資源簡介

人教生物(2019版)必修2教學案
5-2 染色體變異
學有目標——課標要求必明 記在平時——核心語句必背
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.染色體數目變異包括細胞內個別染色體的增加或減少及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.染色體結構的變異包括缺失、重復、易位和倒位等幾種類型。 3.染色體結構變異會使染色體上基因的數目或排列順序發生改變，從而導致性狀的變異。 4.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。
【主干知識梳理】
一、染色體數目的變異
1．染色體變異：生物體的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
(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
①方法：用秋水仙素誘發或用低溫處理。
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，從而引起細胞內染色體數目加倍。
6．單倍體
(1)概念：體細胞中的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。
二、染色體結構的變異
1．將下列染色體變異類型、圖示和解釋連線。
2．結果
(1)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。
(2)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。
【教材微點發掘】
1．觀察下列圖示，填出變異類型：
(1)甲、乙、丙、丁所示變異類型分別屬于缺失、重復、倒位、基因突變。
(2)可在顯微鏡下觀察到的是甲、乙、丙。
(3)基因數目和排列順序未變化的是。
2．下圖表示兩種變異類型，據圖回答有關問題：
(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)圖1和圖2發生的變異類型分別是染色體結構變異中的“易位”、互換型基因重組。
教材問題提示
(一)問題探討(教材第87頁)
1．從上到下依次填寫：12、12、11、異常。
2．因為香蕉栽培品種體細胞中的染色體數目是33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。
3．能形成種子的植物細胞中，染色體數目一定是偶數嗎？香蕉體細胞中的染色體數目不是偶數，它是怎樣形成的呢？又是如何繁殖下一代的？
(二)探究·實踐(教材第89頁)
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。
新知探究(一)　染色體數目變異
【探究·深化】
[問題驅動]　
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。
[重難點撥]　
1．染色體組的特點
2．染色體組數的判斷方法
(1)根據染色體形態判斷
①依據：細胞中形態相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。
②實例：如下圖所示的細胞中，形態相同的染色體a中有4條，b中有3條，c中兩兩相同，d中各不相同，則可判定它們分別含4個、3個、2個、1個染色體組。
(2)根據基因型判斷
①依據：控制同一性狀的基因出現幾次，就含幾個染色體組(每個染色體組內不含等位或相同基因)。
②實例：據圖可知，e～h中依次含4、2、3、1個染色體組。
(3)根據染色體數和形態數的比值判斷
①依據：染色體數與形態數的比值意味著每種形態染色體數目的多少，每種形態的染色體有幾條，即含幾個染色體組。
②實例：果蠅體內該比值為8條染色體/4種形態＝2，則果蠅含2個染色體組。
3．單倍體、二倍體和多倍體的比較
項目 單倍體 二倍體 多倍體
染色體組 一個或多個 兩個 三個或三個以上
來源 配子發育 受精卵發育 受精卵發育
特點 植株弱小， 高度不育 正常 莖稈粗壯，葉、果實、種子較大，營養物質多，發育延遲，結實率低
實例 玉米、水稻的單倍體 幾乎全部動物和過半數的高等植物 香蕉、普通小麥
【典題·例析】
[典例1]　下列a～h所示的細胞圖中，有關它們所含染色體組的敘述，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
[解析]　形態、功能各不相同的染色體組成一個染色體組。由圖分析可知，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圖中染色體形態各不相同，則含有一個染色體組；e、f圖含有四個染色體組。故選C。
[答案]　C
[典例2]　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
[解析]　染色體組是指細胞中一組非同源染色體，在形態和功能上各不相同，A正確；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，B、C正確，D錯誤。
[答案]　D
易錯提醒—————————————————————————————————
對單倍體認識的三個易錯點
(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。
—————————————————————————————————————
【應用·體驗】
1．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：答案：C　一個染色體組是指細胞中的一組非同源染色體，它們在形態和功能上各不相同，但又互相協調，共同控制生物的生長、發育、遺傳和變異，B、D正確；二倍體植物的配子是經減數分裂產生的，配子中只含有一個染色體組，A正確；雌雄同體的高等植物，如水稻、豌豆等沒有性染色體，C錯誤。
2．蜜蜂種群中雌蜂是二倍體，雄蜂是單倍體。如圖是蜜蜂某些細胞分裂示意圖(圖示為部分染色體)，下列判斷正確的是(　　)
A．兩圖所示細胞中都有2個染色體組
B．兩圖所示細胞中的染色單體數分別是8條和4條
C．如果圖2所示細胞分裂是有絲分裂，則該細胞應來自雄蜂
D．基因型為AD的雄蜂不可能是由圖1細胞分裂后形成的卵細胞發育來的
解析：答案：B　兩圖所示細胞中，每一形態的染色體各有2條，表明都有2個染色體組，A正確；圖1、2所示細胞中的染色單體數分別是8條和0條，B錯誤；雄蜂是單倍體，體細胞中不含同源染色體，而圖2所示細胞也不含同源染色體，因此，如果圖2所示細胞分裂是有絲分裂，則該細胞應來自雄蜂，C正確；雄蜂是由卵細胞直接發育而來的，圖1所示細胞呈現的特點是同源染色體分離，且細胞質進行不均等分裂，為處于減數分裂Ⅰ后期的初級卵母細胞，該初級卵母細胞分裂后最終形成的卵細胞的基因型為ad，因此基因型為AD的雄蜂不可能是由圖1細胞分裂后形成的卵細胞發育來的，D正確。
新知探究(二)　染色體結構的變異
【探究·深化】
[問題驅動]　
結合染色體結構變異圖解分析以下問題：
(1)細胞中基因數目改變的有哪些類型？
提示：①缺失和②重復。
(2)染色體上基因的數目不變，排列順序改變的是哪種類型？
提示：③倒位。
(3)染色體上基因的數目和排列順序均改變，但細胞中基因數目不變的是哪種類型？
提示：④易位。
[重難點撥]　
1．染色體易位與互換的比較
染色體易位 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
【典題·例析】
[典例1]　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(　　)
[解析]　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，但題干中某個體測交后代表現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。
[答案]　C
[典例2]　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
[解析]　①為染色體結構變異中的易位，②為染色體結構變異中的倒位，③是染色體片段的缺失或重復，④為個別染色體數目增加。
[答案]　C
歸納拓展—————————————————————————————————
從四個方面區分三種變異
(1)“互換”方面：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)“缺失”方面：DNA分子上若干基因的缺失屬于染色體變異；DNA分子的基因片段中若干堿基對的缺失，屬于基因突變。
(3)變異的水平方面：基因突變、基因重組屬于分子水平的變化，光學顯微鏡下觀察不到；染色體變異屬于細胞水平的變化，光學顯微鏡下可以觀察到。
(4)變異的“質”和“量”方面：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”；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。
—————————————————————————————————————
【應用·體驗】
1．下列關于基因突變和染色體結構變異的敘述，正確的是(　　)
A．染色體之間發生的片段交換屬于染色體結構變異
B．基因突變與染色體結構變異通常都用光學顯微鏡觀察
C．若某植株的基因型為BB，則該植株產生的突變體的基因型只能為Bb
D．X射線照射不僅會引起基因突變，也會引起染色體結構變異
解析：答案：D　同源染色體的非姐妹染色單體之間的片段交換屬于基因重組，A錯誤；基因突變在光學顯微鏡下不能觀察到，染色體結構變異可用光學顯微鏡觀察到，B錯誤；基因突變是不定向的，因此該植株產生的突變體的基因型可能是Bb、Bb1、Bb2等，C錯誤；X射線照射不僅會引起基因突變，也會引起染色體結構變異，D正確。
2．如圖甲、乙兩個體的一對同源染色體中各有一條發生變異(字母表示基因)。下列敘述正確的是(　　)
A．個體甲的變異對表型無影響
B．個體乙的細胞在減數分裂時形成的四分體異常
C．個體甲自交的后代，性狀分離比為3∶1
D．個體乙染色體沒有基因缺失，表型無異常
解析：答案：B　個體甲的變異為染色體結構變異中的缺失，缺失了e基因對表型可能有影響，A錯誤；個體乙的變異為染色體結構變異中的倒位，變異后個體乙的細胞在減數分裂時同源染色體聯會形成的四分體異常，B正確；若E、e基因與其他基因共同控制某種性狀，則個體甲自交的后代中性狀分離比不一定為3∶1，C錯誤；個體乙雖然染色體沒有基因缺失，但是基因的排列順序發生改變，可能引起性狀的改變，D錯誤。
新知探究(三)　單倍體育種和多倍體育種
【探究·深化】
[問題驅動]　
下圖表示用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法，據圖分析：
(1)F1能產生幾種雄配子？
提示：F1的基因型是DdTt，能產生四種雄配子：DT、dT、Dt、dt。
(2)過程③是哪種處理？其原理是什么？
提示：過程③是花藥離體培養；原理是細胞的全能性。
(3)過程④是哪種處理？處理后符合要求的植株占的比例是多少？
提示：過程④是用一定濃度的秋水仙素處理單倍體幼苗。處理后符合要求的基因型為ddTT的個體，所占的比例為1/4。
[重難點撥]　
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、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：
(3)①優點：多倍體和二倍體相比，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a傳粉是為了雜交得到三倍體種子，過程b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。
【典題·例析】
[典例1]　下列是無子西瓜培育的過程簡圖，有關敘述錯誤的是(　　)
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
[解析]　低溫誘導和秋水仙素的作用原理相同，都是通過抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，使細胞染色體數目加倍。故選A。
[答案]　A
[典例2]　如圖為利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖細胞(基因型BbTt)進行實驗的流程示意圖。下列有關分析錯誤的是(　　)
A．植株a為二倍體，其體細胞內最多有4個染色體組，植株c屬于單倍體，其發育起點為配子
B．秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制紡錘體的形成
C．基因重組發生在圖中①過程，過程③中能夠在顯微鏡下看到染色單體的時期是前期和中期
D．利用幼苗2進行育種的最大優點是明顯縮短育種年限，植株b純合的概率為100%
[解析]　植株a發育的起點是芽尖細胞，為二倍體，其體細胞在有絲分裂后期時最多有4個染色體組；植株c發育的起點是花藥中的配子，先形成單倍體幼苗，再正常發育成單倍體植株，A正確。多倍體育種常用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗，原理是秋水仙素能夠抑制紡錘體的形成，使得染色體數目加倍，B正確。基因重組發生在圖中②的減數分裂過程，過程③中能夠在顯微鏡下看到染色單體的時期是前期和中期，C錯誤。利用幼苗2進行育種的最大優點是明顯縮短育種年限，植株b純合的概率為100%，D正確。
[答案]　C
易錯提醒—————————————————————————————————
關于單倍體育種中的兩個注意點
(1)單倍體育種一般應用于二倍體植物，因為若為四倍體植物，通過單倍體育種形成的個體不一定是純合子。
(2)單倍體育種和多倍體育種中都用到秋水仙素，但單倍體育種中是用秋水仙素處理單倍體幼苗，而多倍體育種中是用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗。
—————————————————————————————————————
【應用·體驗】
1．某農科所通過如圖所示的育種過程培育出了高品質的糯小麥(aaBB)。相關敘述正確的是(　　)
A．①過程中運用的遺傳學原理是基因重組
B．②過程需要通過逐代自交來提高純合率
C．①過程需要用秋水仙素處理萌發的種子
D．②過程提高了突變率從而縮短了育種年限
解析：答案：B　據圖分析可知，①過程是單倍體育種，利用的原理是染色體數目變異，A錯誤；②過程是雜交育種，要想獲得純種，需要多代自交純化，B正確；由二倍體獲得的單倍體不可育，沒有種子，應用秋水仙素處理單倍體幼苗，C錯誤；雜交育種依據的原理是基因重組，不能提高突變率和縮短育種年限，D錯誤。
2．果蠅的P元件是一段DNA序列，根據是否含有P元件，果蠅可分為M型品系(野生型)和P型品系(含P元件)。P元件僅在生殖細胞中可發生易位，造成染色體的多種畸變等異常，而導致F1性腺不發育，但F1具有正常的體細胞組織。P元件在細胞質中的翻譯產物是一種蛋白因子，抑制P元件的易位。下列雜交中可導致F1不育的是(　　)
A．P型父本×P型母本
B．M型父本×P型母本
C．P型父本×M型母本
D．M型父本×M型母本
解析：答案：C　由題意分析可知，P型母本產生的卵細胞中含P元件，細胞質中有P元件的翻譯產物，抑制了P元件的易位，使得P型父本×P型母本雜交產生的F1可育；P型母本產生的卵細胞中含P元件，細胞質中有P元件的翻譯產物，抑制了P元件的易位，使得M型父本×P型母本的F1可育；P型父本產生的精子中含有P元件，且精子幾乎沒有細胞質，無P元件翻譯產物的抑制作用，而M型母本不含P元件，無法抑制P元件的易位，導致F1不育；M型父本與M型母本都不含P元件，M型父本×M型母本雜交產生的F1可育。故選C。
科學探究——低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
(一)理清實驗基礎
1．實驗流程及結論
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
質量分數為15%的鹽酸 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，浸泡經固定的根尖 解離根尖細胞
清水 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
　　(二)歸納實驗通法
1．掌握觀察類實驗操作流程
2．實驗材料的生理狀態歸納
(1)在物質(或結構)的分離、提取或檢測實驗中，一般要破碎細胞，因此這些實驗中的細胞是死的。如檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質，綠葉中色素的提取和分離等。
(2)在觀察植物細胞的有絲分裂、低溫誘導植物細胞染色體數目變化的實驗中，因為需要解離，所以最初的活細胞在制作臨時裝片時會被殺死。
(3)對于觀察細胞(或生物)生命活動的實驗，實驗材料在整個實驗過程中都要保持活性。如觀察葉綠體(和細胞質)的流動，探究植物細胞的吸水和失水，探究酵母菌細胞呼吸的方式。
【素養評價】
1．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
解析：答案：C　由于分裂間期持續時間最長，故觀察細胞有絲分裂時，處于間期的細胞數目最多，A正確；低溫可以誘導染色體數目加倍，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，B正確；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，C錯誤；低溫與秋水仙素誘導染色體數目變化的原理都是抑制紡錘體的形成，D正確。
2．(2021·天津南開區高一月考)用質量分數為2%的秋水仙素處理植物分生組織5～6 h，能夠誘導細胞內染色體加倍。某生物小組為了探究用一定時間的低溫(如4 ℃)處理水培的洋蔥根尖是否也能誘導細胞內染色體加倍進行了相關實驗設計。下列關于該實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．本實驗的假設是用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導細胞內染色體加倍
B．本實驗可以在顯微鏡下觀察和比較經過不同處理后根尖細胞內的染色體數目
C．本實驗需要制作根尖細胞的臨時裝片，制作步驟是解離→漂洗→染色→制片
D．本實驗可以看到一個細胞完整的染色體數目加倍的過程
解析：答案：D　根據題干信息可知，該實驗的目的是探究用一定時間的低溫(如4 ℃)處理水培的洋蔥根尖是否也能誘導細胞內染色體加倍，因此可以提出的實驗假設是用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導細胞內染色體加倍，A正確；根尖細胞內的染色體數目是可以在顯微鏡下觀察到的，B正確；制作根尖細胞臨時裝片的步驟為解離→漂洗→染色→制片，C正確；由于在裝片制作的解離步驟中已經將細胞殺死了，所以用顯微鏡觀察時看不到一個細胞完整的染色體數目加倍的過程，D錯誤。
3．四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。回答下列問題：
(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、顯微鏡、甲紫溶液。
(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。低溫不可能使所有細胞的染色體數目加倍，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　④0.5～1　卡諾氏液　體積分數為95%的酒精　⑤漂洗　染色
⑥統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　②甲紫溶液　醋酸洋紅液　③秋水仙素　抑制紡錘體形成
[課時跟蹤檢測]
[理解·鞏固·落實]
1．判斷下列敘述的正誤，對的打“√”，錯的打“×”。
(1)染色體片段的缺失和重復必然導致基因種類的變化。(×)
(2)染色體易位不改變基因數量，不會對個體性狀產生影響。(×)
(3)一個染色體組中一定沒有等位基因。(√)
(4)體細胞中含有一個染色體組的生物是單倍體，含有兩個染色體組的生物是二倍體。(×)
2．染色體結構變異會引起生物性狀的變化，下列對生物性狀變化原因的敘述，正確的是(　　)
A．染色體結構變異可以產生新基因
B．一定導致基因的數量發生變化
C．可能導致基因的排列順序發生變化
D．使控制不同性狀的基因發生基因重組
解析：答案：C　染色體結構變異不產生新基因，也不引起基因重組。染色體結構變異引起生物性狀的變化，是因為它可能導致排列在染色體上的基因的數目或排列順序發生變化。
3．下列關于染色體組的敘述，錯誤的是(　　)
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
解析：答案：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。故選D。
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
解析：答案：C　二倍體芝麻幼苗用秋水仙素處理，得到的是同源四倍體，體細胞內有四個染色體組，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，A、B錯誤；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，C正確；秋水仙素誘導染色體數目加倍時，起作用的時期是細胞分裂的前期，抑制紡錘體的形成，D錯誤。
5．用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如圖所示。下列有關此育種方法的敘述，正確的是(　　)
A．過程①的作用原理為染色體變異
B．過程③必須經過受精作用
C．過程④必須使用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗
D．此育種方法選出的符合生產要求的品種占1/4
解析：答案：D　過程①表示雜交，其原理為基因重組，A錯誤；過程③常用的方法為花藥離體培養，B錯誤；過程④使用秋水仙素或低溫處理幼苗，因為單倍體高度不育，所以不產生種子，C錯誤；選出符合要求的基因型為ddTT的個體，所占比例為1/4，D正確。
6．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：答案：A　由題干信息可知，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，所以高度不育，D正確。
7．洋蔥是二倍體植物，體細胞中有16條染色體。某同學用低溫誘導洋蔥根尖細胞染色體數目加倍獲得成功。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．該同學不會觀察到染色體數目加倍的過程
B．低溫誘導細胞染色體數目加倍時不可能發生基因重組
C．分生區同時存在染色體數為8、16、32、64的細胞
D．低溫誘導染色體數目加倍的原理是抑制紡錘體的形成
解析：答案：C　制片時經過解離的細胞已經死亡，不會觀察到染色體數目加倍的過程，A正確。低溫誘導染色體數目加倍發生在有絲分裂中，基因重組發生在減數分裂過程中，B正確。分生區細胞有的含2個染色體組，有的含4個染色體組，但不可能出現8條染色體的情況，因為根尖細胞不能進行減數分裂，C錯誤。低溫誘導染色體數目加倍的原理是抑制紡錘體的形成，使染色體不能移向細胞兩極，導致染色體數目加倍，D正確。
8．某植株的基因型為AaBb，其中A和b基因控制的性狀對提高產量是有利的。利用其花粉進行單倍體育種，過程如圖所示，下列相關分析正確的是(　　)
花粉植株A植株B
A．通過過程①得到的植株A全為純合子
B．過程②可用適當的低溫處理，低溫作用時期為有絲分裂間期
C．若未對植株A進行篩選，則植株B中符合要求的類型約占1/4
D．該育種方法的優點是縮短育種年限，原理是基因重組
解析：答案：C　根據題意可知，該植株為二倍體。過程①為花藥離體培養，通過過程①得到的植株A為單倍體，過程②是誘導染色體數目加倍，通過過程②得到的植株B全為純合子，A錯誤；過程②可用適當的低溫誘導處理，低溫作用的原理是抑制紡錘體的形成，從而使染色體數目加倍，因此其作用時期為有絲分裂前期，B錯誤；基因型為AaBb的植株產生AB、Ab、aB、ab四種花粉，則植株A也是這四種基因型，植株B的基因型為AABB、AAbb、aaBB、aabb，由于A和b基因控制的性狀對提高產量是有利的，所以符合要求的類型是AAbb，占1/4，C正確；該育種方法是單倍體育種，其優點是明顯縮短育種年限，原理是染色體數目變異，D錯誤。
9．用甲、乙(均為二倍體生物)兩個品種進行如圖所示的育種。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．①過程是雜交，目的是集中親本雙方的優良基因
B．若④過程使用的花藥在甲、乙兩個品種的植株上采集，則達不到實驗目的
C．⑤過程中是用秋水仙素處理戊萌發的種子或幼苗獲得己植株
D．戊、己植株細胞中的染色體數目不相同，但形態相同
解析：答案：C　①過程是雜交，目的是集中親本雙方的優良基因，A正確；若④過程使用的花藥是在甲、乙兩個品種的植株上采集的，不能采集到需要的基因組合，則達不到實驗目的，B正確；⑤過程中可用秋水仙素處理戊幼苗獲得己植株，而不是萌發的種子，C錯誤；己植株是由戊幼苗細胞染色體數目加倍后得到的植株，所以它們細胞中的染色體數目不相同，但形態相同，D正確。
10．如圖為豌豆某條染色體部分基因的排布示意圖，①②③④分別代表四個基因序列，最短的序列包括2 000個堿基對。下列相關敘述正確的是(　　)
A．如果①基因序列整體缺失，則最有可能發生了基因突變
B．如果在射線誘導下②與③發生了位置互換，則屬于基因重組
C．②基因序列中的某個堿基發生替換，但未引起性狀的改變，也屬于基因突變
D．如果③基因序列中缺失了20個堿基對，則屬于染色體結構變異
解析：答案：C　如果①基因序列整體缺失，最有可能發生了染色體結構變異，A錯誤；同一條染色體上的基因排列順序改變，屬于染色體結構變異(倒位)，B錯誤；發生在基因內部的堿基排列順序的改變都是基因突變，但由于密碼子具有簡并性等原因，基因突變不一定會導致性狀的改變，C正確；基因內部堿基缺失屬于基因突變，D錯誤。
11．如圖是培育三倍體西瓜的流程圖，請據圖回答問題：
(1)用秋水仙素處理____________，可誘導多倍體的產生，因為它們的某些細胞具有________的特征，秋水仙素的作用是____________________________________________
____________________________。
(2)三倍體植株需要授以二倍體的成熟花粉，這一操作的目的是_____________________
___________________________________________________。
(3)四倍體母本上結出的三倍體西瓜，其果肉細胞為______倍體，種子中的胚為________倍體。三倍體植株不能進行減數分裂的原因是________________________________________
__________________________________________________________________________。
(4)三倍體西瓜高產、優質，這些事實說明染色體組倍增的意義是____________________
____；上述過程需要的時間為________。
(5)育種過程中，三倍體無子西瓜偶爾有少量子。請從染色體組的角度解釋，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)三倍體無子西瓜的性狀________(填“能”或“不能”)遺傳，請設計一個簡單的實驗驗證你的結論，并做出實驗結果的預期。
解析：(1)用秋水仙素誘導多倍體形成，處理對象多是萌發的種子或幼苗，萌發的種子和幼苗的分生組織細胞具有分裂旺盛的特征，秋水仙素的作用機理是抑制細胞分裂前期紡錘體的形成。(2)給三倍體植株授以二倍體的成熟花粉的目的是刺激子房生長，調控無子果實的發育。(3)四倍體母本上結出的三倍體西瓜，其果肉是由四倍體的子房壁發育而來的，細胞內含有四個染色體組。種子中的胚是由二倍體產生的花粉與四倍體產生的卵細胞融合形成的受精卵發育而來的，細胞內含有三個染色體組。由于三倍體植株細胞內不含成對的同源染色體，故在減數分裂Ⅰ時聯會紊亂，不能形成正常的配子。(4)染色體組的倍增可以促進基因效應的增強，這是三倍體西瓜高產、優質的主要原因。(5)若三倍體西瓜在減數分裂Ⅰ過程中，一個染色體組的全部染色體移向細胞一極，另外兩個染色體組的全部染色體移向細胞另一極，則可以形成正常的配子。(6)三倍體西瓜的無子性狀是由遺傳物質的改變引起的，該性狀能夠遺傳，但需要通過無性生殖的方式來實現，如植物組織培養、嫁接等。
答案：(1)萌發的種子或幼苗　分裂旺盛　抑制細胞(分裂前期)形成紡錘體　(2)通過授粉刺激子房的生長，調控無子果實的發育
(3)四　三　同源染色體聯會紊亂，不能形成正常的配子　(4)促進基因效應的增強　兩年　(5)三倍體西瓜減數分裂過程中，一個染色體組的全部染色體正好被紡錘絲拉向細胞的一極，另兩個染色體組的全部染色體正好被紡錘絲拉向細胞的另一極，碰巧產生了正常的配子
(6)能　實驗：將三倍體無子西瓜果皮的任意一部分進行植物組織培養(或無性繁殖)，觀察果實中是否有種子。預期結果：成活長大后的植株仍然不能結出有子果實。
[遷移·應用·發展]
12．野生獼猴桃是一種多年生的富含維生素C的二倍體(2N＝58)小野果。如圖是某科研小組利用基因型為AA的野生獼猴桃植株經不同育種途徑獲得的植株甲、乙和丙。植株甲是三倍體，植株乙是二倍體，植株丙是單倍體，①～⑦表示各種處理方法。下列說法正確的是(　　)
A．①和⑦可使用秋水仙素處理來實現
B．過程②③體現了基因突變的定向性
C．植株甲中基因型為AAa的體細胞中染色體數目為87
D．過程⑤形成花藥時發生了基因重組
解析：答案：C　①誘導染色體加倍可用低溫或秋水仙素處理，⑦是花藥離體培養獲得單倍體植株，是植物的組織培養技術，染色體不加倍，不需要用秋水仙素處理，A錯誤；過程②③是用物理、化學或者生物因素誘導基因突變，基因突變具有不定向性，B錯誤；植株甲是三倍體，體細胞中染色體數目是3×29＝87，C正確；非等位基因在減數分裂形成配子時會自由組合導致基因重組。Aa是一對等位基因，在減數分裂形成配子時會彼此分離，所以⑤形成花藥時不會發生基因重組，D錯誤。
13．三倍體牡蠣(3n＝30)肉鮮味美，素有“海的玄米”之稱。三倍體牡蠣培育的過程：用適宜濃度的6 二甲氨基嘌呤(6 DMAP)誘導二倍體牡蠣(2n＝20)處于減數分裂Ⅱ的次級卵母細胞，抑制其第二極體的釋放，然后讓該細胞與二倍體牡蠣的精子結合獲得三倍體牡蠣。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．養殖的三倍體牡蠣會繁殖出三倍體子代牡蠣
B．二倍體牡蠣在減數分裂過程中可形成10個四分體
C．三倍體牡蠣的培育利用的原理是染色體數目的變異
D．三倍體牡蠣體細胞在有絲分裂后期能觀察到60條染色體
解析：答案：A　三倍體因為原始生殖細胞中有三套非同源染色體，減數分裂時會出現聯會紊亂，因此不能形成可育的配子，所以養殖的三倍體牡蠣不能繁殖出三倍體子代牡蠣，A錯誤；二倍體牡蠣(2n＝20)有10對同源染色體，在減數分裂過程中同源染色體聯會，能形成10個四分體，B正確；三倍體牡蠣的染色體數目以染色體組的形式成倍地增加，所以培育利用的原理是染色體數目的變異，C正確；三倍體牡蠣的體細胞中有30條染色體，所以在有絲分裂后期，染色體數目加倍，能觀察到60條染色體，D正確。
14．幾種性染色體異常果蠅的性別、育性(可育或不可育)等如圖所示。回答下列問題：
(1)正常果蠅在減數分裂Ⅰ中期的細胞內染色體組數為________，在減數分裂Ⅱ后期的細胞中染色體數是________條。
(2)白眼雌果蠅(XrXrY)最多能產生Xr、XrXr、________和________4種類型的配子。該果蠅與紅眼雄果蠅(XRY)雜交，子代中紅眼雌果蠅的基因型為________。
(3)用黑身白眼雌果蠅(aaXrXr)與灰身紅眼雄果蠅(AAXRY)雜交，F1雌果蠅表現為灰身紅眼，雄果蠅表現為灰身白眼。F1自由交配得到F2，F2中灰身紅眼與黑身白眼果蠅的比例為________，從F2灰身紅眼雌果蠅和灰身白眼雄果蠅中各隨機選取一只雜交，子代中出現黑身白眼果蠅的概率為________。
(4)以紅眼雌果蠅(XRXR)與白眼雄果蠅(XrY)為親本雜交，在F1群體中發現一只白眼雄果蠅(記為“M”)。出現M果蠅的原因有3種可能，第一種是環境改變引起表型變化，但基因型未變；第二種是親本果蠅____________________；第三種是親本雌果蠅在減數分裂時______________________________。請設計簡便的雜交實驗，確定M果蠅的出現是由哪一種原因引起的。
實驗步驟：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
結果預測：
Ⅰ.若______________________________________，則為第一種情況；
Ⅱ.若______________________________________，則為第二種情況；
Ⅲ.若______________________________________，則為第三種情況。
解析：(1)正常果蠅是二倍體，每個染色體組含有4條染色體。減數分裂Ⅰ中期，染色體已復制，但數目未變，故此時染色體組數為2。減數分裂Ⅰ形成的子細胞中染色體數目減半，減數分裂Ⅱ后期，由于著絲粒分裂，姐妹染色單體分離，染色體數目加倍，為8條。(2)基因型為XrXrY的個體中含有三條同源染色體，在減數分裂Ⅰ后期，同源染色體分離，隨機移向細胞的兩極，所以最多能產生Xr、XrXr、XrY和Y 4種類型的配子。該果蠅與紅眼雄果蠅(XRY)雜交，子代中紅眼雌果蠅的基因型為XRXr、XRXrY。(3)黑身白眼雌果蠅(aaXrXr)×灰身紅眼雄果蠅(AAXRY)→F1(AaXRXr、AaXrY)，F1自由交配得到F2，F2中灰身紅眼果蠅(A_XRXr、A_XRY)所占比例為3/4×1/2＝3/8，黑身白眼果蠅(aaXrXr、aaXrY)所占比例為1/4×1/2＝1/8，兩者的比例為3∶1。從F2灰身紅眼雌果蠅(A_XRXr)和灰身白眼雄果蠅(A_XrY)中各隨機選取一只雜交，子代中出現黑身果蠅(aa)的概率為2/3×2/3×1/4＝1/9；出現白眼果蠅(XrXr、XrY)的概率為1/2，因此子代中出現黑身白眼果蠅的概率為1/9×1/2＝1/18。(4)以紅眼雌果蠅(XRXR)與白眼雄果蠅(XrY)為親本雜交，在F1群體中發現一只白眼雄果蠅(記為“M”)，出現M果蠅有3種可能原因，一是環境改變引起表型變化，但基因型未變，二是親本果蠅發生了基因突變，產生了基因型為Xr的卵細胞，三是親本雌果蠅在減數分裂時X染色體未分離，形成了不含性染色體的卵細胞。3種可能情況下，M果蠅的基因型分別為XRY、XrY、XrO。因此，本實驗可以用M果蠅與正常白眼雌果蠅(XrXr)雜交，統計子代果蠅的眼色。第一種情況下，XRY與XrXr雜交，子代雌性果蠅全部為紅眼，雄性果蠅全部為白眼；第二種情況下，XrY與XrXr雜交，子代全部是白眼；第三種情況下，XrO不育，因此與XrXr雜交，沒有子代產生。
答案：(1)2　8　(2)XrY　Y　XRXr、XRXrY
(3)3∶1　1/18　(4)發生了基因突變　X染色體未分離　M果蠅與正常白眼雌果蠅雜交，分析子代的表型　Ⅰ.子代雌性果蠅全部為紅眼，雄性果蠅全部為白眼　Ⅱ.子代表型全部為白眼　Ⅲ.無子代產生

展開更多......

收起↑