資源簡介

新人教生物一輪復習學案
第21講 染色體變異與應用
【素養目標】　1.通過染色體變異基本原理及其在生物學中意義的理解，建立起進化與適應的觀點。(生命觀念)　2.通過三種可遺傳變異的比較及育種方法的比較，培養歸納與概括的能力。(科學思維)　3.通過低溫誘導植物染色體數目的變化、生物變異類型的判斷與實驗探究以及育種方案的選擇與設計，培養實驗設計及結果分析的能力以及學以致用的思想意識。(科學探究、社會責任)
考點一　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
【拾遺補缺】　源于P88“相關信息”
(1)被子植物中，約有33%的物種是多倍體。例如，普通小麥、棉、煙草、菊、水仙等都是多倍體。
(2)秋水仙素(C22H25O6N)是從百合科植物秋水仙的種子和球莖中提取出來的一種植物堿。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．低溫誘導植物染色體數目的變化
(1)實驗原理：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，植物細胞染色體數目加倍。
(2)實驗步驟
(3)實驗現象：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。
【拾遺補缺】　源于必修2 P89“探究·實踐”：秋水仙素和低溫誘導染色體數目加倍的原理有什么相似之處？
提示　兩者誘導染色體數目加倍的原理相同，都是抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極，從而引起染色體數目加倍。
3．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)DNA分子中發生三個堿基對的缺失導致染色體結構變異(　　)
(2)染色體易位或倒位不改變基因數量，對個體性狀不會產生影響(　　)
(3)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(　　)
(4)用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體(　　)
(5)單倍體含有的染色體組數都是奇數(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
1．染色體組數目的判定
(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．低溫誘導植物染色體數目變化實驗中的試劑及其作用
3．三種可遺傳變異的辨析
(1)染色體結構變異與基因突變的區別
(2)易位與互換的區別
項目 易位 互換
圖解
區別 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 在光學顯微鏡下觀察不到
【提醒】　關于變異的“質”和“量”問題：基因突變改變基因的質，不改變基因的量；基因重組不改變基因的質，一般也不改變基因的量，但轉基因技術會改變基因的量；染色體變異不改變基因的質，但會改變基因的量或改變基因的排列順序。
[典例剖析]
(多選)(2022·江蘇卷，18)科研人員開展了芥菜和埃塞俄比亞芥雜交實驗，雜種經多代自花傳粉選育，后代育性達到了親本相當的水平。下圖中L、M、N表示3個不同的染色體組。下列相關敘述正確的有(　　)
A．兩親本和F1都為多倍體
B．F1減數第一次分裂中期形成13個四分體
C．F1減數第二次分裂后產生的配子類型為LM和MN
D．F1兩個M染色體組能穩定遺傳給后代
AD　[由題意可知，L、M、N表示3個不同的染色體組，故兩親本和F1都含有四個染色體組，且由受精卵發育而來，為異源四倍體，A正確；四分體形成于減數第一次分裂前期同源染色體聯會，B錯誤；由圖中選育產生的后代基因型推知，F1可能產生M、LM、LN、MN、LMN等配子，C錯誤；根據C選項配子類型的分析，已經圖中選育產生的后代可知，后代一定會獲得兩個M染色體，D正確。]
【名師點撥】　掌握信息轉化能力
信息提取 信息1：多代自花傳粉選育＋題圖
信息2：染色體組
信息轉化 1.連續自交
2.受精卵發育而來的個體，體內含有幾個染色體組，就是幾倍體
素養考查 生命觀念：結構與功能觀 科學思維：建構模型能力
【角度轉換】　提升語言表達能力
體細胞含四個染色體組的生物不一定為四倍體，原因是確認是四倍體還是單倍體，必須先看發育起點。若由配子發育而來，則為單倍體；若由受精卵發育而來，則為四倍體。
考向一　染色體變異類型的判斷
1．(2022·湖南卷，9)大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上。某個體測交后代表現型(表型)及比例為黑眼黑毛∶黑眼白化∶紅眼黑毛∶紅眼白化＝1∶1∶1∶1。該個體最可能發生了下列哪種染色體結構變異(　　)
C　[分析題意可知：大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上，兩對等位基因為連鎖關系，正常情況下，測交結果只能出現兩種表現型(表型)，但題干中某個體測交后代表現型(表型)及比例為黑眼黑毛∶黑眼白化∶紅眼黑毛∶紅眼白化＝1∶1∶1∶1，類似于基因自由組合定律的結果，推測該個體可產生四種數目相等的配子，且控制兩對性狀的基因遵循自由組合定律，即兩對等位基因被易位到兩條非同源染色體上，C正確。]
2．(2022·惠州高三檢測)養蠶業中，雄蠶的吐絲量比雌蠶高且蠶絲質量好，但大規模鑒別雌雄是非常困難的。科學研究發現，家蠶染色體上的基因B使蠶卵呈黑色，不含基因B的蠶卵呈白色。遺傳學家利用X射線處理雌蠶甲，最終獲得突變體丁，流程如圖所示(染色體未按實際大小比例畫出)，由此實現多養雄蠶的目的。下列有關敘述，錯誤的是(　　)
A．X射線處理，既可以引起基因突變也可以引起染色體結構變異
B．使用光學顯微鏡觀察細胞中染色體形態，可區分乙、丙個體
C．③過程中，丙與bbZZ的雄蠶雜交，子代中有1/2為bbZWB
D．將突變體丁與bbZZ的雄蠶雜交，可實現對子代大規模的性別鑒定
C　[由題圖分析可知，X射線處理，既可以引起基因突變也可以引起染色體結構變異，A正確；乙與丙的區別在于B基因所在片段的位置，染色體的形態結構有所差異，使用光學顯微鏡觀察細胞中染色體形態，可區分乙、丙個體，B正確；丙的基因型為bOZWB，與bbZZ的雄蠶雜交，子代為bbZWB的概率1/2×1/2＝1/4，C錯誤；將突變體丁(bbZWB)與bbZZ的雄蠶雜交，子代雄性全為蠶卵呈白色，雌性全為蠶卵呈黑色，因此可實現對子代大規模的性別鑒定，D正確。]
考向二　低溫誘導植物染色體數目的變化
3．(2022·深圳高三檢測)多倍體植物常出現在高寒地區。某生物興趣小組探究低溫對洋蔥根尖細胞染色體數目加倍的影響，如圖是顯微鏡下觀察的兩個視野照片。下列相關敘述正確的是(　　)
A．使用卡諾氏液是對細胞中的染色體進行染色
B．統計發現處于有絲分裂中期的細胞數目最多
C．a細胞是較典型的染色體數加倍的細胞圖像
D．b細胞的形成是低溫處理在紡錘體形成之前
C　[使用卡諾氏液是對細胞進行固定，A錯誤；由于間期時間最長，因此視野中處于有絲分裂間期的細胞數目最多，B錯誤；a細胞中著絲粒已經分裂，細胞中沒有紡錘體，說明低溫抑制了紡錘體的形成，是較典型的染色體數目加倍的細胞圖像，C正確；低溫可抑制紡錘體的形成，b細胞內含有紡錘體，說明b細胞是在低溫處理紡錘體形成之后進行的，D錯誤。]
4．(2022·重慶高三檢測)洋蔥是生物學實驗中常用的材料，根尖可用于“觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂”(實驗1)和“低溫誘導植物細胞染色體數目的變化”(實驗2)。下列關于上述實驗的說法，正確的是(　　)
A．實驗1、2都用到體積分數為95%的酒精，且作用完全相同
B．實驗1、2中解離的作用是使組織細胞分散開來，有利于觀察
C．取材時間會影響實驗1的觀察效果，對實驗2沒有影響
D．觀察實驗2的結果時，可能會找到實驗1預期觀察的分裂象
D　[實驗2中的酒精還可用于漂洗，洗去多余的卡諾氏液，A錯誤；兩實驗解離的作用是溶解細胞之間的間質，分離細胞，不是分散，B錯誤；兩實驗的取材時間一般在上午10點到下午2點，處于分裂期的細胞較多，C錯誤；實驗2中部分細胞沒有完成染色體數目的加倍，則可能觀察到實驗1中的正常染色體數目的細胞圖像，D正確。]
考向三　辨析三種可遺傳變異
5．(2022·滁州高三檢測)生物的某些變異可通過細胞分裂某一時期染色體的行為來識別。下圖甲、乙兩模式圖分別表示細胞分裂過程中出現的“環形圈”“十字型結構”現象，圖中字母表示染色體上的基因。圖丙是細胞分裂過程中染色體在某一時期所呈現的形態。下列有關敘述正確的是(　　)
A．甲、乙兩種變異類型分別屬于染色體結構變異、基因重組
B．圖甲是由于個別堿基對的增添或缺失，導致染色體上基因數目改變的結果
C．圖乙是由于四分體時期同源染色體的非姐妹染色單體之間發生互換的結果
D．甲、乙、丙三圖均發生在減數分裂過程中
D　[甲是染色體結構變異的重復或缺失，乙圖中，非同源染色體上出現了同源區段，發生了聯會現象，該種變異應屬于染色體結構變異中的易位，A錯誤；個別堿基對的增添或缺失屬于基因突變，甲圖中部分基因發生了增添或缺失，導致染色體上的基因數目改變，屬于染色體變異，B錯誤；四分體時期同源染色體非姐妹染色單體之間發生交叉互換屬于基因重組，而乙圖的易位現象，只能發生在非同源染色體之間，C錯誤；甲和乙都發生聯會現象，發生在減數第一次分裂前期，丙圖同源染色體的非姐妹染色單體之間進行了互換，也發生于減數第一次分裂前期，D正確。]
6．(2022·朔州高三模擬)棉花的長絨和短絨由A/a基因控制，白色和紅色由B/b基因控制。育種專家對長絨深紅棉植株M的萌發種子進行電離輻射處理，得到了長絨淺紅棉植株M1，M1自交后代出現了新型白色棉。據圖分析，下列說法錯誤的是(　　)
A．人類貓叫綜合征和M1的變異類型相同
B．電離輻射使M萌發的種子發生基因重組
C．M1突變株自交后代中長絨淺紅棉植株占3/8
D．M1突變株自交后代中白色棉體細胞不含b基因
B　[據圖可知，電離輻射使植株M形成植株M1，屬于染色體部分缺失，與人類貓叫綜合征的變異類型相同，A正確；基因重組發生在有性生殖的減數分裂過程中，萌發的種子進行有絲分裂，電離輻射處理M萌發的種子不會發生基因重組，B錯誤；M1的基因型為AabO(O表示片段缺失的染色體)，其自交后，產生的長絨淺紅棉植株(A_bO)占3/4×1/2＝3/8，C正確；M1自交后代產生的新型白色棉(A_OO或aaOO)體細胞中不含b基因，D正確。]
【歸納總結】　利用三個“關于”區分三種變異
(1)關于“互換”：同源染色體上的非姐妹染色單體之間的互換，屬于基因重組；非同源染色體之間的互換，屬于染色體結構變異中的易位。
(2)關于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重復(增加)，屬于染色體結構變異；DNA分子上若干堿基的缺失或增添(增加)，屬于基因突變。
(3)關于變異的水平：基因突變、基因重組屬于分子水平的變異，在光學顯微鏡下觀察不到；染色體變異屬于細胞水平的變異，在光學顯微鏡下可以觀察到。
考點二　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：一般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)抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組可獲得抗蟲矮稈小麥(　　)
(2)通過花藥離體培養可獲得抗銹病高產小麥新品種(　　)
(3)單倍體育種中，通過花藥離體培養所得的植株均為純合的二倍體(　　)
(4)誘變育種可通過改變基因的結構達到育種目的(　　)
(5)用二倍體西瓜給四倍體西瓜受粉，則四倍體植株上會結出三倍體無子西瓜(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
[典例剖析]
(2021·廣東卷，16)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　[本題以培育白菜型油菜的新品種為載體，主要考查育種和染色體組。根據題干信息可知，白菜型油菜是二倍體，有兩個染色體組，Bc是由該油菜未受精的卵細胞發育形成的，只有一個染色體組，A錯誤；以Bc為材料通過誘導(秋水仙素或低溫)使其染色體加倍，從而培育出純合的符合要求的二倍體白菜型油菜，與雜交育種相比，該方法能明顯縮短育種時間，B、C正確；Bc是單倍體，只有一個染色體組，不能進行減數分裂，不能產生配子，因此Bc高度不育，D正確。]
【名師點撥】　提升信息轉化能力
信息提取 信息1：白菜型油菜(2n＝20)
信息2：未受精的卵細胞發育形成完整植株Bc
信息轉化 1.油菜是二倍體
2.未受精的卵細胞發育成的是單倍體
素養考查 生命觀念：結構與功能觀 社會責任：解決問題能力
【角度轉換】　提升長句應答能力
某生物體細胞中含兩個染色體組，但不一定是二倍體，原因是該生物不一定由受精卵發育而來，若由配子發育而來就是單倍體。
考向一　分析單倍體育種與多倍體育種的應用
7．(2022·鹽城高三模擬預測)用多培體育種獲無子西瓜和用生長素處理獲無子番茄，下列有關敘述正確的是(　　)
A．無子西瓜屬于單倍體植株
B．三倍體西瓜無子的變異屬于不能遺傳的變異
C．生長素處理獲得番茄無子的變異屬于不能遺傳的變異
D．無子番茄植株扦插后長出的植株仍結無子果實
C　[無子西瓜屬于三倍體植株，A錯誤；三倍體西瓜無子的變異是染色體數目變異，屬于可遺傳的變異，B錯誤；無子番茄是利用生長素能促進子房發育成果實的功能制成，而生長素不會改變番茄的遺傳物質，所以不能遺傳，C正確；無子番茄植株遺傳物質沒有發生改變，扦插后長出的植株不能結無子果實，D錯誤。]
8．(2022·龍巖高三模擬)人工栽培的馬鈴薯(四倍體)難以出現新品種，而野生型品種的引入極大地豐富了馬鈴薯的育種資源。如圖表示馬鈴薯新品種丙(四倍體)的培育過程。下列相關敘述正確的是(　　)
馬鈴薯(4N)甲×野生品種(2N)→乙馬鈴薯新品種(丙)
A．過程①一定是秋水仙素處理
B．甲品種是純合的二倍體植株
C．培育馬鈴薯新品種丙的原理是多倍體育種
D．與甲相比，丙馬鈴薯淀粉含量可能有所增加
D　[丙為四倍體，過程①除秋水仙素處理外，還可低溫處理，A錯誤；四倍體馬鈴薯花藥離體培養獲得的甲是單倍體，不能稱為二倍體，B錯誤；培育馬鈴薯新品種丙的原理是染色體數目變異，C錯誤；一般來說，與單倍體相比，多倍體的優點是莖稈粗壯、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有所增加，所以與單倍體馬鈴薯甲相比，丙為四倍體馬鈴薯，淀粉含量可能有所增加，D正確。]
考向二　生物育種的綜合判斷
9．(2023·湖北騰云聯盟高三聯考)油菜中基因G和g控制菜籽的芥酸含量，而芥酸會降低菜籽油的品質。研究人員擬利用高芥酸油菜品種(gg)和水稻抗病基因R培育低芥酸抗病油菜新品種(GGRR)，育種過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
高芥酸(gg)低芥酸低芥酸抗病新品種
A．過程①發生基因突變，基因g的堿基排列序列發生改變
B．過程②需要用限制酶、DNA連接酶等基因工程的工具
C．過程③的原理是基因重組，需要較長時間的選擇和培育
D．過程③還可用單倍體育種，需用秋水仙素處理萌發的種子
D　[過程①誘發基因突變，使g基因堿基對發生序列的增添、缺少或替換，導致基因g的堿基序列改變，進而油菜性狀發生改變，A正確；過程②是將R基因導入到油菜細胞中的過程，采用的是基因工程技術，需要限制酶、DNA連接酶和載體等基因工程的工具，B正確；過程③的原理是基因重組，經過多代自交篩選出新品種，需要較長時間的選擇和培育，C正確；過程③還可用單倍體育種，需用秋水仙素處理幼苗獲得純種，D錯誤。]
【易錯警示】　有關育種的4點易錯提醒
(1)誘變育種與雜交育種相比，前者能產生新基因，創造變異新類型，后者只是實現原有基因的重新組合。
(2)育種中“最簡便”與“最快速”的差異：“最簡便”著重于技術含量應為“易操作”，如雜交育種，雖然年限長，但農民自己可簡單操作；“最快速”則未必簡便，如單倍體育種可明顯縮短育種年限，但其技術含量卻較高。
(3)“單倍體育種”≠“花藥離體培養”：單倍體育種包括花藥離體培養和秋水仙素處理等過程；花藥離體培養只是單倍體育種的一個操作步驟。
(4)單倍體育種和多倍體育種都需用秋水仙素處理，前者操作對象是幼苗期的單倍體植株；后者操作對象為萌發期的種子或幼苗期的正常植株。
10．(2022·河北卷，20)藍粒小麥是小麥(2n＝42)與其近緣種長穗偃麥草雜交得到的。其細胞中來自長穗偃麥草的一對4號染色體(均帶有藍色素基因E)代換了小麥的一對4號染色體。小麥5號染色體上的h基因純合后，可誘導來自小麥的和來自長穗偃麥草的4號染色體配對并發生交叉互換。某雄性不育小麥的不育基因T與等位可育基因t位于4號染色體上。為培育藍粒和不育兩性狀不分離的小麥，研究人員設計了如下圖所示的雜交實驗。回答下列問題：
(1)親本不育小麥的基因型是________，F1中可育株和不育株的比例是________。
(2)F2與小麥(hh)雜交的目的是_______________________________________________。
(3)F2藍粒不育株在減數分裂時理論上能形成________個正常的四分體。如果減數分裂過程中同源染色體正常分離，來自小麥和長穗偃麥草的4號染色體隨機分配，最終能產生________種配子(僅考慮T/t、E基因)。F3中基因型為hh的藍粒不育株占比是________。
(4)F3藍粒不育株體細胞中有________條染色體，屬于染色體變異中的________變異。
(5)F4藍粒不育株和小麥(HH)雜交后單株留種形成一個株系。若株系中出現：
①藍粒可育∶藍粒不育∶非藍粒可育∶非藍粒不育＝1∶1∶1∶1。說明：________________________________________________________________________；
②藍粒不育∶非藍粒可育＝1∶1。說明_______________________________。符合育種要求的是________(填“①”或“②”)。
答案　(1)TtHH　1∶1　(2)獲得h基因純合(hh)的藍粒不育株，誘導小麥和長穗偃麥草的4號染色體配對并發生交叉互換，從而使T基因與E基因交換到一條姐妹染色單體上，以獲得藍粒和不育性狀不分離的小麥　(3)20　4　1/16　(4)43　數目
(5)F4藍色不育株體細胞中T基因和E基因位于不同染色體上　F4藍色不育株體細胞中T基因和E基因位于同一條染色體上　②
解析　(1)分析題意可知，親本雄性不育小麥(HH)的不育基因T與等位可育基因t位于4號染色體上，所以其基因型為TtHH，親本小麥( hh )的基因型為tthh，故F1中可育株(TtHh)∶不育株(ttHh)＝1∶1。
(2)F2中的藍粒不育株的基因型及比例為1/2TEHH、1/2TEHh，其中T基因和E基因分別來自小麥的和長穗偃麥的4號染色體，而h基因純合后，可誘導來自小麥的和來自長穗偃麥草的4號染色體配對并發生交叉互換，使得T和E基因可以位于同一條姐妹染色單體上，從而獲得藍粒和不育兩性狀不分離的個體。
(3)分析題意可知，藍粒小麥的染色體條數是42，而F2中的藍粒不育株的4號染色體一條來自小麥，一條來自長穗偃麥草，其余染色體(42－1－1＝40)均來自小麥，為同源染色體，故其減數分裂時理論上能形成20個正常的四分體；不同來源的4號染色體在減數分裂中隨機分配，僅考慮T/t、E基因，若兩條4號染色體移向一極，則同時產生基因型為TE和О(兩基因均沒有)的兩種配子，若兩條4號染色體移向兩極，則產生基因型為T和E的兩種配子，則F2中的藍粒不育株共產生4種配子；F3中的藍粒不育株產生TE配子的概率為1/4，產生h配子的概率是1/4，則F3中基因型為hh的藍粒不育株占比是1/4×1/4＝1/16。
(4)由F2中的藍粒不育株產生的配子種類，可以確定形成F3中的藍粒不育株的卵細胞中應含有兩條4號染色體，且小麥染色體組成為2n＝42，故F3藍粒不育株體細胞中有43條染色體，多了一條4號染色體，屬于染色體數目變異。
(5)F3中的藍粒不育株基因型為TEtHh 和TEthh，含 hh基因的個體可形成T和E交換到同一條染色體上的卵細胞，與小麥(ttHH)雜交，F4中的藍粒不育株基因型為TEtHh，其中T基因和E基因連鎖，位于同一條染色體上，t基因位于另一條染色體上，與小麥(ttHH)雜交，后代表現型(表型)及比例為藍粒不育∶非藍粒可育＝1∶1，即F4藍粒不育株體細胞中的T基因和E基因位于同一條染色體上；而F3中關于h的基因型為Hh 的個體與小麥(ttHH)雜交產生的F4中的藍粒不育株含3個4號染色體，分別攜帶T基因、E基因及t基因，與小麥(ttHH)雜交，母本在減數第一次分裂前期聯會時，攜帶T基因的染色體和攜帶t基因的染色體聯會，攜帶E基因的染色體隨機分配到細胞的一極，產生的配子基因型及比例為T∶TE∶ t∶ tE＝1∶1∶1∶1，與小麥(ttHH)雜交，子代表現型(表型)及比例為藍粒可育∶藍粒不育∶非藍粒可育∶非藍粒不育＝1∶1∶1∶1，即F4中藍粒不育植株體細胞中的T基因和E基因位于不同染色體上；本實驗要培育藍粒和不育兩性狀不分離的小麥，故②符合育種要求。
【歸納總結】　根據不同育種目標選擇不同育種方案
育種目標 育種方案
集中雙親優良性狀 單倍體育種(明顯縮短育種年限)
雜交育種(耗時較長，但簡便易行)
對原品系實施“定向”改造 基因工程及植物細胞工程(植物體細胞雜交)育種
讓原品系產生新性狀(無中生有) 誘變育種(可提高變異頻率，期望獲得理想性狀)
使原品系營養器官“增大”或“加強” 多倍體育種
高分突破培優(六)　利用“假說—演繹法”解決生物變異實驗探究題
某科研小組對野生純合小鼠進行X射線處理，得到一只雄性突變型小鼠。對該小鼠研究發現，突變性狀是由位于一條染色體上的某基因突變產生的。該小組想知道突變基因的顯隱性及其在染色體上的位置，設計了如下雜交實驗方案，假設你是其中一員，請將下列方案補充完整。(注：除要求外，不考慮性染色體的同源區段。相應基因用D、d表示)
(1)雜交方法：_____________________________________________________________。
(2)觀察統計：將子代雌雄小鼠中野生型和突變型的數量填入下表。
項目 野生型 突變型 突變型/(野生型＋突變型)
雄性小鼠 A
雌性小鼠 B
(3)結果分析與結論：
①如果A＝1，B＝0，說明突變基因位于______________。
②如果A＝0，B＝1，說明突變基因為_______(填“顯性”或“隱性”)，且位于___________。
③如果A＝0，B＝__________，說明突變基因為隱性，且位于X染色體上。
④如果A＝B＝，說明突變基因為________(填“顯性”或“隱性”)，且位于_____________。
(4)拓展分析：
如果基因位于X、Y染色體的同源區段，且突變后性狀發生改變，則突變性狀為________(填“顯性性狀”或“隱性性狀”)，該個體的基因型為____________________。
【審題關鍵】
由題干可知，對野生純合小鼠進行X射線處理，得到一只雄性突變型小鼠，突變性狀是由位于一條染色體上的某基因突變產生的。則：
(1)若突變基因位于Y染色體上，則該突變型雄鼠與多只野生型雌鼠交配的子代中雄性全為突變型小鼠。
(2)若突變基因位于X染色體上，且為顯性，則該突變型雄鼠與野生型雌鼠的基因型分別為XDY和XdXd，二者雜交所得子代中雄性全為野生型小鼠，雌性全為突變型小鼠。
(3)若突變基因位于X染色體上，且為隱性，則該突變型雄鼠與野生型雌鼠的基因型分別為XdY和XDXD，二者雜交所得子代中雄性和雌性全為野生型小鼠。
(4)若突變基因位于常染色體上，且為顯性，則該突變型雄鼠與野生型雌鼠的基因型分別為Dd和dd，二者雜交所得子代中雌雄性小鼠中都有突變型和野生型。
(5)若突變基因位于X、Y染色體的同源區段，突變后性狀發生改變，說明突變性狀為顯性性狀，該個體的基因型為XDYd或XdYD。
答案　(1)讓突變型雄鼠與多只野生型雌鼠交配
(3)①Y染色體上　②顯性　X染色體上　③0
④顯性　常染色體上　(4)顯性性狀　XDYd或XdYD
假說—演繹法
“假說—演繹法”是指在觀察和分析的基礎上提出問題以后，通過推理和想像提出解釋問題的假說，然后根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符合，就證明假說是正確的；反之，則說明假說是錯誤的。孟德爾發現分離定律和自由組合定律的過程就是“假說—演繹法”的充分體現。高考復習中，通過挖掘“假說—演繹法”的內涵，運用它解答遺傳設計題時分解為3步：提出假說，正向演繹推理(結論→結果)，逆向答題(結果→結論)，取得了良好的效果。
1．(2023·鄭州高三檢測)石刀板是一種二倍體名貴蔬菜，雌、雄異株植物。野生型石刀板葉窄，產量低。在某野生種群中，發現生長著少數幾株闊葉石刀板(突變型)，雌株、雄株均有。
(1)有人認為闊葉突變型株是由于基因突變或具有多倍體的特點的緣故。請你設計一個簡單實驗來鑒定突變型的出現是基因突變所致，還是染色體組加倍所致？__________________________　_________________________________________________________________________________(要求寫出實驗方案和預期結果及結論)。
(2)若已證實闊葉為基因突變所致，有兩種可能：一是顯性突變。二是隱性突變，請你設計雜交實驗方案加以判定____________________________________________________(要求寫出雜交組合，預期結果及結論)。
(3)若已證實闊葉是顯性突變，獲得高產的純種闊葉石刀板最快的方法是____________。
答案　(1)實驗方案：取根尖分生區細胞制成裝片，顯微觀察有絲分裂中期細胞內的染色體數目
預期結果與結論：若觀察到染色體增倍，則是染色體組加倍所致；否則為基因突變所致
(2)實驗方案一：選用多株闊葉突變型石刀板雌、雄相交，統計子代性狀表現。
預期結果與結論：若雜交后代出現了野生型(窄葉)，則為顯性突變所致；若雜交后代僅出現突變型(闊葉)，則為隱性突變所致
實驗方案二： 選用突變型(闊葉)與野生型(窄葉)植株雜交，統計子代性狀表現。
預期結果與結論：若雜交后代出現了突變型(闊葉)，則為顯性突變所致；若雜交后代全為野生型(窄葉)，則為隱性突變所致
(3)單倍體育種
解析　(1)染色體數目變異在顯微鏡下可以觀察到，因此可借助顯微鏡來檢驗闊葉型石刀板是否由于染色體數目加倍導致，即分別取窄葉型與闊葉型石刀板的根尖分生區制成裝片，鏡檢比較有絲分裂中期(此時染色體形態穩定、數目清晰，是觀察染色體形態和數目的最佳時期)細胞染色體數目。若觀察到染色體增倍，則是染色體組加倍所致；否則為基因突變所致。
(2)基因突變有顯性突變和隱性突變兩種情況，因此可選用多株闊葉突變型石刀板雌、雄相交，統計子代性狀表現。若為顯性突變，則雜交后代會出現野生型；若為隱性突變，則闊葉突變型石刀板均為隱性純合子，雜交后代僅出現突變型。也可選用突變型(闊葉)與野生型(窄葉)植株雜交，統計子代性狀表現。若為顯性突變，則雜交后代會出現突變型(闊葉)植株。若為隱性突變，則由于野生型均為顯性純合子，雜交子代只有野生型。
(3)單倍體育種可明顯縮短育種年限，因此若已證實闊葉是顯性突變，獲得高產的純種闊葉石刀板最快的方法是單倍體育種，即選擇突變型的花粉進行花藥離體培養，并用秋水仙素處理幼苗，子代中的闊葉石刀板即為所需。
2．(2022·石家莊高三檢測)黑腹果蠅為生物實驗常用材料，進一步研究發現果蠅的性別與染色體組成有關，如下表，其中XXY個體能夠產生正常配子。
染色體組成 XY XYY XX XXY XXX YY
性別 雄性 雌性 不發育
果蠅的長翅(B)對殘翅(b)為顯性，基因位于常染色體上；紅眼(R)對白眼(r)是顯性，基因位于X染色體C區域中(如圖)，該區域缺失的X染色體記為X－，其中XX－為可育雌果蠅，X－Y因缺少相應基因而死亡。用長翅紅眼雄果蠅(BbXRY)與長翅白眼雌果蠅(BbXrXr)雜交得到F1，發現殘翅中有一只例外白眼雌果蠅(記為W)。現將W與正常紅眼雄果蠅雜交產生F2。
(1)根據F2性狀判斷產生W的原因(只考慮眼色的性狀)
①若子代 ________________________________________，則是由于親代配子基因突變所致；
②若子代 ________________________________________，則是由X染色體C區段缺失所致；
③若子代 ________________________________________，則是由性染色體數目變異所致。
(2)如果結論③成立，則W的基因型是_________，其產生的配子類型及比例為___________，F2中的果蠅有________種基因型。
答案　(1)雄果蠅全為白眼，雌果蠅全為紅眼，雌雄個體比值為1∶1　雄果蠅全為白眼，雌果蠅全為紅眼，雌雄個體比值為2∶1　雌雄個體中均有紅眼和白眼兩種性狀
(2)XrXrY　Xr∶Y∶XrXr∶XrY＝2∶1∶1∶2　6
解析　(1)①若是由于親代配子基因突變所致，則W的基因型為XrXr，其與正常紅眼雄果蠅(XRY)雜交，子代雄果蠅全為白眼，雌果蠅全為紅眼，且雌雄個體比值為1∶1。②若是由X染色體C區段缺失所致，則W的基因型為X－Xr，其與正常紅眼雄果蠅(XRY)雜交，由于XX－為可育雌果蠅，X－Y因缺少相應基因而死亡，則子代雄果蠅全為白眼，雌果蠅全為紅眼，雌雄個體比值為2∶1。③若是由性染色體數目變異所致，則W的基因型為XrXrY，其與正常紅眼雄果蠅(XRY)雜交，則子代雌雄個體中均有紅眼和白眼兩種性狀。
(2)如果結論③成立，則W的基因型是XrXrY，其能產生四種配子：XrXr、Y、XrY、Xr，比例為1∶1∶2∶2，其與正常紅眼雄果蠅(XRY)雜交，由于XXX和YY不能發育，因此F2中果蠅的基因型種類有6種(4×2－2＝6)。
3．(2023·邢臺高三檢測)普通小麥有6個染色體組(AABBDD)，來自三個不同的物種。小麥既能自花傳粉也能異花傳粉，其在減數分裂過程中僅來自同一物種的同源染色體才會發生聯會。我國科學家將異源多倍體的抗葉銹病基因轉移到普通小麥中，育成了抗葉銹病小麥，育種過程如圖所示。圖中A、B、C、D表示4個不同的染色體組，每組都有7條染色體，其中C染色體組中含攜帶抗病基因的染色體。請據圖回答下列問題：
(1)圖中雜交后代①染色體組的組成為____________(用字母表示)，其體細胞中含有________條染色體。該植株進行減數分裂時能形成________個四分體。
(2)研究發現雜交后代③中C組的染色體數目較雜交后代②減少，這是因為減數第一次分裂時這些染色體無法______________________，造成其會被隨機分配到不同次級性母細胞中去。
(3)為使雜交后代③的抗病基因穩定遺傳，常用射線照射花粉，使含抗病基因的染色體片段轉接到普通小麥染色體上，這種變異為______________________________。若選擇后的小麥細胞內只含有一個顯性抗葉銹病基因(Lr19)，則可通過__________________________________方式獲得能穩定遺傳的抗葉銹病品種。
(4)由于小麥花很小，人工雜交操作十分困難。科學家從太谷核不育小麥(一種普通小麥)中精準定位了雄性不育基因PG5，該基因相對于可育基因為顯性，將導致含有該基因的花粉不育。現有純合不抗葉銹病雄性不育小麥(含兩個PG5基因)和純合抗葉銹病可育小麥若干(含兩個Lr19基因)。請設計實驗探究抗葉銹病基因Lr19與雄性不育基因PG5是否位于同一對染色體上，寫出最優的實驗思路并預測實驗結果及結論。(注：實驗中不發生突變和互換)
①實驗思路：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②實驗結果及結論：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)AABBCD　42　14　(2)與同源染色體聯會配對/聯會　(3)染色體結構變異/染色體易位　連續自交多代并每代都淘汰不抗葉銹病的個體　(4)用純合不抗葉銹病雄性不育小麥做母本與純合抗葉銹病可育小麥做父本雜交，獲得F1。用F1自交獲得F2，統計F2的性狀類型及比例　若F2中抗葉銹病雄性不育∶不抗葉銹病雄性不育∶抗葉銹病雄性可育∶不抗葉銹病雄性可育＝3∶1∶3∶1，則基因Lr19和基因PG5位于兩對非同源染色體上；若F2中不育抗葉銹病∶可育抗葉銹病＝1∶1，則基因Lr19和基因PG5位于同一對染色體上
解析　(1)異源多倍體產生的配子為ABC，普通小麥產生的配子為ABD，結合后產生的受精卵為AABBCD，因此圖中雜交后代①染色體組的組成為AABBCD。后代①體細胞內含有6個染色體組，每個染色體組都有7條染色體，故含有42條染色體。四分體是同源染色體在減數第一次分裂時聯會形成的，一個四分體是一對配對的同源染色體，根據題意可知小麥減數分裂過程中僅來自同一物種的同源染色體聯會。所以AABBCD的六個染色體組中只有A與A，B與B中的各7條染色體聯會，總共形成14個四分體。
(2)C染色體組只有一個，細胞減數分裂時沒有聯會配對現象，導致分裂時被隨機分配到次級性母細胞中去，最終形成的配子中C組染色體數量較之前減少。
(3)抗病基因位于C組染色體上，其通過射線照射后轉移到其他染色體上(A、B、D組的染色體上)，該種變異稱為染色體結構變異(易位)。若變異的小麥品種只含有一個顯性抗病基因，可通過連續多代自交并淘汰隱性個體的方式，來獲得顯性純合子。
(4)小麥花很小，人工雜交操作十分困難，所以在設計實驗方案時盡量用自交的方法。Lr19簡寫為L，不抗葉銹病基因為l，PG5基因簡寫為P，雄性可育基因為p，首先用純合不抗葉銹病雄性不育小麥和純合抗葉銹病可育小麥進行雜交，獲得雜合的抗葉銹病雄性不育小麥F1(基因型LlPp)，由于F1自交時含有P基因的花粉不育，故父本只能產生Lp和lp兩種配子，母本則能產生LP、Lp、lP、lp四種配子。假如兩對等位基因位于兩對非同源染色體上，則自交獲得的F2后代中不育抗葉銹病∶不育不抗葉銹病∶可育抗葉銹病∶可育不抗葉銹病＝3∶1∶3∶1；若兩對等位基因位于同一對染色體上，F1中l與P位于同一條染色體上，L與p位于同一條染色體上，由于F1自交時含有P基因的花粉不育，故父本只能產生Lp一種配子，母本則能產生lP和Lp兩種配子，結合后產生的F2中不育抗葉銹病∶可育抗葉銹病＝1∶1。
4．(2023·沈陽高三檢測)果蠅體內的Ⅳ號染色體多一條(三體)或少一條(單體)均可以存活并能夠繁殖，沒有Ⅳ號染色體的個體不能存活。果蠅正常眼(E)和無眼(e)是一對相對性狀，基因E、e位于常染色體上。回答下列問題：
(1)現有染色體正常的純合正常眼、純合無眼和Ⅳ號染色體單體的純合正常眼果蠅可供選擇，若要通過一次雜交實驗確定E、e這對等位基因是否位于Ⅳ號染色體上，請寫出實驗思路：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
并預測實驗結果：
①若__________________________________，則E、e基因位于Ⅳ號染色體上。
②若__________________________________，則E、e基因不位于Ⅳ號染色體上。
(2)現已證明E、e基因位于Ⅳ號染色體上，若將基因型為EEe的Ⅳ號染色體三體的果蠅與染色體正常的無眼果蠅雜交，則理論上子代的表型比例為____________，子代正常眼中Ⅳ號染色體正常的果蠅占________。
(3)果蠅眼的紅色(R)和白色(r)由等位基因R、r控制，現將一只染色體正常無眼雌果蠅和一只染色體正常紅眼雄果蠅交配，發現F1中雌果蠅全為紅眼，雄果蠅全為白眼。據此推測，雄性親本的基因型為________；F1雌雄果蠅交配，F2正常眼雌果蠅中純合子所占的比例為________。
答案　(1)讓染色體正常的無眼果蠅與Ⅳ號染色體單體的純合正常眼果蠅雜交，觀察并統計子代表型及比例　子代表型及比例為正常眼∶無眼＝1∶1　子代全為正常眼
(2)1∶5/5∶1　2/5　(3)EEXRY　1/6
解析　(1)將染色體正常的無眼果蠅與Ⅳ號染色體單體的純合野生正常眼果蠅雜交，觀察子代的表型及比例；若F1表型及比例為正常眼∶無眼＝1∶1，則E、e基因位于Ⅳ號染色體上；若F1全為正常眼，則E、e基因不在Ⅳ號染色體上。
(2)E、e基因位于Ⅳ號染色體上，基因型為EEe的Ⅳ號染色體三體的果蠅產生4種配子：E、Ee、EE、e，它們的比例為2∶2∶1∶1，與無眼果蠅ee交配，子二代基因型為2Ee∶2Eee∶EEe∶ee，只有ee表現型為無眼，故子二代現象是野生∶無眼＝5∶1，子代正常眼中Ⅳ號染色體正常的果蠅占2/5。
(3)果蠅的眼的紅色(R)和白色(r)由等位基因R、r控制，將染色體正常無眼雌果蠅和染色體正常紅眼雄果蠅交配，發現F1中雌果蠅全為紅眼，雄果蠅全為白眼，據此推測，控制眼色的基因R、r位于X染色體上，雄性親本的基因型為EEXRY，雌性親本的基因型為eeXrXr，F1代雄果蠅(EeXrY)和雌果蠅(EeXRXr)交配，F2正常眼雌果蠅中純合子(EEXrXr)所占的比例為1/2×1/3＝1/6。
(二十一)羅氏易位
1．概念：又稱羅伯遜易位或著絲粒融合，是一種特殊類型的染色體易位。兩條近端著絲粒染色體都在長短臂之間發生斷裂，它們的短臂和短臂相互結合(短臂構成的小染色體往往在第二次減數分裂時丟失)，長臂和長臂相互結合，這種易位就被稱為羅氏易位。
2．發生范圍：進行有性生殖的所有生物都可能發生羅伯遜易位，但是概率并不是很高。
3．主要影響：①對羅氏易位攜帶者本人幾乎沒有影響。
②對羅氏易位攜帶者生育的下一代有影響。羅氏易位攜帶者通過減數分裂會產生6種類型的配子與另一方提供的正常配子結合，會產生6種胚胎染色體組成。
a．完全正常胚胎：正常妊娠，后代無羅氏易位攜帶風險。
b．羅氏易位攜帶胚胎：正常妊娠，后代同樣面臨流產、反復流產或先天缺陷患兒出生風險。
c．染色體不平衡胚胎：流產、反復流產或先天缺陷患兒出生。
[對點訓練]
1．(2022·紹興高三模擬)果蠅的正常翅基因B與截翅基因b位于2號染色體上，該染色體上某些基因表達產物是生命活動所必需的。在某正常翅果蠅群體中偶然發現一只截翅果蠅。導致該現象的原因最不可能是(　　)
A．環境改變引起的不遺傳變異
B．B基因發生隱性突變
C．2號染色體發生片段缺失
D．兩條2號染色體均丟失
D　[生物性狀受到環境的影響，所以截翅果蠅的出現可能是環境改變引起的不遺傳變異，A不符合題意；如果B基因突變為b，該果蠅的基因型可以是bb，表現為截翅，B不符合題意；如果2號染色體上B基因的片段發生缺失，則只有b基因存在，表現為截翅，C不符合題意；如果兩條2號染色體都丟失，根據題干信息“染色體上某些基因表達產物是生命活動所必需的”，所以該果蠅會死亡，不會表現為截翅，D符合題意。]
2．(多選)(2022·保定高三模擬)某對夫婦經染色體核型檢測發現，妻子染色體正常，而丈夫的13、14號染色體發生了“羅伯遜易位”，即13、14號染色體部分融合在一起，其余部分丟失。13、14號“羅伯遜易位”染色體與正常染色體聯會情況如圖所示，聯會的染色體任意兩條分離、另一條隨機移動，缺少一條染色體的胎兒流產，含有13、14號“羅伯遜易位”染色體的個體表型正常。下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖示染色體的行為可發生在有絲分裂過程中
B．“羅伯遜易位”引起的變異只是染色體結構變異
C．13、14號羅伯遜易位染色體上的端粒最多有2個
D．該對夫婦生育染色體正常的孩子的概率為1/6
ABC　[圖示染色體的行為是染色體的聯會，發生在減數分裂過程中，A錯誤；分析可知，“羅伯遜易位”既引起染色體片段缺失(染色體結構變異)，又使染色體數目減少一條(染色體數目變異)，B錯誤；端粒分布在染色體的兩端，13、14號“羅伯遜易位”染色體復制后含有兩條染色單體，故最多可以有4個端粒，C錯誤；該丈夫減數分裂產生配子時聯會的染色體任意兩條分離、另一條隨機移動，則可能存在14號染色體與13、14號“羅伯遜易位”染色體分離，13號染色體隨機移動；或者13號染色體與13、14號“羅伯遜易位”染色體分離，14號染色體隨機移動的情況，因此產生的配子含有的染色體情況有六種(13、14號羅伯遜易位染色體；13、14號羅伯遜易位染色體＋14號染色體；13號染色體＋14號染色體；13號染色體；14號染色體；13、14號羅伯遜易位染色體＋13號染色體)，每種配子各占1/6，其中同時含有正常13號染色體和14號染色體的精子與卵細胞結合形成的受精卵染色體正常，而該種精子出現的概率為1/6，故該對夫婦生育染色體正常的孩子的概率為1/6，D正確。]
1．(2022·湖北卷，20)為了分析某21三體綜合征患兒的病因，對該患兒及其父母的21號染色體上的A基因(A1～A4)進行PCR擴增，經凝膠電泳后，結果如圖所示。關于該患兒致病的原因敘述錯誤的是(　　)
A．考慮同源染色體交叉互換，可能是卵原細胞減數第一次分裂21號染色體分離異常
B．考慮同源染色體交叉互換，可能是卵原細胞減數第二次分裂21號染色體分離異常
C．不考慮同源染色體交叉互換，可能是卵原細胞減數第一次分裂21號染色體分離異常
D．不考慮同源染色體交叉互換，可能是卵原細胞減數第二次分裂21號染色體分離異常
D
2．(2021·遼寧卷，9)被子植物的無融合生殖是指卵細胞、助細胞和珠心細胞等直接發育成胚的現象。助細胞與卵細胞染色體組成相同，珠心細胞是植物的體細胞。下列有關某二倍體被子植物無融合生殖的敘述，錯誤的是(　　)
A．由無融合生殖產生的植株有的是高度不育的
B．由卵細胞直接發育成完整個體體現了植物細胞的全能性
C．由助細胞無融合生殖產生的個體保持了親本的全部遺傳特性
D．由珠心細胞無融合生殖產生的植株體細胞中有兩個染色體組
C　[根據題意可知，卵細胞、助細胞可以直接發育成胚，二者的染色體數目只有體細胞(二倍體)的一半，所以由無融合生殖產生的植株有的是高度不育的，A正確；細胞的全能性指的是細胞分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性，所以卵細胞直接發育成完整個體可以體現植物細胞的全能性，B正確；助細胞和卵細胞都只含有母本細胞核遺傳物質的一半，所以由助細胞無融合生殖產生的個體不能保持親本的全部遺傳特性，C錯誤；該被子植物是二倍體，珠心細胞是植物的體細胞，所以由珠心細胞無融合生殖產生的植株體細胞中有兩個染色體組，D正確。]
3．(2021·江蘇卷，10)分析黑斑蛙的核型，需制備染色體標本，流程如下。相關敘述正確的是(　　)
―→―→―→
A．可用蛙紅細胞替代骨髓細胞制備染色體標本
B．秋水仙素處理的目的是誘導染色體數加倍
C．低滲處理的目的是防止細胞過度失水而死亡
D．染色時常選用易使染色體著色的堿性染料
D　[蛙紅細胞只能進行無絲分裂，染色質沒有高度螺旋化形成染色體，無法制備染色體標本，A錯誤；該實驗的目的是分析黑斑蛙的核型，加秋水仙素的目的是抑制染色體移向兩極，讓大量細胞處于有絲分裂中期，便于觀察核型，B錯誤；等滲溶液是為了防止細胞過度失水而死亡，低滲處理的目的是使組織細胞充分吸水膨脹，染色體分散，C錯誤；染色時常選用易使染色體著色的堿性染料，如甲紫染液，D正確。]
4．(2021·福建卷，19)某一年生植物甲和乙是具有不同優良性狀的品種，單個品種種植時均正常生長。欲獲得兼具甲乙優良性狀的品種，科研人員進行雜交實驗，發現部分F1植株在幼苗期死亡。已知該植物致死性狀由非同源染色體上的兩對等位基因(A/a和B/b)控制，品種甲基因型為aaBB，品種乙基因型為_ _bb。回答下列問題：
(1)品種甲和乙雜交，獲得優良性狀F1的育種原理是__________。
(2)為研究部分F1植株致死的原因，科研人員隨機選擇10株乙，在自交留種的同時，單株作為父本分別與甲雜交，統計每個雜交組合所產生的F1表型，只出現兩種情況，如下表所示。
甲(母本) 乙(父本) F1
aaBB 乙－1 幼苗期全部死亡
乙－2 幼苗死亡∶成活＝1∶1
①該植物的花是兩性花，上述雜交實驗，在受粉前需要對甲采取的操作是__________、__________。
②根據實驗結果推測，部分F1植株死亡的原因有兩種可能性：其一，基因型為A_B_的植株致死；其二，基因型為__________的植株致死。
③進一步研究確認，基因型為A_B_的植株致死，則乙－1的基因型為__________________。
(3)要獲得全部成活且兼具甲乙優良性狀的F1雜種，可選擇親本組合為：品種甲(aaBB)和基因型為__________的品種乙，該品種乙選育過程如下：
第一步：種植品種甲作為親本；
第二步：將乙－2自交收獲的種子種植后作為親本，然后__________________統計每個雜交組合所產生的F1表型。
選育結果：若某個雜交組合產生的F2全部成活，則__________的種子符合選育要求。
答案　(1)基因重組　(2)①去雄　套袋　②aaBb　③AAbb
(3)aabb　用這些植株自交留種的同時，單株作為父本分別與母本甲雜交　對應父本乙自交收獲
解析　(1)品種甲和乙雜交，可以集合兩個親本的優良性狀，屬于雜交育種，原理是基因重組。
(2)①該植物的花是兩性花，為避免自花授粉和其他花粉干擾，上述雜交實驗，在授粉前需要對甲采取的操作是去雄和套袋處理。②據題意可知，品種甲基因型為aaBB，品種乙基因型為__bb，又因為單個品種種植時均正常生長，品種乙基因型可能為AAbb、Aabb、aabb，則與aaBB雜交后F1基因型為AaBb或aaBb，進一步可推測部分F1植株致死的基因型為AaBb或aaBb。③若進一步研究確認致死基因型為A_B_，則乙－1基因型應為AAbb，子代AaBb全部死亡。
(3)由于A_B_的個體全部死亡，故不能選擇AAbb類型與甲雜交，要獲得全部成活且兼具甲乙優良性狀的F1雜種，可選擇親本組合為：品種甲(aaBB)和基因型為aabb的純合品種乙雜交，具體過程如下：
第一步：種植品種甲(aaBB)作為親本；
第二步：將乙－2(Aabb)自交收獲的種子種植后作為親本，然后用這些植株自交留種(保留aabb種子)的同時，單株作為父本分別與母本甲雜交，統計每個雜交組合所產生的F1表型。
選育結果：若某個雜交組合產生的F2全部成活，則證明該父本基因型為aabb，對應父本乙自交收獲的種子符合要求，可保留制種。
5．(2021·山東卷，22)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。
請寫出選育方案
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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：利用雄性不育植株與植株甲雜交，子代中大花植株即為所需植株)
解析　(1)基因型為Mm的植株自交，F1中MM∶Mm∶mm＝1∶2∶1，其中MM、Mm的植株表現為大花、可育，mm的植株只產生可育雌配子，故只有1/3MM和2/3Mm能夠自交，則F2中雄性不育植株mm所占的比例為2/3×1/4＝1/6。雄性不育植株mm與野生型植株雜交所得可育(Mm)晚熟紅果(Rr)雜交種的基因型為MmRr，以該雜交種為親本連續種植，若每代均隨機授粉，即自由交配，兩對等位基因自由組合，產生的配子有MR、Mr、mR、mr，比例為1∶1∶1∶1，則F1中有9種基因型，分別為：1MMRR、2MMRr、1MMrr、2MmRR、4MmRr、2Mmrr、1mmRR、2mmRr、1mmrr，雌配子種類及比例為：MR∶Mr∶mR∶mr＝1∶1∶1∶1，雄配子種類及比例為：MR∶Mr∶mR∶mr＝2∶2∶1∶1，則F2中可育晚熟紅果植株(基因型為M－Rr)所占比例為1/4×3/6＋1/4×3/6＋1/4×2/6＋1/4×2/6＝10/24，即5/12。
(2)已知細菌中的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。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，則H基因的可能位置有：插入了M基因所在的染色體上、插入了m基因所在的染色體上、插入了2號染色體以外的染色體上，植株甲和乙分別與雄性不育植株mm雜交，在形成配子時噴施NAM，則含H基因的雄配子死亡，F1均表現為雄性不育mm，說明含有M基因的雄配子死亡，即有H基因插入了M基因所在的染色體上。若植株甲和乙的體細胞中含1個或多個H基因，以上所得F1均表現為雄性不育，說明F1的體細胞中含有0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M基因所在的染色體上，即H與M基因連鎖。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，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1/2n。
(3)若植株甲的細胞中僅含一個H基因，且H基因插入了M基因所在的染色體上，在不噴施NAM的情況下，以雄性不育植株mm為母本、植株甲HMm為父本進行雜交，雌配子種類為m，雄配子為HM、m，則子代中大花植株(基因型為HMm)即為與植株甲基因型相同的植株(或：利用雄性不育植株與植株甲雜交，子代中大花植株即為所需植株)。

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