A、杂合子Aa只有一对等位基因，基因重组至少要有两对等位基因，Aa自交后代出现性状分离的原因是等位基因非分离，A错误；
B、三倍体西瓜、四倍体西瓜的培育原理是染色体变异，三倍体西瓜不可育，与二倍体不是同一个物种，B错误；
C、减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换，可以实现基因重组，引起DNA碱基序列的改变，染色体结构变异中的易位、颠倒等类型也可引起DNA碱基序列的改变，C正确；
D、花药离体培养过程中细胞增殖方式是有丝分裂，没有基因重组，D错误．
故选：C．
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