資源簡介

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5-2　染色體變異
課程內容標準 核心素養對接
1．說出染色體變異包括染色體數目的變異和染色體結構的變異。 2．闡明二倍體、多倍體和單倍體的概念及其聯系。 3．進行低溫誘導植物細胞染色體數目變化的實驗。 1．認同染色體變異的原理，形成進化與適應的觀點。(生命觀念) 2．通過歸納與概括，比較染色體結構變異與數目變異；闡明染色體變異導致遺傳物質變化，可能導致生物性狀的改變甚至死亡。(科學思維) 3．通過低溫誘導染色體數目加倍的實驗，闡釋低溫可引起可遺傳變異。(科學探究) 4．根據染色體變異原理，結合案例，分析染色體變異在育種上的應用，設計育種方案，指導農業生產。(社會責任)
1．染色體變異：指體細胞或生殖細胞內染色體數目或結構的變化。
2．染色體數目的變異
(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。
3．染色體組：細胞中的一套非同源染色體，在形態和功能上各不相同。
4．二倍體
5．多倍體
(1)概念
(2)特點：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。
(3)人工誘導(多倍體育種)
①方法：用低溫處理或用秋水仙素處理。
②處理對象：萌發的種子或幼苗。
③原理：能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而使細胞中染色體數目加倍。
6．單倍體
(1)概念：體細胞中染色體數目與本物種配子染色體數目相同的個體。
(2)特點
(3)應用——單倍體育種。
①方法：
②優點：明顯縮短育種年限。
1．將圖示序號填入下表相應位置
類型 結構變化 圖示
倒位 染色體中某一片段位置顛倒 Ⅲ
易位 染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上 Ⅳ
缺失 染色體中某一片段缺失 Ⅰ
重復 染色體中增加某一片段 Ⅱ
2.結果
(1)染色體上的基因數目或排列順序發生改變。
(2)大多數染色體結構變異對生物體是不利的，有時甚至會導致生物體死亡。
1．實驗原理
2．實驗流程及結論
1．判正誤(對的畫“√”，錯的畫“×”)
(1)體細胞中含有兩個染色體組的個體是二倍體，含有三個或三個以上染色體組的個體是多倍體。(　×　)
(2)人工誘導多倍體最常用、最有效的方法是用秋水仙素處理休眠的種子。(　×　)
(3)貓叫綜合征是人的第5號染色體部分缺失引起的。(　√　)
(4)基因突變、基因重組、染色體變異在光學顯微鏡下都可以觀察到。(　×　)
(5)染色體片段的缺失和增加必然導致基因種類的變化。(　×　)
(6)經低溫誘導后，在顯微鏡下可以看到大多數細胞的染色體數目發生改變。(　×　)
2．微思考
下圖表示兩種變異類型，據圖回答有關問題：
圖1　　　　　　　　　　圖2
(1)圖1和圖2均發生了某些片段的交換，其交換對象分別是什么？
提示　圖1發生了非同源染色體間片段的交換，圖2發生的是同源染色體上的非姐妹染色單體間相應片段的交換。
(2)從變異角度分析，圖1和圖2發生的是哪種變異類型？
提示　圖1是染色體結構變異中的“易位”，圖2是交叉互換型基因重組。
任務驅動一　染色體數目的變異
如圖為果蠅染色體的組成，據圖回答問題：
(1)寫出圖甲中的染色體組：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y；圖乙中的染色體組：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X。
(2)不含有同源染色體的一組染色體一定是一個染色體組嗎？為什么？
提示　不一定；一個染色體組必須是含有本物種生長、發育、遺傳和變異的全部遺傳信息。
(3)單倍體只含有一個染色體組嗎？
提示　不一定：①二倍體生物形成的單倍體只含一個染色體組。
②多倍體生物形成的單倍體中含有兩個或兩個以上染色體組。
1．染色體組的理解和判斷
(1)染色體組的理解
(2)染色體組的判斷
2．二倍體、多倍體與單倍體的比較
生物體 二倍體 多倍體 單倍體
來源 受精卵 受精卵 配子
概念 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 體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體
過程
下列a～h所示的細胞圖中，有關它們所含染色體組的描述，正確的是(　　)
A．細胞中含有一個染色體組的是h圖
B．細胞中含有兩個染色體組的是g、e圖
C．細胞中含有三個染色體組的是a、b圖
D．細胞中含有四個染色體組的是f、c圖
C　[形態、功能各不相同的染色體組成一個染色體組。由此，我們可知：a、b圖含有三個染色體組，c、h圖含有兩個染色體組，d圖中，同音字母僅有一個，所以該圖只有一個染色體組，g圖含有一個染色體組，e、f圖含有四個染色體組。確認單倍體、二倍體、多倍體必須先看發育起點，若由配子發育而來，無論含幾個染色體組均屬單倍體，若由受精卵發育而來，有幾個染色體組即為幾倍體。]
下列有關單倍體的敘述，不正確的是(　　)
①由未受精的卵細胞發育成的植物，一定是單倍體?、诤袃蓚€染色體組的生物體，一定不是單倍體?、凵锏木踊蚵鸭毎欢ǘ际菃伪扼w?、芑蛐蜑閍aaBBBccc的植株一定是單倍體?、莼蛐蜑锳bcd的生物體一般是單倍體
A．③④⑤　　　　　　 B．②③④
C．①③⑤ D．②④⑤
B　[由未受精的卵細胞發育而來的個體一定是單倍體，①正確；含有兩個染色體組的生物體，可能是二倍體，也可能是四倍體生物的單倍體，②錯誤；生物的精子或卵細胞是生殖細胞，不是個體，所以不能稱為單倍體，③錯誤；基因型為aaaBBBccc的植株可能是單倍體，也可能是三倍體，④錯誤；基因型為Abcd的生物體細胞中只有一個染色體組，一般是單倍體，⑤正確。]
[舉一反三]　關于單倍體的三個易錯點
(1)單倍體的體細胞中并不一定只有一個染色體組，如四倍體的配子形成的單倍體的體細胞中含有兩個染色體組。
(2)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。
(3)單倍體是生物個體，而不是配子：精子和卵細胞屬于配子，但不是單倍體。
1．下列關于染色體組、單倍體和二倍體的敘述，錯誤的是(　　)
A．一個染色體組中不含同源染色體
B．由受精卵發育而來的個體，體細胞中含有兩個染色體組的叫二倍體
C．含一個染色體組的個體是單倍體，單倍體不一定含一個染色體組
D.由六倍體普通小麥的花藥離體培育出來的個體就是三倍體
D　[染色體組是由一組非同源染色體組成的；由受精卵發育而來的個體，體細胞中含有幾個染色體組就是幾倍體，而由配子發育而來的個體，體細胞中不管含有幾個染色體組都是單倍體，所以由六倍體普通小麥的花藥離體培育出來的個體為單倍體。]
2．(2021·山西長治高三月考)下列關于單倍體、二倍體、多倍體及染色體組的表述，正確的是(　　)
A．單倍體生物的體細胞中都沒有同源染色體
B．唐氏綜合征患者的體細胞中有三個染色體組
C．多倍體生物的體細胞中含有3個或3個以上的染色體組
D．單倍體植株都不育，多倍體植株長得較粗壯
C　[多倍體生物形成的單倍體生物的體細胞中存在同源染色體，A錯誤；唐氏綜合征患者的體細胞中有2個染色體組，B錯誤；多倍體生物的體細胞中含有3個或3個以上的染色體組，C正確；單倍體植株一般不育，但四倍體植株的單倍體植株可育，D錯誤。]
任務驅動二　染色體結構的變異
觀察下列圖示，填出變異類型并回答相關問題：
已知的染色體：變異后的染色體如下列圖所示：
(1)圖中A、B、C、D分別是哪種變異？
提示　A是缺失，B是重復，C是倒位，D是基因突變。
(2)圖中哪些變異可以在顯微鏡下觀察到？
提示　ABC。
(3)圖中哪種變異沒導致基因數目和排列順序發生變化？
提示　D。
1．染色體易位與交叉互換的比較
項目 染色體易位 交叉互換
圖解
區別 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
屬于染色體結構變異 屬于基因重組
可在顯微鏡下觀察到 在顯微鏡下觀察不到
2.染色體結構變異與基因突變的比較
項目 染色體結構變異 基因突變
本質 染色體片段的缺失、重復、易位或倒位 堿基的替換、增添或缺失
基因數目 的變化 1個或多個 1個
變異水平 細胞 分子
光鏡檢測 可見 不可見
在觀察細胞減數分裂過程中發現一個細胞中染色體的配對出現如圖甲所示的“環”狀結構，另一個細胞中出現如圖乙所示的“環”狀結構，且相應細胞中都只有一對染色體出現這樣的異常配對情況。下列相關敘述，正確的是(　　)
A．圖甲和圖乙所示的變異都發生在減數分裂Ⅰ后期
B．圖甲出現的原因是染色體①發生了重復
C．圖乙出現的原因是染色體③或④發生了倒位
D．由圖乙所在細胞形成的子細胞中都有異常染色體
C　[圖甲和圖乙所示的變異都發生在減數分裂I前期同源染色體配對之前，A錯誤；圖甲出現的原因是染色體①發生了重復或染色體②發生了缺失，B錯誤；圖乙出現的原因是染色體③或④發生了倒位，C正確；由圖乙所在細胞形成的子細胞中有一半存在異常染色體，D錯誤。]
下圖①②③④分別表示不同的變異類型，其中圖③中的基因2由基因1變異而來。下列有關說法正確的是(　　)
A．圖①②都表示易位，發生在減數分裂的四分體時期
B．圖③中的變異屬于染色體結構變異中的缺失
C．圖④中的變異屬于染色體結構變異中的缺失或重復
D．圖中4種變異能夠遺傳的是①③
C　[圖①表示基因重組中的交叉互換，因為其發生在同源染色體之間；圖②表示染色體結構變異中的易位，因為其發生在非同源染色體之間；圖③表示基因突變中堿基對的缺失；圖④表示染色體的缺失或重復。圖中4種變異都是可遺傳的變異。綜上所述，C正確。]
[舉一反三]　“兩看法”判斷染色體結構的變異類型
一看：染色體上基因的數目是否變化，如發生變化，則可能是增添、缺失或易位。
二看：染色體上基因順序是否變化，如變化，則可能是倒位。染色體結構變異往往是多個基因的變化，如果是一個基因變成它的等位基因，則是基因突變。
1．(2021·廣東選考T16)人類(2n＝46)14號與21號染色體兩者的長臂在著絲粒處融合形成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)
C　[14/21平衡易位染色體，是通過染色體易位形成，屬于染色體變異，可通過顯微鏡觀察染色體形態觀察14/21平衡易位染色體，而有絲分裂中期染色體形態固定，故觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細胞，A正確；題干信息可知，14/21平衡易位染色體，由14號和21號兩條染色體融合成一條染色體，故男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體，B正確；由于發生14/21平衡易位染色體，該女性卵母細胞中含有45條染色體，經過減數分裂該女性攜帶者的卵子最多含23種形態不同的染色體，C錯誤；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)：①含有14、21號染色體的正常卵細胞、②含有14/21平衡易位染色體的卵細胞、③含有14/21平衡易位染色體和21號染色體的卵細胞、④含有14號染色體的卵細胞、⑤14/21平衡易位染色體和14號染色體的卵細胞、⑥含有21號染色體的卵細胞，D正確。]
2．(2020·四川綿州期中)生物體染色體上的等位基因部位可以進行配對聯會，非等位基因部位不能配對。某二倍體生物細胞中分別出現圖①至④系列狀況，則對圖的解釋正確的是(　　)
A．①為基因突變，②為倒位
B．②可能是重復，④為染色體組加倍
C．①為易位，③可能是缺失
D．②為基因突變，①為染色體結構變異
C　[①為染色體結構變異(易位)，②為染色體結構變異(倒位)，③是缺失或重復，④為個別染色體數目增加。]
任務驅動三　低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
1．除了用低溫誘導植物細胞染色體數目加倍，還可用什么方法處理？
提示　秋水仙素處理。
2．經低溫誘導處理后，觀察到蒜(或洋蔥)細胞內染色體數目是否一定加倍？能觀察到細胞內的染色體組數目是多少？
提示　不一定。染色體組數目可能是2個或4個或8個。
3．若要探究誘導植物細胞染色體數目加倍的最適溫度，如何設置自變量？
提示　設置一系列梯度溫度為自變量。
1．實驗選材
(1)選材：必須選用能夠進行正常有絲分裂的分生組織。
(2)原因：不分裂的細胞染色體不復制，不會出現染色體數目加倍的情況。
2．實驗中幾種溶液的作用
試劑 使用方法 作用
卡諾氏液 將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1 h 固定細胞形態
體積分數為 95%的酒精 沖洗用卡諾氏液處理的根尖 洗去卡諾氏液
與質量分數為15%的鹽酸等體積混合，浸泡經固定的根尖 解離根尖細胞
質量分數為 15%的鹽酸 與體積分數為95%的酒精等體積混合，作為解離液 解離根尖細胞
蒸餾水 浸泡解離后的根尖約10 min 漂洗根尖，去除解離液
甲紫溶液 把漂洗干凈的根尖放進盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色 使染色體著色
四倍體大蒜的產量比二倍體大蒜高許多，為探究誘導大蒜染色體數目加倍的最佳低溫，設計了如下實驗。
(1)主要實驗材料：大蒜、培養皿、恒溫箱、卡諾氏液、體積分數為95%的酒精溶液、顯微鏡、改良苯酚品紅染液。
(2)實驗步驟：
①取五個培養皿，編號并分別加入紗布和適量的水。
②將培養皿分別放入－4 ℃、0 ℃、______、________、________的恒溫箱中1 h。
③________________________________________________________________________。
④分別取根尖________cm，放入________中固定0.5～1 h，然后用_______________________________________沖洗2次。
⑤制作裝片：解離→________→________→制片。
⑥低倍鏡檢測，___________________________________________________________，
并記錄結果。
(3)實驗結果：染色體加倍率最高的一組為最佳低溫。
(4)實驗分析：
①設置實驗步驟中②的目的是__________________________________________________ ________________________________________________________________________。
②對染色體染色還可以用__________、_________________________等。
③除低溫外，________也可以誘導染色體數目加倍，原理是________________________ ________________________________________________。
解析　本實驗的目的是探究誘導大蒜染色體數目加倍的最佳低溫，所以溫度應設置為變量，不同溫度處理是為了進行相互對照，在細胞分裂時盡可能使細胞處于設定溫度中，以排除其他溫度的干擾。但低溫并不可能使所有細胞的染色體數加倍，所以要統計加倍率來確定最佳低溫。
答案　(2)②4 ℃　8 ℃　12 ℃　③將大蒜隨機均分為五組，分別放入五個培養皿中誘導培養36 h?、?.5～1　卡諾氏液　體積分數為95%的酒精溶液?、萜础∪旧、藿y計每組視野中的染色體加倍率　(4)①將培養皿放在不同溫度下恒溫處理，是為了進行相互對照；恒溫處理1 h是為了排除室溫對實驗結果的干擾?、诩鬃先芤骸〈姿嵫蠹t溶液?、矍锼伤亍∫种萍忓N體形成
　(2021·青海西寧高一期末)某生物興趣小組的同學將生長旺盛的蒜不定根置于4 ℃的冰箱冷藏室中培養48～72 h后，剪取根尖制成臨時裝片，然后用顯微鏡觀察染色體形態較好的分裂圖像。下列敘述正確的是(　　)
A.低溫處理能阻斷蒜根尖細胞中DNA的復制
B.用甲紫溶液處理根尖可使染色體著色
C.制作臨時裝片前可用卡諾氏液維持細胞的活性
D.視野中所有細胞染色體數都已發生改變
B　[低溫作用于細胞分裂前期，能抑制蒜根尖細胞中紡錘體的形成，A錯誤；甲紫溶液是堿性染料，可使根尖細胞中的染色體著色，B正確；經卡諾氏液固定后細胞已經死亡，C錯誤；低溫作用于細胞分裂前期，而細胞周期中間期時間最長，故視野中間期細胞數目應最多，大多數細胞染色體數未發生改變，D錯誤。]
知識網絡構建 關鍵知識積累
1.染色體組是一套非同源染色體。 2．由受精卵發育而來的個體，體細胞中含幾個染色體組，就是幾倍體。 3．秋水仙素或低溫能抑制紡錘體的形成，從而導致染色體數目加倍。 4．染色體結構變異包括缺失、重復、倒位和易位等幾種類型。 5．染色體結構變異可改變染色體上的基因的數目或排列順序，可在顯微鏡下觀察到。
1．(2020·全國卷Ⅱ)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
C　[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正確；一個染色體中無同源染色體，其形態和功能各不相同，均為非同源染色體，B正確；雌雄同株的植物細胞內沒有性染色體，故其中一個染色體組內也沒有性染色體，C錯誤；每個染色體組中各染色體互為非同源染色體，其DNA的堿基序列不同，D正確。]
2．如圖表示某生物細胞中兩條染色體及其部分基因。下列四種情況的產生不屬于該細胞染色體結構變異的是(　　)
A．①　　　 B．②　　　
C．③　　　 D．④
C　[染色體結構變異指的是染色體某一片段的增添、缺失(①)、易位(②)、倒位(④)；③是基因突變或減數第一次分裂四分體時期發生交叉互換所致。]
3．(2021·河北選考T7)圖中①、②和③為三個精原細跑，①和②發生了染色體變異，③為正常細胞。②減數分裂時三條同源染色體中任意兩條正常分離，另一條隨機移向一極。不考慮其他變異，下列敘述錯誤的是(　　)
A．①減數第一次分裂前期兩對同源染色體聯會
B．②經減數分裂形成的配子有一半正常
C．③減數第一次分裂后期非同源染色體自由組合，最終產生4種基因型配子
D．①和②的變異類型理論上均可以在減數分裂過程中通過光學顯微鏡觀察到
C　[①細胞中有四條染色體，為兩對同源染色體，在減數第一次分裂前期兩對同源染色體聯會，A正確；②細胞減數分裂時三條同源染色體中任意兩條正常分離，另一條隨機移向一極，最終產生的配子為1/12AR、1/12Ar、1/12aar、1/12aaR、1/6AaR、1/6Aar、1/6ar、1/6aR，其中正常配子為1/12AR、1/12Ar、1/6ar、1/6aR，剛好占一半，B正確； ③細胞減數第一次分裂后期非同源染色體自由組合，最終產生4個配子，2種基因型，為AR、AR、ar、ar或Ar、Ar、aR、aR，C錯誤；①發生了染色體結構變異中的易位，②發生了染色體數目變異，理論上通過觀察染色體的結構和細胞中的染色體數目就可以觀察到，D正確。]
4．將二倍體芝麻的種子萌發成的幼苗用秋水仙素處理后得到四倍體芝麻，對此四倍體芝麻的敘述正確的是(　　)
A．對花粉進行離體培養，可得到二倍體芝麻
B．產生的配子沒有同源染色體，所以無遺傳效應
C．與原來的二倍體芝麻雜交，產生的是不育的三倍體芝麻
D．秋水仙素誘導染色體加倍時，最可能作用于細胞分裂的后期
C　[二倍體芝麻幼苗用秋水仙素處理，得到的是同源四倍體，體細胞內有4個染色體組，而且每個染色體組之間都有同源染色體；由四倍體的配子發育而來的芝麻是單倍體，含兩個染色體組，所以該單倍體芝麻是可育的；四倍體的配子中有兩個染色體組，二倍體的配子中有一個染色體組，所以四倍體與二倍體雜交產生的是三倍體芝麻，由于三倍體芝麻在減數分裂過程中同源染色體聯會紊亂，不能形成正常的配子，所以不育；秋水仙素誘導染色體加倍時，起作用的時期是細胞分裂的前期，抑制紡錘體的形成。]
5．(2020·山西太原高一檢測)如圖：A中的甲表示細胞內的一條染色體片段中基因排列的順序，B、C是該細胞有絲分裂的兩個時期，請回答：
(1)與甲相比，乙、丙分別屬于染色體結構變異中的______和________。
(2)B圖含有________條染色體，C圖中含有______個染色體組。
(3)與正常的植株相比，單倍體植株的特點是___________________________________。
如果用試劑____________處理萌發的種子或幼苗，能抑制________(填字母)圖所示時期中紡錘體形成，最終使體細胞中染色體的數目________。
答案　(1)缺失　重復(或增加)　(2)4　4　(3)植株矮小，高度不育　秋水仙素　B　加倍
課時作業(16)　染色體變異
1．下列變異中，不屬于染色體結構變異的是(　　)
A．染色體缺失了某一片段
B．染色體增加了某一片段
C．染色體中DNA的一個堿基對發生了改變
D．染色體某一片段位置顛倒了180°
C　[DNA中一個堿基對發生改變，不屬于染色體結構變異。選項A、B、D依次屬于缺失、重復和倒位。]
2．下列有關兩種生物變異圖示的敘述，正確的是(　　)
A．圖甲過程發生在減數第一次分裂后期
B．圖甲中的變異未產生新的基因，但可以產生新的基因型
C．圖乙過程表示染色體數目的變異
D．圖乙中的變異未產生新的基因，也不改變基因的排列次序
B　[圖甲過程為交叉互換，發生在減數分裂Ⅰ前期；圖甲中的變異為基因重組，沒有新基因的產生，可產生新的基因型；圖乙過程表示染色體結構變異；圖乙未產生新的基因，但是改變了基因的排列次序。]
3．下圖甲是正常的兩條同源染色體，則乙圖所示是指染色體結構的(　　)
A.倒位　　　　　　　　　　 B．缺失
C．易位 D．重復
B　[與正常染色體相比，乙圖中的一條染色體上缺少了“3”和“4”，屬于染色體結構的缺失。]
4．(2021·安徽宿州月考)下列關于染色體組的表述，不正確的是(　　)
A．起源相同的一組完整的非同源染色體
B．通常指二倍體生物的一個配子中的染色體
C．人的體細胞中有兩個染色體組
D．普通小麥的花粉細胞中有一個染色體組
D　[普通小麥是六倍體，其體細胞中含六個染色體組，減數分裂形成的花粉細胞中應含三個染色體組。]
5．(2021·陜西武功縣普集高級中學高一期末)關于單倍體、多倍體及染色體組的敘述，錯誤的是(　　)
A．體細胞中只有一個染色體組的個體才是單倍體
B．體細胞中含有兩個染色體組的個體可能是二倍體
C．含有一個染色體組的細胞中不含有同源染色體
D．八倍體小黑麥的單倍體細胞中有四個染色體組
A　[由配子直接發育而來的個體稱為單倍體，體細胞中只有一個染色體組的個體是單倍體，但單倍體的體細胞中不一定只含一個染色體組，A錯誤；體細胞中含有兩個染色體組的個體不一定是二倍體，若該個體是由受精卵發育而來的，則為二倍體；若該個體是由配子直接發育而來的，則為單倍體，B正確；染色體組是細胞中的一組非同源染色體，故含有一個染色體組的細胞中不含有同源染色體，C正確；單倍體是由配子直接發育而來的，八倍體小黑麥的配子含有四個染色體組，所以由配子直接發育形成的單倍體也含有四個染色體組，D正確。]
6．(2020·山東濟寧高一檢測)關于低溫誘導洋蔥染色體數目變化的實驗，下列描述錯誤的是(　　)
A．處于分裂間期的細胞最多
B．在顯微鏡下可以觀察到含有四個染色體組的細胞
C．在高倍顯微鏡下可以觀察到細胞從二倍體變為四倍體的過程
D．低溫誘導染色體數目變化與秋水仙素誘導的原理相似
C　[由于分裂間期經歷時間最長，故觀察細胞有絲分裂時，處于間期的細胞數目最多；低溫可以誘導染色體加倍，視野中可以觀察到已經被誘導加倍的細胞，細胞內有四個染色體組；細胞在解離的同時被殺死，在顯微鏡下不可能看到動態過程；低溫誘導染色體數目變化與秋水仙素的原理都是阻止紡錘體的形成。]
7．用秋水仙素處理幼苗可誘導形成多倍體植物，秋水仙素的主要作用是(　　)
A．使染色體再次復制
B．使染色體著絲點不分裂
C．抑制紡錘體的形成
D．使細胞穩定在間期階段
C　[秋水仙素能夠抑制細胞分裂過程中紡錘體的形成，這樣細胞中的染色體雖然完成了復制，但染色體不能被拉向兩極，導致細胞中的染色體數目加倍。]
8．(2021·天津武清區月考)某動物一對染色體上部分基因及其位置如圖所示，該動物通過減數分裂產生的若干精細胞中，出現了以下6種異常精子。下列相關敘述正確的是(　　)
編號 1 2 3 4 5 6
異常精子 AB_CD Ab_D AB_Cd aB_CCD Ab_DC ab_CD
A．1和6屬于同一變異類型，發生于減數第一次分裂后期
B．2、4、5同屬于染色體結構變異，都一定發生了染色體片段斷裂
C．3發生的變異一般不改變堿基序列，是變異的根本來源
D．以上6種異常精子的形成都與同源染色體的交叉互換有關
B　[1和6精細胞形成的原因是減數第一次分裂的四分體時期同源染色體的非姐妹染色單體之間發生交叉互換，屬于基因重組，兩者很可能來自同一個初級精母細胞；2的染色體片段缺失、4的染色體片段重復、5的染色體片段倒位，三者都屬于染色體結構變異，染色體結構變異的基礎是染色體片段斷裂；3中d基因出現的原因一定是基因突變，基因突變是由DNA復制出錯引起的，其實質是堿基的增添、缺失和替換，故一定存在基因中堿基順序的改變；染色體結構變異和基因突變都與同源染色體的交叉互換無關。]
9．如圖為某二倍體生物細胞分裂圖像，有關該細胞的敘述錯誤的是(　　)
A．含有4對同源染色體 B．含有4個染色體組
C．含有4個中心粒 D．含有4對染色單體
D　[圖中細胞處于有絲分裂后期，細胞中沒有染色單體。該細胞含有2個中心體，4個中心粒。]
10．(2020·山東泰安高一檢測)韭菜的體細胞中含有32條染色體，這32條染色體有8種不同的形態結構，韭菜是(　　)
A．二倍體 B．四倍體
C．六倍體 D．八倍體
B　[韭菜的體細胞中含有32條染色體，有8種不同的形態結構，那么相同形態的染色體有32/8＝4(條)，即韭菜體細胞中含有4個染色體組，韭菜是四倍體。]
11．下圖表示某些植物的體細胞，請根據下列條件判斷：
(1)肯定是單倍體的是______圖，它是由______倍體的生殖細胞直接發育形成的。
(2)莖稈較粗壯但不能產生種子的是______圖，判斷的理由是_____________________ ____________________________________________________________________________。
(3)如果都不是由生殖細胞直接發育形成，那么其中肯定是二倍體的是______圖。
(4)如果C圖中的植株是由某植物的卵細胞直接發育形成的，那么它是______倍體。形成它的那個植物是________倍體，原來植物有性生殖形成種子時，發育中的胚乳細胞內含______個染色體組。
解析　A、B、C、D四圖中依次含有的染色體組數是3、2、2、1，含有1個染色體組的一定是單倍體。染色體組數大于等于3的多倍體植株莖稈較粗壯，染色體成單的減數分裂時會聯會紊亂，不能產生正常生殖細胞，也就不能產生種子。由受精卵發育而來的，體細胞中含有幾個染色體組就是幾倍體，所以B、C圖表示的是二倍體細胞。C圖植株是由卵細胞直接發育形成的，是單倍體，單倍體細胞中含有2個染色體組，則原體細胞含有4個染色體組，是四倍體。C圖植株的胚乳是由受精極核發育而來的，含有6個染色體組。
答案　(1)D　二　(2)A　含有3個染色體組，減數分裂時會發生聯會紊亂而不能形成正常生殖細胞，不能產生種子　(3)B、C　(4)單　四　6
12．如圖表示一些細胞中所含的染色體，據圖完成下列問題：
(1)圖A所示是含________個染色體組的體細胞。每個染色體組有________條染色體。
(2)若圖C所示細胞為體細胞，則其所在的生物是______倍體，其中含有________對同源染色體。
(3)圖D表示一個生殖細胞，這是由______倍體生物經減數分裂產生的，內含______個染色體組。
(4)圖B若表示一個生殖細胞，它是由________倍體生物經減數分裂產生的，由該生殖細胞直接發育成的個體是________倍體。每個染色體組含________條染色體。
(5)圖A細胞在有絲分裂的后期包括______個染色體組。
解析　(1)圖A中染色體是兩兩相同的，故含有兩個染色體組，并且每個染色體組中有兩條染色體。(2)圖C中染色體兩兩相同，故有兩個染色體組，如果是由受精卵發育而來，則該生物為二倍體，如果是由配子發育而來，則該生物是單倍體。圖C所示細胞中，每個染色體組中有三條染色體，共有三對同源染色體。(3)圖D中染色體形態、大小各不相同，則只有一個染色體組。(4)圖B中染色體每三條是相同的，有三個染色體組，由配子直接發育成的生物個體，都稱為單倍體。(5)圖A細胞在有絲分裂后期染色體暫時加倍含有四個染色體組。
答案　(1)兩　兩　(2)二或單　三　(3)二　一　(4)六　單　三　(5)四
13．(多選)某二倍體生物在細胞分裂過程中出現了圖甲、乙、丙、丁 4 種類型的變異，圖甲中英文字母表示染色體片段。下列有關敘述正確的是(　　)
A．圖示中的生物變異都是染色體變異
B．如果圖乙為精原細胞，則不能產生正常的配子
C．圖丁所示的變異類型屬于染色體變異
D．圖中所示的變異類型在減數分裂中均可能發生
CD　[圖示中的生物變異只有甲、乙和丁是染色體變異，A錯誤；若圖乙為一精原細胞，其減數分裂過程中，可能產生正常的配子和異常的配子，B錯誤；圖丁所示的變異類型屬于染色體變異中的易位，C正確；據分析可知，圖中所示的變異類型在減數分裂中均可能發生，D正確。]
14．(多選)(2021·湖北四校聯考)普通西瓜(二倍體)每個細胞含22條染色體，如圖為一個三倍體無子西瓜的剖面圖，下列敘述正確的是(　　)
A．培育無子番茄與培育無子西瓜所利用的原理相同
B．①的細胞內含有22條染色體，②的細胞內含有33條染色體
C．無子西瓜培育過程中，秋水仙素處理可使著絲粒不分裂，導致染色體加倍
D．無子西瓜形成的原因是減數分裂過程中染色體聯會紊亂
D　[培育無子西瓜(多倍體育種)的原理是染色體變異，而培育無子番茄的原理是生長素能夠促進子房發育為果實；題圖為三倍體無子西瓜，是由三倍體植株的子房發育而來的，所以①和②的細胞內均含有33條染色體；秋水仙素的作用是抑制細胞分裂過程中紡錘體的形成，而不是抑制著絲粒的分裂；該無子西瓜形成的原因是三倍體植株減數分裂過程中同源染色體聯會紊亂，不能形成正常的配子。]
15．單體是指某對染色體缺失一條的個體，其染色體條數可以用2n－1來表示。我國從加拿大引進了“中國春”(小麥品種)單體系統。小麥有21對同源染色體，所以“中國春”單體系統中共有21種不同的單體類型。
(1)從可遺傳變異的類型來看，單體屬于______________變異，鑒定此種變異最簡便的方法是________________________________________________________________________。
(2)中國農科院的科學家利用“中國春”單體系統和本地“京紅1號”小麥雜交并選育，培育出了中國自己的“京紅1號”單體系統，具體方法如下：
①將“中國春”單體系統作為母本，“京紅1號”作為父本，逐一進行雜交，再逐株鑒定雜種F1的核型(染色體組成)。
②將后代F1中的單體植株作為母本，繼續與________________(填“京紅1 號”或“中國春”)雜交，得到子代后再篩選出單體植株作為母本，按相同方法連續雜交5～8次，基本上可以選出純合或接近純合的“京紅1號”單體系統。
(3)從染色體數量上來看，單體植株可以產生的配子種類及比例理論上應為_________ _______________________________________________________________________________，但是從上述實驗過程中發現，如果將單體植株作為父本，則后代中單體植株所占的比例只有2%，以單體作為母本，則后代中單體植株所占的比例約為38%，出現這種現象的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析　(1)單體是由于缺少一條染色體而產生的，屬于染色體數目變異。染色體變異在顯微鏡下可以觀察到。(2)利用“中國春”單體系統和本地“京紅1號”小麥雜交并選育，培育出了中國自己的“京紅1號”單體系統，具體方法如下：①將“中國春”單體系統作為母本，“京紅1號”作為父本，逐一進行雜交，再逐株鑒定雜種F1的核型(染色體組成)。②將后代F1中的單體植株作為母本，繼續與“京紅1號”雜交，得到子代后再篩選出單體植株作為母本，按相同方法連續雜交5～8次，基本上可以選出純合或接近純合的“京紅1號”單體系統。(3)單體比正常體細胞少一條染色體，所以單體植株可以產生的配子種類及比例理論上應為正常配子(n)∶缺一條染色體的配子(n－1)＝1∶1。但是從上述實驗過程中發現，如果將單體植株作為父本，則后代中單體植株所占的比例只有2%，以單體作為母本，則后代中單體植株所占的比例約為38%，出現這種現象的原因可能是缺一條染色體的卵細胞存活率稍低于正常卵細胞，而缺一條染色體的精子存活率遠低于正常精子。
答案　(1)染色體數目(或染色體)　顯微鏡下觀察　(2)②京紅1號　(3)正常配子(n)∶缺一條染色體的配子(n－1)＝1∶1　缺一條染色體的卵細胞存活率稍低于正常卵細胞，而缺一條染色體的精子存活率遠低于正常精子
微專題三　生物育種
[核心精要]
1．單倍體育種
(1)原理：染色體數目變異。
(2)過程
用高稈抗病(DDTT)和矮稈不抗病(ddtt)小麥品種，培育矮稈抗病小麥的過程，如下圖所示：
其中單倍體育種的核心步驟為①花藥離體培養和②秋水仙素處理誘導染色體數目加倍。
(3)優點：與雜交育種相比，單倍體育種能明顯縮短育種年限，子代均為純合子，加速育種進程。
缺點：技術復雜且需與雜交技術結合使用。
2．多倍體育種
(1)原理：染色體數目變異。
(2)多倍體育種的過程：
正在萌發的種子或幼苗抑制紡錘體形成染色體不分離細胞中染色體數目加倍多倍體植株。
(3)優點：多倍體和二倍體相比，莖稈粗壯，葉片、果實和種子都較大，糖類和蛋白質含量都有所增加。
缺點：多倍體育種適用于植物，在動物方面難以開展，且多倍體植物往往發育遲緩，結實率低。
(4)實例：三倍體無子西瓜的培育過程
①過程b傳粉是為了雜交得到三倍體種子，過程c傳粉是為了提供生長素刺激子房發育成果實。
②獲取三倍體種子是在第一年四倍體植株上；獲取三倍體無子果實則是在第二年的三倍體植株上。
③無子的原因：三倍體西瓜進行減數分裂時，由于同源染色體聯會紊亂，不能產生正常配子。
3．比較幾種常見生物育種方式
方法 原理 常用方法 優點 缺點 代表實例
雜交 育種 基因 重組 雜交 操作簡單， 目標性強 育種年 限長 矮稈抗 病小麥
誘變 育種 基因 突變 輻射誘變、 激光誘變 等　　　 提高突變 率，加速育 種進程 有利變 異少， 需大量 處理實 驗材料 青霉素高 產菌株
多倍 體育 種 染色 體變 異 秋水仙素 處理萌發 的種子或 幼苗　　 操作簡單， 且能在較短 的時間內獲 得所需品種 所得品 種發育 遲緩， 結實率 低；在 動物中 無法開 展　　 無子西瓜、 八倍體小 黑麥　　
單倍 體育 種 染色 體變 異 花藥離體 培養后， 再用秋水 仙素處理 明顯縮短 育種年限 技術復 雜，需要 與雜交 育種配 合　　 “京花1 號”小麥
[對點訓練]
1．(2021·廣東選考T11)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
A　[白菜型油菜(2n＝20)的種子，表明白菜型油菜屬于二倍體生物，體細胞中含有兩個染色體組，而Bc是通過卵細胞發育而來的單倍體，其成熟葉肉細胞中含有一個染色體組，A錯誤；Bc是通過卵細胞發育而來的單倍體，秋水仙素處理Bc幼苗可以培育出純合植株，此種方法為單倍體育種，能縮短育種年限，B、C正確；自然狀態下，Bc只含有一個染色體組，細胞中無同源染色體，減數分裂不能形成正常配子，而高度不育，D正確。]
2．(2021·江西吉安期中)如圖甲、乙表示小麥的兩個品種，A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑦表示培育小麥新品種的過程。下列說法不正確的是(　　)
A．①②過程操作簡便，但培育周期長，原理是基因重組
B．④的變異僅發生于有絲分裂，該育種方式的優點之一是可得到更多優良變異類型
C．③過程常用的方法是花藥離體培養，可以得到單倍體幼苗
D．⑥過程與⑦過程的育種原理相同，過程中需要抑制紡錘體的形成
B　[①②為雜交育種，操作簡便，但培育周期長，原理是基因重組，A正確；④為基因突變，主要發生在細胞分裂間期，如有絲分裂前的間期和第一次減數分裂前的間期，B錯誤；③為花藥離體培養，可以得到單倍體幼苗，C正確；①⑦為多倍體育種，①③⑥為單倍體育種，過程與⑦過程的育種原理相同，都是染色體數目變異，過程中需要抑制紡錘體的形成，D正確。]
3．下列是無子西瓜培育的過程簡圖，有關敘述不正確的是(　　)
A．①過程也可進行低溫誘導處理，與秋水仙素的作用原理不同
B．三倍體植株不育的原因是在減數分裂過程中聯會發生紊亂
C．培育得到的無子西瓜與二倍體有子西瓜相比個大、含糖量高
D．要得到無子西瓜，需每年制種，很麻煩，所以可用無性繁殖進行快速繁殖
A　[低溫誘導和秋水仙素的作用原理相同，都是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成。]
4．下面為利用純合高稈(D)抗病(E)小麥和純合矮稈(d)染病(e)小麥快速培育純合優良小麥品種矮稈抗病小麥(ddEE)的示意圖，有關此圖敘述不正確的是(　　)
A．圖中進行①過程的主要目的是讓控制不同優良性狀的基因組合到一起
B．②過程中發生了非同源染色體的自由組合
C．實施③過程依據的主要生物學原理是細胞增殖
D．④過程的實施中通常用一定濃度的秋水仙素處理
C　[題中圖示為單倍體育種的過程，①過程表示兩個親本雜交，所依據的原理是基因重組，從而達到控制不同優良性狀的基因組合到一起；②過程表示的是F1進行減數分裂產生配子的過程，在減數分裂Ⅰ后期非同源染色體自由組合；③過程表示由花藥離體培養成單倍體植株的過程，此過程中不但有細胞的分裂還有細胞的分化，所依據的原理主要是植物細胞的全能性；④過程是誘導染色體數目加倍的過程，一般用一定濃度的秋水仙素處理。]
5．(2021·浙江衢州高一月考)對于如圖所示育種方法的說法不正確的是(　　)
A．①④方向所示的途徑依據的原理是基因重組
B．⑦過程所示的育種方法依據的原理是基因突變
C．①②③過程能明顯縮短育種年限
D．⑤過程一般發生在生殖細胞中才具有遺傳性
B　[①④方向所示的途徑表示雜交育種，原理是基因重組；⑦過程所示的育種方法為多倍體育種，多倍體育種和單倍體育種的原理都是染色體變異；①②③過程為單倍體育種，能明顯縮短育種年限；⑤過程是基因突變，實質是DNA分子結構發生改變，基因突變可發生在生物個體發育的各個時期，但是，一般發生在生殖細胞中才具有遺傳性。]
6．下圖表示兩種育種方式，請據圖思考下列問題：
甲　　　　 　　　　乙
(1)甲圖表示的育種方式為____________，乙圖表示的育種方式為________________，兩者的育種原理分別為________________和________________。
(2)甲圖和乙圖中都有秋水仙素誘導染色體組加倍，其原理是__________________ _____________________________________________________________________________。
甲圖中用秋水仙素處理的目的是________________________________________________ ______________________________________________________________________________。
(3)乙圖中獲得無子西瓜至少需要________年。圖乙中有兩次傳粉過程，它們的目的分別是__________________和__________________________。
(4)甲圖中所示育種方式的優點是__________________，原因是因為______________ _______________________________________________________________________________。
答案　(1)單倍體育種　多倍體育種　染色體數目的變異　染色體數目的變異　(2)秋水仙素能夠抑制紡錘體的形成，從而誘導染色體組加倍　使染色體組加倍，從而變得可育　(3)兩　得到三倍體種子　刺激三倍體的子房發育成果實　(4)能明顯縮短育種年限　秋水仙素處理單倍體幼苗直接得到純合體
7．(2021·安徽高二開學考試)雜交育種是最常規的育種方式，在其他的育種方式中也常用到雜交這種技術?；卮鹣铝袉栴}：
(1)太空育種是誘變育種的一種方式，可大幅度改變植物性狀，其原理是___________。若將經過處理的種子種植后沒有表現出不一樣的性狀，可采用的方法是___________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)在進行單倍體育種時，首先要將選擇的親本進行雜交，這樣做的目的是_____ __________________________________________________________________________________________________________，然后通過____________________________________________獲得能穩定遺傳的個體，再進行________________________，得到符合生產要求的品種。
(3)馬鈴薯為四倍體，利用其單倍體與野生型二倍體馬鈴薯進行雜交，獲得的個體是不育的，可通過_________________________________處理，恢復馬鈴薯的育性，最后得到的馬鈴薯是___________________(填“純合子”“雜合子”或“純合子或雜合子”)，只要獲得優良性狀的個體即可在生產上推廣的原因是___________________________________________。
解析　(1)誘變育種的原理是基因突變。若將經過處理的種子種植后沒有表現出不一樣的性狀，可采用的方法是自交，因為有些基因突變為隱性突變，在當代不表現出來，自交后可出現隱性純合子。(2)單倍體育種時，將選擇的親本進行雜交，這樣做的目的是將不同的優良性狀集中到某一個體中；然后通過花藥離體培養、染色體數目加倍，得到符合生產要求的品種。(3)利用其單倍體與野生型二倍體馬鈴薯進行雜交，得到四倍體的不育馬鈴薯，可通過一定濃度的秋水仙素或低溫處理，使其細胞含有同源染色體，這樣恢復馬鈴薯的育性，得到的馬鈴薯可能是純合子或雜合子。由于馬鈴薯的繁殖方式為無性繁殖，故只要獲得優良性狀的個體即可在生產上推廣。
答案　(1)基因突變　自交　有些基因突變為隱性突變，在當代不表現出來，自交后可出現隱性純合子　(2)將不同的優良性狀集中到某一個體中　花藥離體培養、染色體數目加倍　選擇　(3)一定濃度的秋水仙素或低溫　純合子或雜合子　馬鈴薯的繁殖方式為無性繁殖

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