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【備考2023】高中生物新教材一輪復習學案
第21講　染色體變異
[素養目標]
1．通過染色體變異會影響生物性狀的分析，建立結構與功能觀；通過染色體變異基本原理及其在生物學中意義的理解，建立進化與適應的觀點。(生命觀念)
2．通過比較與分類、歸納與演繹明確三種可遺傳變異的類型及其判定。(科學思維)
3．通過觀察實驗低溫誘導染色體數目變化，培養實驗設計與結果分析的能力。(科學探究)
　染色體變異
1．染色體數目的變異
(1)染色體數目變異的類型
①細胞內個別染色體的增加或減少。
②細胞內染色體數目以一套完整的非同源染色體為基數成倍地增加或成套地減少。
(2)染色體組：在大多數生物的體細胞中，染色體都是兩兩成對的，也就是說含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱為一個染色體組。
(3)單倍體、二倍體和多倍體
項目 單倍體 二倍體 多倍體
概念 體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體 體細胞中含有兩個染色體組的個體 體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體
發育起點 配子 受精卵(通常是) 受精卵(通常是)
植株特點 ①植株弱小； ②高度不育 正常可育 ①莖稈粗壯； ②葉片、果實和種子較大； ③營養物質含量都有所增加
體細胞染色體組數　 ≥1 2 ≥3
三倍體和四倍體形成過程
形成原因 自然原因 單性生殖 正常的有性生殖 外界環境條件劇變(如低溫)
人工誘導 花藥離體培養 秋水仙素處理單倍體幼苗 秋水仙素處理萌發的種子或幼苗
舉例 蜜蜂的雄蜂 幾乎全部的動物和過半數的高等植物 香蕉(三倍體)；馬鈴薯(四倍體)；八倍體小黑麥
2.染色體結構變異
(1)類型
圖解 變化 名稱 舉例
染色體b片段缺失 缺失 果蠅缺刻翅的形成
染色體b片段增加 重復 果蠅棒狀眼的形成
染色體的某一片段(d、g)移接到另一條非同源染色體上 易位 果蠅花斑眼的形成
同一條染色體上某一片段(a、b)位置顛倒 倒位 果蠅卷翅的形成
(2)結果：染色體結構的改變，會使排列在染色體上的基因數目或排列順序發生改變，導致性狀的變異。
(3)對生物體的影響：大多數染色體結構變異對生物體是不利的，有的甚至會導致生物體死亡。
1．(必修2 P87黑體)生物體的體細胞內染色體數目或結構的變化，稱為染色體變異。(×)
2．(必修2 P88“相關信息”)被子植物中，約有33%的物種是多倍體。(√)
3．(必修2 P88正文)多倍體莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，結實率高。(×)
4．(必修2 P88正文)單倍體的體細胞中必定含有一個染色體組。(×)
5．(必修2 P90正文)染色體結構變異會使排列在染色體上的基因種類或排列順序發生改變。(×)
1．必修2 P87“問題探討”節選：為什么平時吃的香蕉是沒有種子的？
提示：因為香蕉栽培品種體細胞中的染色體數目是3N條，減數分裂時染色體發生聯會紊亂，不能形成正常的配子，因此無法形成受精卵，進而形成種子。
2．必修2 P89正文：單倍體都是高度不育嗎？說明理由。
提示：單倍體并非都不育，二倍體的配子發育成的單倍體表現為高度不育；多倍體的配子如含有偶數個染色體組，則發育成的單倍體含有同源染色體及等位基因，可育并能產生后代。
1．染色體組數目的判定[科學思維]
(1)根據染色體形態判定：細胞內形態相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。
(2)根據基因型判定：在細胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的基因(包括同一字母的大、小寫)出現幾次，則含有幾個染色體組。
2．染色體結構變異類型的辨析[科學思維]
(1)染色體結構變異與基因突變的判斷
(2)易位與互換的區別
項目 染色體易位 互換
圖解
位置 發生于非同源染色體之間 發生于同源染色體的非姐妹染色單體之間
原理 染色體結構變異 基因重組
觀察 可在顯微鏡下觀察到 在顯微鏡下觀察不到
[探究意圖：以二倍體生物體細胞染色體模式圖為情境信息考查理解及問題解決能力]
下圖中甲是某二倍體生物體細胞染色體模式圖，乙、丙、丁是發生變異后的不同個體的體細胞中的染色體組成模式圖，據圖回答：
(1)若果蠅的某細胞在減數分裂Ⅰ后期X染色體和Y染色體沒有分離，最終形成的精子中含有的是不是一個染色體組？為什么？
提示：不是，因為X染色體和Y染色體是同源染色體，一個染色體組中的染色體都是非同源染色體。
(2)上圖中乙所示個體減數分裂產生的配子種類及比例如何？圖丙所示個體在減數分裂聯會時，3條同源染色體中的任意2條配對聯會，另1條同源染色體不能配對，減數分裂Ⅰ的后期配對的同源染色體正常分離，而不能配對的1條染色體隨機移向細胞的任意一極，則其減數分裂時可產生的配子種類和比例如何？
提示：b∶B∶ab∶aB＝1∶1∶1∶1；aB∶ab∶AB∶Ab∶AaB∶Aab∶AAB∶AAb＝1∶1∶2∶2∶2∶2∶1∶1。
(3)若三體為XXY的雄性果蠅，三條性染色體任意兩條聯會概率相等，則XXY個體產生的配子及比例為多少？
提示：X∶Y∶XY∶XX＝2∶1∶2∶1。
突破點1　
1．(2020·全國Ⅱ卷)關于高等植物細胞中染色體組的敘述，錯誤的是(　　)
A．二倍體植物的配子只含有一個染色體組
B．每個染色體組中的染色體均為非同源染色體
C．每個染色體組中都含有常染色體和性染色體
D．每個染色體組中各染色體DNA的堿基序列不同
解析：二倍體植物的體細胞中含有兩個染色體組，其配子中只含有一個染色體組，A項正確；每個染色體組中的染色體的形態、大小等均不相同，都是非同源染色體，每條染色體DNA的堿基序列均不同，B、D項正確；不含性染色體的生物，每個染色體組中都不含性染色體，如豌豆、玉米等，C項錯誤。
答案：C
2．下列圖示為細胞中所含染色體分布情況，有關敘述正確的是(　　)
A．圖a所示細胞含有2個染色體組，圖b所示細胞含有3個染色體組
B．如果圖b表示體細胞，則圖b代表的生物一定是三倍體
C．如果圖c代表由受精卵發育成的生物的體細胞，則該生物一定是二倍體
D．圖d代表的生物一定是由卵細胞發育而成的，是單倍體
解析：圖a為處于有絲分裂后期的細胞，含有4個染色體組；圖b所示細胞有同源染色體，含有3個染色體組，A錯誤；如果圖b生物是由配子發育而成的，則圖b代表的生物是單倍體，如果圖b生物是由受精卵發育而成的，則圖b代表的生物是三倍體，B錯誤；圖c所示細胞中有同源染色體，含有2個染色體組，若是由受精卵發育而成的，則該細胞所代表的生物一定是二倍體，C正確；圖d所示細胞中只含1個染色體組，一定是單倍體，可能是由雄性配子或雌性配子發育而成的，D錯誤。
答案：C
“二看法”判斷單倍體、二倍體和多倍體
突破點2　
3．果蠅的性別決定是XY型，性染色體數目異常會影響果蠅的性別特征甚至使果蠅死亡，如性染色體組成XO的個體為雄性，XXX、OY的個體胚胎致死。果蠅紅眼和白眼分別由基因R和r控制。某同學發現一只異常果蠅，該果蠅左半側表現為白眼雄性，右半側表現為紅眼雌性。若產生該果蠅的受精卵染色體組成正常，且第一次分裂形成的兩個細胞核中只有一個細胞核發生變異，則該受精卵的基因型及變異細胞核產生的原因可能是(　　)
A．XRXr；含基因R的X染色體丟失
B．XrXr；含基因r的X染色體丟失
C．XRXr；含基因r的X染色體結構變異
D．XRXR；含基因R的X染色體結構變異
解析：若受精卵為XRXr，第一次分裂形成的兩個細胞核中只有一個細胞核發生變異，若含基因R的X染色體丟失，則形成的子細胞基因型為XRXr和XrO，表現為紅眼雌性和白眼雄性，A正確；若受精卵為XrXr，有一個細胞核發生變異，含基因r的X染色體丟失，則子細胞基因型為XrXr和XrO，表現為白眼雌性和白眼雄性，B錯誤；若受精卵為XRXr，含基因r的X染色體結構變異(缺失、重復、倒位、易位)，不會產生白眼雄性性狀(XrY、XrO)，C錯誤；若受精卵為XRXR，含基因R的X染色體結構變異，不會產生白眼雄性性狀(XrY、XrO)，D錯誤。
答案：A
4．(多選) (2022·山東棗莊月考)果蠅的眼睛是復眼，即一個大眼睛由很多小眼睛組成。控制紅(W)、白(w)眼基因所在的X染色體片段易位到4號染色體某位置后，會使眼色基因不能表達。基因型為XWXw雌果蠅常常會表現出“花斑眼”，即部分小眼表現為紅眼，部分小眼表現為白眼。下列說法不正確的是(　　)
A．該花斑眼雌果蠅的后代中雄性只可能是白眼果蠅
B．眼色基因片段易位的數量對“花斑眼”的表現無影響
C．表現為白眼的小眼是因為細胞W基因所在片段發生易位
D．未表現“花斑眼”的雌果蠅一定沒有發生眼色基因片段的易位
解析：花斑眼的雌果蠅仍然能產生XW和Xw的配子，所以后代雄果蠅仍有紅眼和白眼兩種表型，A錯誤；易位的數量越多，則白色小眼的數量越多，對“花斑眼”的表現越有影響，B錯誤；依據題干信息，雜合子雌果蠅表現為花斑眼的現象是因為易位導致的眼色基因不能表達所致，基因型為XWXw雌果蠅表型本應該全部小眼都是紅眼，由于部分小眼的細胞W基因所在的X染色體片段發生了易位，該紅眼基因不能表達，w基因表達出現白眼，C正確；純合雌果蠅有兩種基因型，XWXW、XwXw即使發生了易位，但是表達情況沒有發生變化，D錯誤。
答案：ABD
　生物變異在育種上的應用
1．單倍體育種
(1)原理：染色體(數目)變異。
(2)過程
(3)優點：明顯縮短育種年限。
(4)缺點：技術復雜。
2．多倍體育種
(1)方法：用秋水仙素或低溫處理。
(2)處理材料：萌發的種子或幼苗。
(3)原理：染色體(數目)變異。
(4)實例：三倍體無子西瓜的培育
①兩次傳粉
②用秋水仙素處理幼苗后，分生組織分裂產生的莖、葉、花染色體數目加倍，而未經處理部分(如根部細胞)的染色體數目不變。
③三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜植株在減數分裂過程中，由于染色體聯會紊亂，不能產生正常配子。
3．雜交育種
(1)原理：基因重組。
(2)過程
①培育雜合子品種
選取符合要求的純種雙親雜交(♀×♂)→F1(即為所需品種)。
②培育隱性純合子品種
選取符合要求的雙親雜交(♀×♂)→F1F2→選出表型符合要求的個體種植并推廣。
③培育顯性純合子品種
a．植物：選擇具有不同優良性狀的親本雜交，獲得F1→F1自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型，連續自交至不發生性狀分離為止。
b．動物：選擇具有不同優良性狀的親本雜交，獲得F1→F1雌雄個體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交，選擇后代不發生性狀分離的F2個體。
(3)優點：操作簡便，可以把多個品種的優良性狀集中在一起。
(4)缺點：獲得新品種的周期長。
4．誘變育種
(1)原理：基因突變。
(2)過程
(3)優點
①可以提高突變率，在較短時間內獲得更多的優良變異類型。
②大幅度地改良某些性狀。
(4)缺點：有利變異個體往往不多，需要處理大量材料。
1．(必修2 P81正文)誘變育種可通過改變基因的堿基序列達到育種目的。(√)
2．(必修2 P83“相關信息”)利用物理等因素處理生物，可以提高突變率，創造人類需要的生物新品種。(√)
3．(必修2 P84“與社會的聯系”)人工雜交選育優質金魚的原理是基因重組。(√)
4．(必修2 P13、P83正文)誘變育種和雜交育種均可形成新基因。(×)
5．(必修2 P89“與社會的聯系”)單倍體育種中，通過花藥(或花粉)離體培養所得的植株均為純合的二倍體。(×)
6．(必修2 P91“拓展應用2”)用二倍體西瓜給四倍體西瓜授粉，則四倍體植株所結的種子里面的胚有3個染色體組。(√)
1．必修2 P88“相關信息”改編：秋水仙素是一種怎樣的物質？使用時應注意什么？
提示：秋水仙素(C22H25O6N)是從百合科植物秋水仙的種子和球莖中提取的一種植物堿。它是白色或淡黃色的粉末或針狀結晶，有劇毒，使用時應當特別注意。
2．必修2 P91“拓展應用2”節選：為什么用一定濃度的秋水仙素溶液處理二倍體西瓜的芽尖而不是處理其他部位？
提示：西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方，用秋水仙素處理有利于抑制細胞有絲分裂時形成紡錘體，從而形成四倍體西瓜植株。
1．從育種目的、方法特點和實驗材料確定育種方案[科學探究]
2．明辨不同育種方法需注意的問題[生命觀念]
(1)雜交育種不一定需要連續自交。若選育顯性優良純種，需要連續自交篩選，直至性狀不再發生分離；若選育隱性優良純種，則只要出現該性狀個體即可。
(2)設計育種方案時，應該注意是“動物育種”還是“植物育種”。
①植物育種時，一般用連續自交的方法獲得純合子，這是由于植物中雌雄同體的物種較多。
②動物只能選相同性狀的個體相互交配，待性狀出現分離后進行篩選，然后用測交法檢測出純合子，這是由于動物大多是雌雄異體，不能“自交”。
(3)不要看到“染色體數目加倍”就認為是多倍體育種。若操作對象是單倍體植株，則屬于單倍體育種；若操作對象為正常植株，則屬于多倍體育種。
(4)單倍體育種一般應用于二倍體植物，因為若為四倍體植物，通過單倍體育種獲得的個體不一定是純合子。
(5)花藥離體培養只是單倍體育種中的一個程序，要想得到可育的品種，一般還需要用秋水仙素處理單倍體使染色體加倍。
[探究意圖：以培育無子獼猴桃新品種為情境信息考查問題解決能力]
如圖是利用野生獼猴桃種子(aa,2n＝58)為材料培育無子獼猴桃新品種(AAA)的過程，回答下列問題：
(1)③和⑥應如何操作？
提示：用一定濃度的秋水仙素溶液分別滴在Aa植株和AA植株幼苗的莖尖上。
(2)若④是自交，則產生AAAA的概率為多少？寫出求解思路。
提示：植株AAaa減數分裂產生的配子種類及比例為AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，所以AAaa自交產生AAAA的概率＝1/6×1/6＝1/36。
(3)AA植株和AAAA植株是同一物種嗎？為什么？
提示：二倍體AA與四倍體AAAA雜交產生的AAA為不育的三倍體，因此AA植株和AAAA植株是不同的物種。
突破點1　
1．(2021·廣東卷)白菜型油菜(2n＝20)的種子可以榨取食用油(菜籽油)。為了培育高產新品種，科學家誘導該油菜未受精的卵細胞發育形成完整植株Bc。下列敘述錯誤的是(　　)
A．Bc成熟葉肉細胞中含有兩個染色體組
B．將Bc作為育種材料，能縮短育種年限
C．秋水仙素處理Bc幼苗可以培育出純合植株
D．自然狀態下Bc因配子發育異常而高度不育
解析：白菜型油菜為二倍體植株，由未受精的卵細胞發育形成的植株Bc為單倍體，故Bc體細胞中有一個染色體組，A錯誤；Bc作為育種材料能明顯縮短育種年限，B正確；秋水仙素可誘導細胞染色體加倍，故Bc幼苗經秋水仙素處理，可以獲得純合植株，C正確；因該單倍體植株體細胞中無同源染色體，故其無法產生正常的配子，從而表現為高度不育，D正確。
答案：A
2．(多選) (2022·山東濰坊模擬)金魚和錦鯉兩種觀賞魚類都源自我國，其觀賞價值體現在體形、體色及斑紋的艷麗程度上，雌性魚類更具有性狀優勢。科學家用人工誘導雌核發育技術來提高魚的觀賞價值，人工誘導雌核發育的方法有第一次卵裂阻止法(方法一)和第二極體放出阻止法(方法二)。如圖所示精子需要用紫外線或X光照射進行滅活處理，使其失去遺傳能力(破壞染色體)，但保留受精能力。下列說法正確的是(　　)
A．精子失去遺傳能力并非因為紫外線或X光照射使其發生了基因突變
B．方法一通過低溫抑制有絲分裂后期紡錘體形成使染色體加倍
C．若方法二得到的是雜合子二倍體，一定是互換導致的
D．若方法一對卵子的低溫處理不完全，則可能形成單倍體
解析：結合題意可知，精子失去遺傳能力是因為紫外線或X光照射使其滅活，而非發生了基因突變，A正確；方法一為卵裂阻止法，可以通過低溫抑制紡錘體的形成而實現，紡錘體的形成時期是前期，B錯誤；據圖可知，若減數分裂Ⅰ時期同源染色體上的非姐妹染色單體之間發生了互換，而導致同一染色體上的兩條姐妹染色單體中可能會含有等位基因；或在該過程中發生了基因突變，則方法二低溫抑制極體排出，均可能會獲得雜合二倍體，C錯誤；若方法一對卵子的低溫處理不完全，不能抑制紡錘體的形成，則細胞能正常卵裂，導致染色體數目減半，則可能形成單倍體，D正確。
答案：AD
突破點2　
3．(2021·山東卷)番茄是雌雄同花植物，可自花受粉也可異花受粉。M、m基因位于2號染色體上，基因型為mm的植株只產生可育雌配子，表現為小花、雄性不育。基因型為MM、Mm的植株表現為大花、可育。R、r基因位于5號染色體上，基因型為RR、Rr、rr的植株表現型分別為正常成熟紅果、晚熟紅果、晚熟黃果。細菌中的H基因控制某種酶的合成，導入H基因的轉基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表達，噴施萘乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡。不考慮基因突變和交叉互換。
(1)基因型為Mm的植株連續自交兩代，F2中雄性不育植株所占比例為________。雄性不育植株與野生型植株雜交所得可育晚熟紅果雜交種的基因型為________，以該雜交種為親本連續種植，若每代均隨機受粉，則F2中可育晚熟紅果植株所占比例為________。
(2)已知H基因在每條染色體上最多插入1個且不影響其他基因。將H基因導入基因型為Mm的細胞并獲得轉基因植株甲和乙，植株甲和乙分別與雄性不育植株雜交，在形成配子時噴施NAM，F1均表現為雄性不育。若植株甲和乙的體細胞中含1個或多個H基因，則以上所得F1的體細胞中含有________個H基因。若植株甲的體細胞中僅含1個H基因，則H基因插入了______所在的染色體上。若植株乙的體細胞中含n個H基因，則H基因在染色體上的分布必須滿足的條件是__________________________________________________。植株乙與雄性不育植株雜交，若不噴施NAM，則子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例為________。
(3)若植株甲的細胞中僅含1個H基因。在不噴施NAM的情況下，利用植株甲及非轉基因植株通過一次雜交即可選育出與植株甲基因型相同的植株。請寫出選育方案。________________________________________________________________________。
解析：(1)基因型為Mm的植株自交一代，F1的基因型種類及比例為1/4MM、1/2Mm、1/4mm；F1中的mm雄性不育，不能進行自交，F1中的MM(占1/3)、Mm(占2/3)可以進行自交，1/3MM自交后代為1/3MM，2/3Mm自交后代為1/6MM、1/3Mm、1/6mm，據此推知F2中雄性不育植株所占的比例為1/6。基因型為mm的植株雄性不育，基因型為MM、Mm的植株可育，基因型為Rr的植株表現為晚熟紅果，所以雄性不育植株(mm)與野生型植株雜交所得可育晚熟紅果雜交種的基因型為MmRr。以該雜交種MmRr為親本連續種植，若每代均隨機受粉，F1的基因型種類及比例為1/16MMRR、2/16MMRr、2/16MmRR、4/16MmRr、1/16MMrr、2/16Mmrr、1/16mmRR、2/16mmRr、1/16mmrr，F1隨機受粉，F1產生的雌配子種類及比例為1/4MR、1/4Mr、1/4mR、1/4mr，由于基因型為mm的植株雄性不育，F1產生的雄配子種類及比例為1/3MR、1/3Mr、1/6mR、1/6mr，雌配子與雄配子隨機結合，可得出F2中可育晚熟紅果植株(M_Rr)所占比例為5/12。(2)導入H基因的轉基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表達，噴施萘乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡。將H基因導入基因型為Mm的細胞并獲得轉基因植株甲和乙，植株甲(Mm)和乙(Mm)分別與雄性不育植株(mm)雜交，在形成配子時噴施NAM，F1均表現為雄性不育(mm)，說明甲(Mm)和乙(Mm)產生的含M的雄配子均因為含H基因而死亡，只有含m的雄配子因為不含H基因而存活，而雄性不育植株(mm)產生的卵細胞也不含H基因，所以所得F1的體細胞中含有0個H基因。若植株甲(Mm)的體細胞中僅含1個H基因，因為甲(Mm)產生的含M的雄配子死亡了，可以推知H基因插入了M所在的染色體上，造成了含M的雄配子死亡。若植株乙的體細胞中含n個H基因，因為乙(Mm)產生的含M的雄配子死亡了，而含m的雄配子存活，可推知必須有1個H基因位于M所在染色體上(使含M的雄配子死亡)，且2條同源染色體上不能同時存在H基因(使含m的雄配子中每條染色體上均不含H基因)。植株乙(Mm)與雄性不育植株雜交，植株乙(Mm)產生的不含H基因的雄配子的比例為1/2n，雄性不育植株(mm)產生的雌配子為m，若不噴施NAM，則子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例為1/2n。(3)植株甲的基因型為Mm，若植株甲的細胞中僅含一個H基因，在不噴施NAM的情況下，利用植株甲及非轉基因植株通過一次雜交即可選育出與植株甲基因型相同的植株，可以植株甲為父本(Mm)，雄性不育植株(mm)為母本進行雜交，子代有兩種基因型Mm和mm，其中基因型為Mm的植株表現為大花，基因型為mm的植株表現為小花，子代中大花植株即為所需植株。
答案：(1)1/6　MmRr　5/12　(2)0　M基因　必須有1個H基因位于M所在染色體上，且2條同源染色體上不能同時存在H基因　1/2n　(3)以雄性不育植株為母本、植株甲為父本進行雜交，子代中大花植株即為所需植株(或利用雄性不育株與植株甲雜交，子代中大花植株即為所需植株)
　實驗：低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
1．實驗原理
用低溫處理植物分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導致細胞不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞的染色體數目發生變化。
2．實驗步驟
(1)實驗步驟
(2)現象：視野中既有正常的二倍體細胞，也有染色體數目發生改變的細胞。
低溫誘導植物細胞染色體數目變化的實驗中的試劑及其作用
1．秋水仙素與低溫都能誘導染色體數目加倍，這兩種方法在原理上有什么相似之處？
提示：秋水仙素與低溫都能誘導染色體數目加倍，可能都與抑制紡錘體的形成有關，著絲粒分裂后沒有紡錘體的牽引作用，因而不能將染色體拉向細胞的兩極，導致細胞中的染色體數目加倍。
2．觀察時是否所有細胞中染色體均已加倍？
提示：不是，只有少部分細胞實現染色體加倍，大部分細胞仍為二倍體分裂狀況。
突破點1　
1．用洋蔥(2N＝16)進行低溫誘導植物細胞染色體數目變化的實驗，下列有關分析正確的是(　　)
A．零度以下低溫會使實驗結果更明顯
B．在顯微鏡下可觀察到染色體數目加倍的過程
C．用卡諾氏液對根尖解離后需用體積分數為95%的酒精沖洗2次
D．在高倍鏡下可觀察到染色體數為16、32、64的細胞
解析：低溫誘導時也要有合適的溫度，不是溫度越低越好，溫度太低會直接影響到生命活動的進行，A錯誤；在解離時細胞已經死亡，所以看不到染色體數目加倍的過程，B錯誤；卡諾氏液用于固定細胞形態，不用于解離，C錯誤；因為細胞分裂是不同步的，所以在顯微鏡下能觀察到染色體數為16、32、64的細胞，D正確。
答案：D
突破點2　
2．為探究秋水仙素誘發基因突變及染色體數目加倍的最佳濃度和作用時間，進行了相關實驗，下列有關敘述不正確的是(　　)
A．秋水仙素的濃度和作用時間屬于自變量
B．溫度屬于無關變量，會影響實驗結果
C．變異細胞類型都可以用光學顯微鏡觀察檢驗
D．正式實驗前需進行預實驗，以檢驗實驗設計的科學性和可行性
解析：由于探究秋水仙素誘發基因突變及染色體數目加倍的最佳濃度和作用時間，所以秋水仙素的濃度和作用時間屬于自變量，A正確；由于秋水仙素的濃度和作用時間屬于自變量，所以溫度等屬于無關變量，需要嚴格控制，否則會影響實驗結果，B正確；變異細胞類型中只有染色體數目變化可以用光學顯微鏡觀察檢驗，而基因突變屬于分子水平，不能用光學顯微鏡觀察檢驗，C錯誤；預實驗是在正式實驗之前，用標準物質或只用少量樣品進行實驗，以便摸出最佳的實驗條件，為正式實驗打下基礎，所以正式實驗前需進行預實驗，以檢驗實驗設計的科學性和可行性，D正確。
答案：C
[構建知識網絡]
[強化生命觀念]
1．染色體變異是指體細胞或生殖細胞內染色體數目或結構的變化。
2．染色體組是指在大多數生物的體細胞中，含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱為一個染色體組。
3．與正常植株相比，單倍體植株長得弱小，而且高度不育。
4．用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗，是目前人工誘導多倍體最常用且最有效的方法。
真題再現　感悟考情
1.(2021·廣東卷)人類(2n＝46)14號與21號染色體二者的長臂在著絲點(粒)處融合形成14/21平衡易位染色體，該染色體攜帶者具有正常的表現型，但在產生生殖細胞的過程中，其細胞中形成復雜的聯會復合物(如圖)。在進行減數分裂時，若該聯會復合物的染色體遵循正常的染色體行為規律(不考慮交叉互換)，下列關于平衡易位染色體攜帶者的敘述，錯誤的是(　　)
A．觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細胞
B．男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體
C．女性攜帶者的卵子最多含24種形態不同的染色體
D．女性攜帶者的卵子可能有6種類型(只考慮圖中的3種染色體)
解析：有絲分裂中期是便于觀察染色體的時期，而平衡易位染色體是染色體變異導致的，可以在顯微鏡下觀察到，因此觀察平衡易位染色體可選擇有絲分裂中期細胞，A正確；正常男性的初級精母細胞含有46條染色體，而男性攜帶者的初級精母細胞中一條14號和一條21號染色體融合成一條染色體，所以只含有45條染色體，B正確；若只考慮題圖中的3種染色體，由于該染色體攜帶者的聯會復合物遵循同源染色體分離、非同源染色體自由組合的規律，因此產生的配子有只含21號染色體的、只含14號染色體的、只含14/21平衡易位染色體的、含14號染色體和21號染色體的、含14號染色體和14/21平衡易位染色體的、含21號染色體和14/21平衡易位染色體的，共6種，其中染色體數目最多為23條，最少為22條，C錯誤，D正確。
答案：C
2．(2020·山東卷)在細胞分裂過程中，末端缺失的染色體因失去端粒而不穩定，其姐妹染色單體可能會連接在一起，著絲點(粒)分裂后向兩極移動時出現“染色體橋”結構，如圖所示。若某細胞進行有絲分裂時，出現“染色體橋”并在兩著絲點(粒)間任一位置發生斷裂，形成的兩條子染色體移到細胞兩極。不考慮其他變異，關于該細胞的說法錯誤的是(　　)
A．可在分裂后期觀察到“染色體橋”結構
B．其子細胞中染色體的數目不會發生改變
C．其子細胞中有的染色體上連接了非同源染色體片段
D．若該細胞基因型為Aa，可能會產生基因型為Aaa的子細胞
解析：“染色體橋”是著絲點(粒)分裂后向兩極移動時出現的，可在該細胞有絲分裂后期看到，A項正確；“染色體橋”會在兩著絲點(粒)間任一位置發生斷裂，形成兩條子染色體，并移向細胞兩極，不影響子細胞中染色體的數目，B項正確；由于“染色體橋”會在兩著絲點(粒)間任一位置發生斷裂，很可能會導致形成的兩條染色體不對等，有的可能出現染色體片段的增加，有的可能出現減少，但增加的染色體片段來自其姐妹染色單體，而不是非同源染色體，C項錯誤，D項正確。
答案：C
3．(2020·全國Ⅲ卷)普通小麥是目前世界各地栽培的重要糧食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過程，如圖所示(其中A、B、D分別代表不同物種的一個染色體組，每個染色體組均含7條染色體)。在此基礎上，人們又通過雜交育種培育出許多優良品種。回答下列問題：
(1)在普通小麥的形成過程中，雜種一是高度不育的，原因是__________________________________。已知普通小麥是雜種二染色體加倍形成的多倍體，普通小麥體細胞中有______條染色體。一般來說，與二倍體相比，多倍體的優點是________________(答出2點即可)。
(2)若要用人工方法使植物細胞染色體加倍，可采用的方法有____________(答出1點即可)。
(3)現有甲、乙兩個普通小麥品種(純合體)。甲的表現型是抗病易倒伏，乙的表現型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙為實驗材料設計實驗獲得抗病抗倒伏且穩定遺傳的新品種，請簡要寫出實驗思路。
解析：(1)雜種一中的兩個染色體組分別來自一粒小麥和斯氏麥草兩個不同物種，無同源染色體，不能通過減數分裂產生正常的配子，因此雜種一是高度不育的。雜種二中含3個染色體組，經其染色體加倍形成的普通小麥中含有6個染色體組，每個染色體組均含7條染色體，故普通小麥體細胞中共含有42條染色體。與二倍體植株相比，多倍體植株的優點是莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的含量都有所增加。(2)人工誘導染色體加倍的方法有很多，如低溫處理、用秋水仙素處理等。目前最常用且最有效的方法是用秋水仙素來處理萌發的種子或幼苗。(3)甲(抗病易倒伏)和乙(易感病抗倒伏)具有兩對相對性狀，且都是純合體，可通過雜交育種或單倍體育種的方法將兩者的優良性狀集中在一個個體上。若采用雜交育種的方法，其實驗思路是將甲、乙兩個品種雜交得F1，F1自交得F2，選取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不發生性狀分離的植株。若采用單倍體育種的方法，其實驗思路是甲、乙雜交得F1，將F1的花藥進行離體培養獲得單倍體幼苗，再用秋水仙素處理單倍體幼苗，最后經篩選可獲得抗病抗倒伏且穩定遺傳的新品種。
答案：(1)無同源染色體，不能進行正常的減數分裂　42　營養物質含量高、莖稈粗壯　(2)秋水仙素處理　(3)甲、乙兩個品種雜交，F1自交，選取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不發生性狀分離的植株。
4．(2021·河北卷)我國科學家利用栽培稻(H)與野生稻(D)為親本，通過雜交育種方法并輔以分子檢測技術，選育出了L12和L7兩個水稻新品系。L12的12號染色體上帶有D的染色體片段(含有耐缺氮基因TD)，L7的7號染色體上帶有D的染色體片段(含有基因SD)，兩個品系的其他染色體均來自H(圖1)。H的12號和7號染色體相應片段上分別含有基因TH和SH。現將兩個品系分別與H雜交，利用分子檢測技術對實驗一親本及部分F2的TD/TH基因進行檢測，對實驗二親本及部分F2的SD/SH基因進行檢測，檢測結果以帶型表示(圖2)。
回答下列問題：
(1)為建立水稻基因組數據庫，科學家完成了水稻________條染色體的DNA測序。
(2)實驗一F2中基因型TDTD對應的是帶型________。理論上，F2中產生帶型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的個體數量比為________。
(3)實驗二F2中產生帶型α、β和γ的個體數量分別為12、120和108，表明F2群體的基因型比例偏離____________定律。進一步研究發現，F1的雌配子均正常，但部分花粉無活性。已知只有一種基因型的花粉異常，推測無活性的花粉帶有________(填“SD”或“SH”)基因。
(4)以L7和L12為材料，選育同時帶有來自D的7號和12號染色體片段的純合品系X(圖3)。主要實驗步驟包括：①____________________________；②對最終獲得的所有植株進行分子檢測，同時具有帶型________的植株即為目的植株。
(5)利用X和H雜交得到F1，若F1產生的無活性花粉所占比例與實驗二結果相同，雌配子均有活性，則F2中與X基因型相同的個體所占比例為________。
解析：(1)水稻是雌雄同株植物，水稻細胞沒有性染色體，圖1顯示水稻細胞有12對染色體，建立水稻基因組數據庫，需要測定每對染色體中的一條，即完成12條染色體的DNA測序。(2)依題意，對于12號染色體而言，實驗一中親本L12和H的基因型分別為TDTD和THTH，分別對應圖2實驗一中下面的帶型和上面的帶型，F1的基因型為TDTH，F1自交，F2的基因型為1TDTD(帶型Ⅲ)、2TDTH(帶型Ⅱ)、1THTH(帶型Ⅰ)，故F2中產生帶型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的個體數量比為1∶2∶1。(3)實驗二中，親本的基因型為SDSD和SHSH，F1的基因型為SDSH，F2中產生帶型α(SDSD)、β(SDSH)、γ(SHSH)個體數量比為12∶120∶108，12∶120∶108不符合基因分離定律1∶2∶1的分離比，表明F2群體的基因型比例偏離(基因的)分離定律。帶型α(SDSD)的個體數量明顯偏少，由題干信息可知F1的雌配子均正常，則可能是F1中含有SD基因的部分花粉無活性。(4)L7和L12的基因型分別為SDSDTHTH和SHSHTDTD，想要選育基因型為SDSDTDTD的純合品系X，考慮到基因SD/SH和TD/TH位于兩對同源染色體上，其遺傳遵循基因的自由組合定律，因此，主要實驗步驟包括：①選取L7和L12雜交得F1(SDSHTDTH)，F1自交得F2(其中有基因型為SDSDTDTD的個體)；②對最終獲得的F2所有植株進行分子檢測，同時具有帶型Ⅲ和α的植株(基因型為SDSDTDTD)即為目的植株。(5)品系X和H雜交，即SDSDTDTD×SHSHTHTH，F1的基因型為SDSHTDTH，若F1產生的無活性花粉所占比例與實驗二結果相同，則F1自交，F2為(12SDSD∶120SDSH∶108SHSH)×(1TDTD∶2TDTH∶1THTH)，故F2中與X基因型相同的個體所占比例＝12/240×1/4＝1/80。
答案：(1)12　(2)Ⅲ　1∶2∶1　(3)(基因的)分離　SD　(4)①選取L7和L12雜交得F1，F1自交得F2　②Ⅲ和α　(5)1/80

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