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第31课时　染色体变异与育种
1.举例说明染色体结构变异和数目变异可能导致性状改变甚至死亡。2.阐明生物变异在育种上的应用。3.活动：低温诱导植物细胞染色体数目的变化。
考点一　染色体数目的变异
1.染色体变异
2.染色体数目的变异
(1)类型
(2)染色体组(根据果蝇染色体组成图归纳)
①从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。
②从形态、大小看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。
③从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因，但不能重复。
3.单倍体、二倍体和多倍体的比较
项目 单倍体 二倍体 多倍体
概念 体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体 体细胞中含有两个染色体组的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
发育起点 配子 一般为受精卵 一般为受精卵
染色体组 ≥1 2 ≥3
植株特点 ①植株弱小； ②高度不育 正常可育 ①茎秆粗壮；②叶片、果实和种子较大；③营养物质含量丰富
形成 原因 自然原因 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变(如低温)
人工诱导 花药离体培养 秋水仙素处理单倍体幼苗 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
举例 蜜蜂的雄蜂 几乎全部的动物和过半数的高等植物 香蕉(三倍体)；马铃薯(四倍体)；八倍体小黑麦
(1)镜检根尖分生区细胞的染色体，可鉴定出单倍体幼苗。(2024·江苏卷)(　√　)
(2)将二倍体爬山虎的花粉涂在未受粉的二倍体葡萄柱头上，可获得无子葡萄。无子葡萄经无性繁殖产生的植株仍结无子果实。(2023·辽宁卷)(　×　)
(3)将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除，获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异。(2023·海南卷)(　√　)
(4)人体细胞中DNA发生损伤时，P53蛋白能使细胞停止在细胞周期的间期并激活DNA的修复。DNA损伤修复后的细胞，与正常细胞相比，染色体数目发生改变。(2021·重庆卷)(　×　)
(5)组成一个染色体组的染色体通常不含减数分裂中能联会的染色体。(　√　)
(6)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。(　×　)
(7)(必修2 P88正文)秋水仙素处理萌发的种子或幼苗能够诱导染色体数目加倍，原因是秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极。
考向1 结合染色体组及生物体倍性的判断考查生命观念和科学思维
1.(2024·北京卷)有性杂交可培育出综合性状优于双亲的后代，是植物育种的重要手段。六倍体小麦和四倍体小麦有性杂交获得F1。F1花粉母细胞减数分裂时染色体的显微照片如图。
据图判断，错误的是(　A　)
A．F1体细胞中有21条染色体
B．F1含有不成对的染色体
C．F1植株的育性低于亲本
D．两个亲本有亲缘关系
解析：由显微照片可知，该细胞包括14个四分体和7条单个染色体，因此共有35条染色体，A错误；由于六倍体小麦减数分裂产生的配子有3个染色体组，四倍体小麦减数分裂产生的配子有2个染色体组，因此受精作用后形成的F1体细胞中有5个染色体组，F1花粉母细胞减数分裂时，会出现来自六倍体小麦的染色体无法正常联会配对形成四分体的情况，从而出现部分染色体以单个染色体的形式存在的情况，B正确；F1体细胞中存在异源染色体，所以同源染色体联会配对时，可能会出现联会紊乱无法形成正常配子，故F1植株的育性低于亲本，C正确；由题可知，六倍体小麦和四倍体小麦能够进行有性杂交获得F1，说明二者有亲缘关系，D正确。
染色体组数目的判定
1.根据染色体形态判定：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。
2.根据基因型判定：在细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次，则含有几个染色体组。
2.(2025·江苏扬州模拟)控制番茄叶型的基因位于6号染色体上。野外发现一株“三体”番茄含有3条6号染色体，其叶型正常。利用该“三体”正常叶番茄与马铃薯叶型的二倍体番茄杂交，F1均为正常叶型。选择F1中的“三体”番茄与二倍体马铃薯叶番茄杂交，后代马铃薯叶植株占1/6。下列相关分析不正确的是(　D　)
A．“三体”番茄存在染色体数目变异
B．马铃薯叶型对正常叶型是隐性
C．马铃薯叶型番茄的配子中含1个染色体组
D．F1中“三体”番茄的配子中含3条6号染色体
解析：“三体”番茄含有3条6号染色体，即6号染色体多了1条，属于染色体数目变异，A正确；分析题意，用该“三体”正常叶番茄与马铃薯叶型的二倍体番茄杂交，F1均为正常叶型，说明马铃薯叶型对正常叶型是隐性，B正确；马铃薯叶型的二倍体番茄体细胞中含有2个染色体组，形成配子时染色体组数减半，配子中含1个染色体组，C正确；F1中“三体”番茄与二倍体马铃薯叶番茄杂交，后代马铃薯叶植株占1/6，且正常叶番茄是显性性状，设相关基因是D/d，则“三体”番茄植株的基因型是DDd，马铃薯叶型番茄植株基因型是dd，“三体”番茄(DDd)产生的配子为D∶DD∶Dd∶d＝2∶1∶2∶1，马铃薯叶型番茄植株产生的配子为d，后代的马铃薯叶植株占1/6，故F1中“三体”番茄的配子中含1条或2条6号染色体，D错误。
考向2 围绕生物变异类型的判断考查科学思维和科学探究
3.(2023·江苏卷)2022年我国科学家发布燕麦基因组，揭示了燕麦的起源与进化，燕麦进化模式如图所示。下列相关叙述正确的是(　C　)
A．燕麦是起源于同一祖先的同源六倍体
B．燕麦是由AA和CCDD连续多代杂交形成的
C．燕麦多倍化过程说明染色体数量的变异是可遗传的
D．燕麦中A和D基因组同源性小，D和C同源性大
解析：根据图示，燕麦起源于燕麦属，燕麦(AACCDD)含有六个染色体组，是起源于同一祖先的异源六倍体，A错误；根据图示，由AA和CCDD连续多代杂交后得到的是ACD，再经过染色体数目加倍后形成了AACCDD的燕麦，B错误；燕麦多倍化过程中，染色体数量的变异都在进化中保留了下来，染色体数量的变异是可遗传的，C正确；根据图示，燕麦中A和D基因组由同一种祖先即A/D基因组祖先进化而来，因此A和D基因组同源性大，D和C同源性小，D错误。
4.(2024·安徽安庆二模)果蝇的性别由受精卵中X染色体的数目决定，即XXY、XX为雌性，XY、XO、XYY为雄性，且XXX、OY、YY胚胎期致死。已知果蝇的长翅(R)对残翅(r)为显性，且基因位于X染色体某一片段上，若该片段缺失记为X－，XX－可育，X－X－、X－Y致死。用长翅雄蝇(XRY)与残翅雌蝇(XrXr)杂交得到F1，发现F1有一只残翅雌蝇。现将该残翅雌蝇与长翅雄蝇(XRY)杂交产生F2，可根据F2性状表现判断该残翅雌蝇产生的原因。下列说法错误的是(　C　)
A．若F2中长翅雌蝇∶残翅雄蝇＝1∶1，则是由亲代雄配子含有突变基因所致
B．若F2中雌蝇∶雄蝇＝2∶1，则是由亲代雄配子含有片段缺失X染色体所致
C．若为染色体数目变异，则是由亲代雄果蝇减数分裂过程中染色体分离异常所致
D．若F2中残翅雌蝇、长翅雄蝇各占10%，则是由亲代雌配子染色体数目异常所致
解析：若该残翅雌蝇由亲代雄配子含有突变基因所致，即XR突变为Xr，那么该雌性果蝇的基因型为XrXr，其与XRY杂交，F2的基因型为XRXr、XrY，表型及其比例为长翅雌蝇∶残翅雄蝇＝1∶1，A正确；若该残翅雌蝇由亲代雄配子含有片段缺失X染色体所致，则该雌性果蝇的基因型为X－Xr，其与XRY杂交，F2的基因型有四种：XRX－(长翅雌蝇)、X－Y(致死)、XRXr(长翅雌蝇)、XrY(残翅雄蝇)，故雌蝇∶雄蝇＝2∶1，B正确；若该残翅雌蝇由亲代雄果蝇减数分裂过程中染色体分离异常所致，则长翅雄蝇(XRY)产生的异常雄配子为XRY、O，残翅雌蝇(XrXr)产生Xr一种雌配子，雌雄配子随机结合产生F1的基因型为XRXrY(长翅雌蝇)和XrO(残翅雄蝇)，不会出现残翅雌蝇，C错误；若该残翅雌蝇由亲代雌配子染色体数目异常所致，该子代残翅雌果蝇的基因型可能为XrXrY，能产生四种配子，XrXr∶Y∶XrY∶Xr＝1∶1∶2∶2，与长翅雄蝇(XRY)杂交，子代基因型为1XRXrXr(胚胎致死)、1XrXrY(残翅雌蝇)、1XRY(长翅雄蝇)、1YY(胚胎致死)、2XRXrY(长翅雌蝇)、2XrYY(残翅雄蝇)、2XRXr(长翅雌蝇)、2XrY(残翅雄蝇)，即子代残翅雌蝇∶残翅雄蝇∶长翅雌蝇∶长翅雄蝇＝1∶4∶4∶1，故F2中残翅雌蝇、长翅雄蝇各占10%，D正确。
几种常考变异类型产生配子的分析方法
考点二　染色体结构的变异
1.染色体结构变异的类型及实例
2.染色体结构变异的结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
(1)猫叫综合征是由人类5号染色体短臂上的部分片段丢失所致。这种变异属于缺失。(　√　)
(2)染色体上某个基因的丢失属于基因突变。(　×　)
(3)DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异。(　×　)
(4)染色体易位或倒位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。(　×　)
(5)非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。(　×　)
(6)基因突变不会改变基因的数目，染色体结构变异可能使染色体上的基因的数目发生改变。(　√　)
(7)(必修2 P90正文)染色体结构的变异在普通光学显微镜下可见。结果：染色体结构改变，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。
考向　结合染色体结构变异类型考查科学思维
1.(2024·浙江卷)野生型果蝇的复眼为椭圆形，当果蝇X染色体上的16A片段发生重复时，形成棒状的复眼(棒眼)，如图所示。
棒眼果蝇X染色体的这种变化属于(　C　)
A．基因突变
B．基因重组
C．染色体结构变异
D．染色体数目变异
解析：染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型，果蝇X染色体上的16A片段发生重复时，复眼会由正常的椭圆形变成“棒眼”，该变异属于染色体结构变异中的重复，C正确。
易位与互换的区别
项目 易位 互换
图解
区别 位置 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
原理 染色体结构变异 基因重组
观察 可在显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到
2.(2023·湖北卷)DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列，可检测识别区间的任意片段，并形成杂交信号。某探针可以检测果蝇Ⅱ号染色体上特定DNA区间。某果蝇的Ⅱ号染色体中的一条染色体部分区段发生倒位，如下图所示。用上述探针检测细胞有丝分裂中期的染色体(染色体上“－”表示杂交信号)，结果正确的是(　B　)
　　　　
　　　　
解析：DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列，可与目的DNA形成杂交信号，根据图示信息，倒位发生在探针识别序列的一段，因此发生倒位的染色体的两端都可被探针识别，B正确。
考点三　低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1.实验原理：低温抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是染色体数目加倍。
2.实验步骤
3.实验中的试剂及其作用
4.实验结论：低温能诱导植物染色体数目加倍。
(1)低温抑制染色体着丝粒分裂，使子染色体不能分别移向两极。(　×　)
(2)盐酸、酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离。(　×　)
(3)甲紫溶液和醋酸洋红液都可以使染色体着色。(　√　)
(4)显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变。(　×　)
考向　围绕“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验考查科学探究
1.四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，科研人员欲通过实验寻找诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍的最适温度。下列相关叙述正确的是(　C　)
A．该实验可设置一系列零下低温条件诱导大蒜染色体数目加倍
B．低温处理后用卡诺氏液固定，然后解离、漂洗、染色、制片
C．观察对象为根尖分生区细胞，对染色体数目加倍的中期细胞所占比例进行统计
D．低温主要影响有丝分裂后期，抑制纺锤体将染色体牵拉至细胞两极
解析：该实验可设置一系列零上低温条件诱导大蒜染色体数目加倍，零下低温易冻伤根尖，A错误；低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验的基本过程为低温诱导→卡诺氏液固定→体积分数为95%的酒精冲洗→解离→漂洗→染色→制片，B错误；中期细胞中染色体形态清晰、结构稳定，因此观察对象为根尖分生区细胞，对染色体数目加倍的中期细胞所占比例进行统计，C正确；低温能抑制纺锤体的形成，因此低温主要影响有丝分裂前期，D错误。
2.(2025·辽宁沈阳模拟)摘取玉米植株的幼嫩雄蕊，放入卡诺氏液中固定12 h，经洗脱后，取一枚雄蕊，滴加少量的改良苯酚品红溶液，制成临时装片观察玉米小孢子母细胞的减数分裂过程，观察到的细胞如下图所示。下列叙述错误的是(　B　)
A．改良苯酚品红溶液的作用是对染色体进行染色
B．卡诺氏液常用来解离植物组织和固定植物细胞
C．图乙细胞中每条染色体含有1个DNA分子，图丙细胞中存在四分体
D．图甲细胞中染色体的着丝粒排列在赤道板上，处于减数分裂Ⅱ中期
解析：改良苯酚品红溶液是碱性染料，可以将染色体染成红色，A正确；卡诺氏液不是解离液，不能用来解离植物组织，B错误；图乙细胞处于减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂，每条染色体上含有1个DNA分子，图丙细胞处于减数分裂Ⅰ中期，四分体整齐地排列在赤道板上，C正确；据题图分析可知，图甲两细胞中染色体的着丝粒都是排列在赤道板上，处于减数分裂Ⅱ中期，D正确。
考点四　生物变异在育种上的应用
1.诱变育种和杂交育种
项目 诱变育种 杂交育种
原理 基因突变 基因重组
方法 物理、化学方法诱导 杂交、自交
优点 提高突变率 操作简单、集优于一体
缺点 具有盲目性 育种周期长，不会出现新性状
2.单倍体育种和多倍体育种
项目 单倍体育种 多倍体育种
原理 染色体数目变异 染色体数目变异
方法 花药离体培养→单倍体→用秋水仙素处理幼苗 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
优点 明显缩短育种年限 增加产量或提高产品的品质
缺点 技术含量高，操作繁琐 发育延迟，结实率低
(1)中国水仙是一种三倍体观赏花卉，可利用单倍体育种对中国水仙进行品种选育。(2024·福建卷)(　×　)
(2)超级杂交稻品种的培育主要利用基因重组原理。(2023·浙江卷)(　√　)
(3)麻为雌雄异株，与雌雄同花植物相比，麻更便于杂交选育新品种。(2022·河北卷)(　√　)
(4)杂交育种选育从F2开始的原因是从F2开始发生性状分离。(　√　)
(5)通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。(　×　)
(6)单倍体育种中，通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体。(　×　)
(7)诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的。(　√　)
考向1结合育种的原理和过程考查科学思维
1.(2021·广东卷)白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是(　A　)
A．Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B．将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C．秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D．自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
解析：根据题意“白菜型油菜(2n＝20)的种子”表明白菜型油菜属于二倍体生物，体细胞中含有两个染色体组，而Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体，其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体，秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株，此种方法为单倍体育种，能缩短育种年限，B、C正确；自然状态下，Bc只含有一个染色体组，细胞中无同源染色体，减数分裂不能形成正常配子而高度不育，D正确。
考向2围绕生物育种的方法及选择考查科学思维
2.(2024·安徽卷)甲是具有许多优良性状的纯合品种水稻，但不抗稻瘟病(rr)，乙品种水稻抗稻瘟病(RR)。育种工作者欲将甲培育成抗稻瘟病并保留自身优良性状的纯合新品种，设计了下列育种方案，合理的是(　C　)
①将甲与乙杂交，再自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株
②将甲与乙杂交，F1与甲回交，选F2中的抗稻瘟病植株与甲再次回交，依次重复多代；再将选取的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株
③将甲与乙杂交，取F1的花药离体培养获得单倍体，再诱导染色体数目加倍为二倍体，从中选取抗稻瘟病植株
④向甲转入抗稻瘟病基因，筛选转入成功的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
解析：甲是具有许多优良性状的纯合品种水稻，但不抗稻瘟病(rr)，乙品种水稻抗稻瘟病(RR)，两者杂交，子代为具有许多优良性状的杂合子以及抗稻瘟病(Rr)，若让其不断自交，每代均选取抗稻瘟病植株，则得到的子代为抗稻瘟病植株，但该子代不一定是保留自身优良性状的纯合子，①不合理；将甲与乙杂交，F1与甲回交，选F2中的抗稻瘟病植株与甲再次回交，依次重复多代，可得到具有其他许多优良性状的纯合品种水稻，但抗稻瘟病植株可能为纯合子或杂合子，再将选取的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株，可得到抗稻瘟病并保留自身优良性状的纯合新品种，②合理；将甲与乙杂交，取F1的花药离体培养获得单倍体，再诱导染色体数目加倍为纯合二倍体，从中选取抗稻瘟病且保留其他许多优良性状的纯合植株，为所需新品种，只选取抗稻瘟病植株，不能保证其他性状优良纯合，③不合理；甲是具有许多优良性状的纯合品种水稻，向甲转入抗稻瘟病基因，则甲关于抗稻瘟病性状相当于杂合子，筛选转入成功的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株，可获得所需新品种，④合理。综上所述，②④合理，即C正确，A、B、D错误。
依据育种目标选择育种方案
1.(2024·江苏卷)图示为甲、乙、丙3种昆虫的染色体组，相同数字标注的结构起源相同。下列相关叙述错误的是(　A　)
A．相同数字标注结构上基因表达相同
B．甲和乙具有生殖隔离现象
C．与乙相比，丙发生了染色体结构变异
D．染色体变异是新物种产生的方式之一
解析：相同数字标注结构上基因表达不一定相同，基因的表达受到多种因素的调控，如基因的甲基化、组蛋白修饰、转录因子等，A错误；甲和乙染色体组不同，存在较大差异，具有生殖隔离现象，B正确；与乙相比，丙的染色体结构发生了明显变化，标号为1的染色体形态结构不同，发生了染色体结构变异，C正确；染色体变异可以为生物进化提供原材料，是新物种产生的方式之一，D正确。
2.(2024·吉林卷)栽培马铃薯为同源四倍体，育性偏低。GBSS基因(显隐性基因分别表示为G和g)在直链淀粉合成中起重要作用，只有存在G基因才能产生直链淀粉。不考虑突变和染色体互换，下列叙述错误的是(　C　)
A．相比二倍体马铃薯，四倍体马铃薯的茎秆粗壮，块茎更大
B．选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题，并保持优良性状
C．Gggg个体产生的次级精母细胞中均含有1个或2个G基因
D．若同源染色体两两联会，GGgg个体自交，子代中产直链淀粉的个体占35/36
解析：相比二倍体马铃薯，四倍体马铃薯的茎秆粗壮，块茎更大，所含的营养物质也更多，A正确；植物可进行无性繁殖来保持母本的优良性状，选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题，并保持优良性状，B正确；Gggg个体的一个细胞复制之后为GGgggggg，减数第一次分裂后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合，故Gggg个体产生的次级精母细胞中含有2个或0个G基因，C错误；若同源染色体两两联会，GGgg个体自交，GGgg个体产生的配子为1/6GG、4/6Gg、1/6gg，只有存在G基因才能产生直链淀粉，故子代中产直链淀粉的个体占1－1/6×1/6＝35/36，D正确。
3.(2023·湖北卷)栽培稻甲产量高、品质好，但每年只能收获一次。野生稻乙种植一次可连续收获多年，但产量低。中国科学家利用栽培稻甲和野生稻乙杂交，培育出兼具两者优点的品系丙，为全球作物育种提供了中国智慧。下列叙述错误的是(　A　)
A．该成果体现了生物多样性的间接价值
B．利用体细胞杂交技术也可培育出品系丙
C．该育种技术为全球农业发展提供了新思路
D．品系丙的成功培育提示我们要注重野生种质资源的保护
解析：生物多样性的直接价值体现在食用、药用、文学艺术创作等方面，间接价值体现在调节生态系统的功能上，培育新品系不属于间接价值，A错误；植物体细胞杂交使远缘杂交不亲和的植物有可能实现遗传物质重组，创造和培养植物新品种乃至新物种，尤其在多基因控制农艺性状的改良上具有较大优势，因此可以利用该方法培育出品系丙，B正确；该育种技术把栽培稻和野生稻杂交，为全球农业发展提供了新思路，C正确；品系丙的成功培育需要依靠野生稻的参与，提示我们要注重野生种质资源的保护，D正确。
4.(2024·海南卷)多花报春(AA)和轮花报春(BB)均是二倍体植物，其中A、B分别代表两个远缘物种的1个染色体组，每个染色体组均含9条染色体。异源四倍体植物丘园报春(AABB)形成途径如图。下列有关叙述错误的是(　B　)
A．多花报春芽尖细胞有丝分裂后期染色体数目为36条
B．F1植株通过减数分裂可产生A、B两种配子
C．利用秋水仙素或低温处理F1幼苗，均可获得丘园报春
D．丘园报春减数分裂过程中能形成18个四分体
解析：多花报春(AA)体细胞中含有2×9＝18条染色体，其芽尖细胞有丝分裂后期染色体数目为18×2＝36(条)，A正确；A、B分别代表两个远缘物种的1个染色体组，F1植株中含有9对异源染色体，高度不育，其不能产生正常的配子，B错误；利用秋水仙素或低温处理F1幼苗，均可使其染色体数目加倍，获得丘园报春，C正确；丘园报春为异源四倍体，含有36条染色体，减数分裂过程中能形成18个四分体，D正确。
课时作业31
(总分：50分)
一、选择题(每小题4分，共40分)
1.(2024·广东广州一模)某细胞在分裂过程中，若共用一个着丝粒的两条染色单体所携带的基因不完全相同，其原因不可能是因为发生了(　C　)
A．基因突变
B．同源染色体之间的互换
C．染色体数目变异
D．染色体结构变异
解析：染色体数目变异改变的是染色体数目，这不会导致同一个着丝粒相连的两条姐妹染色单体上基因的差异，C符合题意。
2.(2025·山西运城模拟)用X射线处理蚕蛹，使其第2号染色体上的斑纹基因易位于W染色体上，使雌蚕都有斑纹。再将斑纹雌蚕与白体雄蚕交配，其后代雌蚕都有斑纹，雄蚕都无斑纹。这样有利于去雌留雄，提高蚕丝的质量。这种育种方法所依据的原理是(　A　)
A．染色体结构变异 B．染色体数目变异
C．基因突变 D．基因重组
解析：根据题干信息“使其第2号染色体上的斑纹基因易位于W染色体上”可知，这种育种方法是染色体变异，且是染色体结构变异中的易位，A正确。
3.(2025·河南郑州模拟)下列关于单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是(　B　)
A．不进行分裂的单倍体的体细胞中也可能含有2个染色体组
B．二倍体的细胞中可能含有4个染色体组，因此二倍体也属于多倍体
C．自然状态或人工诱导均可产生多倍体
D．二倍体西瓜和四倍体西瓜可以相互授粉，但不属于同一个物种
解析：如果配子中含有2个染色体组，则由该类配子发育而成的单倍体的体细胞不进行分裂时含有2个染色体组，A正确；二倍体的细胞在进行有丝分裂时，处于后期的细胞中含有4个染色体组，但二倍体不属于多倍体，B错误；自然状态下低温可诱导产生多倍体，用秋水仙素处理(人工处理)也可以诱导产生多倍体，C正确；二倍体西瓜和四倍体西瓜虽然可以相互授粉产生三倍体西瓜，但由于三倍体西瓜是不育的，所以二倍体西瓜和四倍体西瓜不属于同一个物种，D正确。
4.(2024·广东广州一模)某同学利用秋水仙素诱导红葱(2n＝16)根尖细胞的染色体数目变化，分别于实验过程中的24小时(左图)和48小时(右图)拍到以下两张照片。下列叙述正确的是(　A　)
A．秋水仙素能够抑制纺锤体的形成
B．制作装片时需用卡诺氏液解离根尖细胞
C．细胞甲正处于有丝分裂的中期
D．细胞乙经历了3次染色体加倍
解析：秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，从而诱导染色体数目加倍，A正确；制作装片时卡诺氏液的作用是固定装片，解离所用的试剂是解离液，B错误；处于中期的染色体形态稳定，数目清晰，且着丝粒整齐地排列在赤道板上，图示细胞甲不是处于有丝分裂中期的细胞，C错误；红葱的染色体数目是16条，据图可知，细胞甲染色体数目为32条，此时经历了24小时，染色体加倍一次，细胞乙的染色体数目约为58条，经历48小时，则大约经历了2次染色体加倍，D错误。
5.(2025·江苏淮安模拟)普通小麦的单倍体含有三个染色体组，有21条染色体。杂交小麦是一种人工培育的植物，由不同的小麦品种或物种交配而产生。比如为了改良小麦品种，育种工作者将黑麦(2N＝14)与普通小麦杂交，再将F1幼苗进行低温处理、筛选可获得可育的杂交小麦。下列叙述错误的是(　C　)
A．普通小麦正常体细胞中染色体数目为42条
B．杂交小麦在减数分裂时可形成28个四分体
C．杂交小麦根尖细胞有丝分裂中期含16个染色体组
D．普通小麦与黑麦不是同一物种，两者之间存在生殖隔离
解析：普通小麦的单倍体含有三个染色体组，有21条染色体，所以其正常体细胞中染色体数目为42条，A正确；杂交小麦是由黑麦(2N＝14)与普通小麦杂交，再进行低温处理、筛选获得的可育的杂交小麦，普通小麦染色体数为42条，黑麦染色体数为14条，杂交后染色体数为28条，经过低温处理、筛选后，导致染色体数目加倍变为56条，在减数分裂时可形成28个四分体，B正确；杂交小麦根尖细胞有丝分裂中期染色体数目不变，仍为56条，染色体组为8个，C错误；自然状态下，普通小麦与黑麦杂交产生的后代细胞中含有4个染色体组，由于含3个普通小麦的染色体组和1个黑麦的染色体组，故减数分裂时联会紊乱，不能形成可育配子，故表明二者存在生殖隔离，D正确。
6.(2025·湖北武汉一模)甘薯是重要粮食作物，中国是世界上最大的甘薯生产国。研究发现，现在的六倍体(6n＝90)甘薯是由二倍体和四倍体亲本杂交又经过染色体加倍而来的。下列叙述错误的是(　C　)
A．二倍体和四倍体亲本杂交得到的后代体细胞中含有45条染色体
B．若要用人工方法使植物细胞染色体数目加倍，可采用的方法有低温诱导
C．甘薯进化过程中只有染色体变异为进化提供了原材料
D．可以利用甘薯块根进行无性繁殖，保持杂种优势
解析：依据题干信息，六倍体体细胞中含有90条染色体，则一个染色体组中含有15条染色体，二倍体中含有30条染色体，四倍体中含有60条染色体，故二倍体和四倍体亲本杂交得到的后代体细胞中含有45条染色体，A正确；若要用人工方法使植物细胞染色体数目加倍，可采用的方法有秋水仙素处理或低温诱导，B正确；甘薯进化过程中，突变和基因重组都为进化提供了原材料，C错误；可以利用甘薯块根进行无性繁殖，保持杂种优势，D正确。
7.(2025·江苏南通模拟)下图是某变异果蝇(2n＝8)精原细胞减数分裂过程中染色体的部分行为变化示意图，部分染色体片段缺失或重复均导致精子死亡。相关叙述正确的是(　C　)
A．该变异的类型是染色体缺失
B．该变异改变了果蝇基因的数量和位置
C．乙图所示时期细胞中有16条染色单体
D．按B方式产生的精子一半是致死的
解析：题图中细胞经过减数分裂染色体的某些片段发生了易位，染色体没有缺失，A错误；发生易位的染色体，其相关基因的位置发生了改变，基因的数量不改变，B错误；乙图所示时期细胞中的染色体发生了配对，处于减数第一次分裂前期，此时细胞中有16条染色单体，C正确；按B方式产生的精子含有的染色体没有发生缺失和重复，故都不致死，D错误。
8.(2025·河南濮阳模拟)科研人员以二倍体植物甲、乙两品种为材料培育新品种，流程如图所示。下列叙述正确的是(　C　)
A．植株丙与F1相比，茎秆粗壮、叶片和果实较大，但其蛋白质含量较低
B．获得植株丁的过程中染色体加倍的处理方法只能是低温处理
C．植株戊的细胞中最多具有6个染色体组
D．植株丙和植株丁的育种原理相同，植株丙和植株丁没有生殖隔离
解析：植株丙是多倍体，多倍体的茎秆粗壮、叶片和果实较大，相应糖类和蛋白质含量有所增加，A错误；获得植株丙和丁的方式除了低温处理外，还可以用秋水仙素处理，B错误；植株丙是四倍体，有4个染色体组，植株丁是二倍体，有2个染色体组，所以植株戊是三倍体，有3个染色体组，在有丝分裂后期细胞中可以多达6个染色体组，C正确；植株丙和植株丁的育种方式分别是多倍体育种和单倍体育种，育种原理都是染色体数目变异，由于植株丙和植株丁的杂交后代为三倍体，高度不育，故植株丙和植株丁出现了生殖隔离，D错误。
9.(2024·福建福州一模)普通西瓜是二倍体，研究人员使用二倍体品种M为父本与四倍体品种J杂交，从子代中筛选出品质优良的三倍体无子西瓜新品种Z(如图)。下列说法错误的是(　B　)
A．培育品种J的原理是秋水仙素抑制了有丝分裂过程中纺锤体的形成
B．J、M减数分裂过程发生了染色体变异，是子代多样性的主要原因
C．用成熟的花粉刺激三倍体子房产生生长素，可促进子房发育成果实
D．三倍体高度不育的原因是减数分裂过程中同源染色体联会发生紊乱
解析：品种J是由二倍体西瓜染色体加倍形成的四倍体西瓜，其原理是秋水仙素抑制了有丝分裂过程中纺锤体的形成，A正确；J、M子代多样性的主要原因是基因重组，B错误；三倍体植株体细胞中有三个染色体组，减数分裂过程中，同源染色体联会发生紊乱，不能产生正常的配子，而当三倍体植株开花后用成熟的花粉刺激三倍体子房，可以刺激其产生生长素，促进子房的子房壁发育为果皮，因此子房发育为果实，产生无子西瓜，C、D正确。
10.(2025·湖南怀化模拟)小麦单倍体常通过远缘花粉刺激卵细胞的方法获得。研究人员将玉米(二倍体)和普通小麦(六倍体)进行杂交，受精卵排除玉米花粉的染色体得到小麦单倍体胚。经过人工诱导和筛选培育抗赤霉病小麦品种，育种流程如图所示，数字表示过程。下列分析正确的是(　C　)
A．培育抗赤霉病小麦品种利用了基因重组的遗传学原理
B．过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦的种子或幼苗
C．过程②可通过接种适量的赤霉菌筛选抗赤霉病小麦品种
D．筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦将产生生殖隔离
解析：过程①小麦单倍体胚变为六倍体小麦幼胚利用了染色体数目变异的原理，过程②人工诱导并筛选获得新性状(抗赤霉病)利用了基因突变的原理，A错误；过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦单倍体胚或幼苗，含三个染色体组的单倍体小麦不会产生种子，B错误；过程②通过人工诱导基因突变以期获得抗赤霉病性状的基因，因为基因突变具有不定向性，因此可用接种适量的赤霉菌营造特定的环境条件，选择出抗赤霉病小麦品种，C正确；筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦品种遗传物质有差异，但还没产生生殖隔离，D错误。
二、非选择题(共10分)
11.(10分)(2025·宁夏石嘴山模拟)与白色棉相比，彩色棉在纺织过程中减少了印染工序，减少了环境污染。基因型为BB的植株结白色棉，基因型为Bb、b(只含一个b基因)的植株结粉红色棉，基因型为bb的植株结深红色棉。一正常纯合白色棉植株经育种工作者的诱变处理后，可能发生如图甲、乙变异类型，从而获得彩色棉。回答下列问题：
(1)若用秋水仙素适时处理甲种变异类型的植株的幼苗，则可获得四倍体植株，上述操作中秋水仙素的作用是抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成，所得的四倍体植株的基因型为BBbb，该四倍体自交后代中基因型为bbbb的个体所占比例为1/36。
(2)由图可知，乙的变异类型是染色体结构变异(染色体片段缺失)。
(3)已知基因B/b所在染色体都缺失的植株不育(不结果实)，欲探究F1粉红色棉的产生是甲、乙中的哪一种变异类型，最简便的实验方法是显微镜观察。此外还可以将粉红色棉在相同且适宜的条件下单株种植，并严格自交，观察并统计可育子代的表型及比例。若后代的表型及比例为白色棉∶粉红色棉∶深红色棉＝1∶2∶1，则该变异类型为甲；若后代的表型及比例为深红色棉∶粉红色棉＝1∶2，则该变异类型为乙。
解析：(1)用秋水仙素适时处理甲种变异类型的植株的幼苗，则可获得四倍体植株，秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。所得的四倍体植株基因型为BBbb，产生BB、Bb、bb配子的比例为1∶4∶1，所以自交后代中基因型为bbbb的个体所占比例为1/6×1/6＝1/36。(2)据图分析，乙中B基因所在染色体片段缺失，所以乙的变异类型是染色体结构变异(染色体片段缺失)。(3)欲探究F1粉红色棉的产生是甲、乙中的哪一种变异类型，最简便的实验方法是用显微镜观察，染色体变异在显微镜下是可见的。此外还可将粉红色棉在相同且适宜的条件下单株种植，并严格自交，观察并统计可育子代表型及比例。若变异类型为甲，则该粉红色棉的基因型为Bb，其自交后代的基因型及比例为BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，基因型为BB的植株结白色棉，基因型为Bb、b(只含一个b基因)的植株结粉红色棉，基因型为bb的植株结深红色棉，因此子代表型及比例为白色棉∶粉红色棉∶深红色棉＝1∶2∶1。若变异类型为乙，则该粉红色棉的基因型为b_，已知基因B/b所在染色体都缺失的植株不育(不结果实)，则其自交后代基因型及比例为__∶bb∶b_＝1∶1∶2，其中__植株不育，故可育子代的表型及比例为深红色棉∶粉红色棉＝1∶2。

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