至1cm左右时 ↓ 低温诱导，将整个装置放入冰箱4℃下诱导培养36h ↓ 固定根尖，剪取根尖约1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h ↓ 制作装片：解离漂洗染色制片 ↓ 观察装片：先用低倍镜观察，再到高倍镜观察 ↓ 实验结论：低温可诱导植物染色体数目加倍 七、教学设计反思
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本节探究性实验符合现在倡导探究性学习的背景，由学生自行探究低温对染色体数目会有怎样的变化，是加倍还是减少。由于这个实验持续的时间比较长，所以需要老师的长期巡视指导。
八、近十年相关考题
1（20103）.下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是（C） 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 2（20097）.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（C） 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
解析：低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍诱导株为四倍体，不能使所有细胞染色体数目加倍，根尖细胞的分裂为有丝分裂，而非同源染色体重组发生在减数分裂过程中，不能增加重组机会。多倍体细胞形成的原理是抑制纺锤体的形成阻止细胞的分裂，所以细胞周期是不完整的。
3（200824）.对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，正确的描述是（ABD）
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A. 处于分裂间期的细胞最多
B. 在显微镜视野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 解析：由于间期时间最长，所以看到的间期细胞最多；洋葱有丝分裂前期和中期是二倍体细胞，而后期是四倍体细胞；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，都是抑制纺锤体形成从而导致染色体数目加倍；观察洋葱染色体数目变化实验的材料要经过解离，已经是死细胞，所以不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程。 附：
低温诱导植物染色体数目变化的实验设计
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一、 实验目的：1．学习低温诱导植物染色体数目变化的方法 2．理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制 二、实验原理：
进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后 期，染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下，分别移向两极，最终被平均分配到两个子细胞中去。
用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，使细胞也不能分裂成两个子细胞。结果，植物细胞染色体数目发生变化。 三、材料用具：
洋葱或大葱、蒜均为二倍体，体细胞中染色体数为16，培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀、显微镜，载玻片、盖玻片、冰箱，卡诺氏液，改良苯酚品红染液，体积分数为15%_的盐酸溶液，体积分数为95%的酒精溶液 三、 实验步骤：
提出问题→作出假设→讨论探究思路→制定计划→实施计划→按计划确定的工作流程认真操作，做好实验记录→分析结果，得出结论→表达和交流。
案例：
（一）提出问题：洋葱染色体的数量随温度是怎样变化的？ （二）作出假设: 洋葱染色体的数量随温度降低而加倍。 （三）设计实验并实施
（1）培养根尖：将洋葱放在装满清水的广口瓶，让洋葱的底部接触水面。
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（2）低温诱导：待洋葱长出1cm左右的不定根时，将整个装置放入冰箱的低温室（4℃），诱导培养36小时。
（3）固定细胞形态：剪去诱导处理的根尖约0.5-1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5-1小时，以固定细胞的形态，然后用体积分数约95％的酒精冲洗2次。
（4）制作装片：取固定好的根尖，进行解离；漂洗；染色；制片4个步骤，具体操作方法与“观察植物细胞的有丝分裂”实验相同。 （5）观察装片：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。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，发生染色体数目变化的细胞中染色体数目可能为正常细胞的两倍。确认某个细胞发生染色体数目变化后、再用高倍镜观察。 试剂及用途：
(1) 卡诺氏液：固定细胞形态。
(2) 95%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%HCI和体积分数为95%酒精1:1混合)使组织中的细胞分离开
(4) 清水：洗去解离液，防止解离过度，便于染色。 (5) 改良苯酚品红染液：使染色体着色。 （四）表达和交流
根据实验现象，了解了洋葱染色体后数出经过处理后的洋葱染色体数，并根据多组实验成果，得出结论，与其他成员讨论实验结论的正确性。
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五、注意事项：造成看不到染色体数加倍且无仿锤体的细胞原因较多，常见原因有：
1）没有培养出分生区或没有剪取到分生区 2）低温诱导时间不足
3）解离不充分或漂洗不干净造成染色不足 4）染色时间控制不当，看不清染色体 5）没有低倍镜寻找过程
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