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【备考2023】高中生物新教材一轮复习学案
第21讲　染色体变异
[素养目标]
1．通过染色体变异会影响生物性状的分析，建立结构与功能观；通过染色体变异基本原理及其在生物学中意义的理解，建立进化与适应的观点。(生命观念)
2．通过比较与分类、归纳与演绎明确三种可遗传变异的类型及其判定。(科学思维)
3．通过观察实验低温诱导染色体数目变化，培养实验设计与结果分析的能力。(科学探究)
　染色体变异
1．染色体数目的变异
(1)染色体数目变异的类型
①细胞内个别染色体的增加或减少。
②细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。
(2)染色体组：在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
(3)单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
概念 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 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 受精卵(通常是) 受精卵(通常是)
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营养物质含量都有所增加
体细胞染色体组数　 ≥1 2 ≥3
三倍体和四倍体形成过程
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
2.染色体结构变异
(1)类型
图解 变化 名称 举例
染色体b片段缺失 缺失 果蝇缺刻翅的形成
染色体b片段增加 重复 果蝇棒状眼的形成
染色体的某一片段(d、g)移接到另一条非同源染色体上 易位 果蝇花斑眼的形成
同一条染色体上某一片段(a、b)位置颠倒 倒位 果蝇卷翅的形成
(2)结果：染色体结构的改变，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。
(3)对生物体的影响：大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
1．(必修2 P87黑体)生物体的体细胞内染色体数目或结构的变化，称为染色体变异。(×)
2．(必修2 P88“相关信息”)被子植物中，约有33%的物种是多倍体。(√)
3．(必修2 P88正文)多倍体茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，结实率高。(×)
4．(必修2 P88正文)单倍体的体细胞中必定含有一个染色体组。(×)
5．(必修2 P90正文)染色体结构变异会使排列在染色体上的基因种类或排列顺序发生改变。(×)
1．必修2 P87“问题探讨”节选：为什么平时吃的香蕉是没有种子的？
提示：因为香蕉栽培品种体细胞中的染色体数目是3N条，减数分裂时染色体发生联会紊乱，不能形成正常的配子，因此无法形成受精卵，进而形成种子。
2．必修2 P89正文：单倍体都是高度不育吗？说明理由。
提示：单倍体并非都不育，二倍体的配子发育成的单倍体表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
1．染色体组数目的判定[科学思维]
(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．染色体结构变异类型的辨析[科学思维]
(1)染色体结构变异与基因突变的判断
(2)易位与互换的区别
项目 染色体易位 互换
图解
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 在显微镜下观察不到
[探究意图：以二倍体生物体细胞染色体模式图为情境信息考查理解及问题解决能力]
下图中甲是某二倍体生物体细胞染色体模式图，乙、丙、丁是发生变异后的不同个体的体细胞中的染色体组成模式图，据图回答：
(1)若果蝇的某细胞在减数分裂Ⅰ后期X染色体和Y染色体没有分离，最终形成的精子中含有的是不是一个染色体组？为什么？
提示：不是，因为X染色体和Y染色体是同源染色体，一个染色体组中的染色体都是非同源染色体。
(2)上图中乙所示个体减数分裂产生的配子种类及比例如何？图丙所示个体在减数分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条配对联会，另1条同源染色体不能配对，减数分裂Ⅰ的后期配对的同源染色体正常分离，而不能配对的1条染色体随机移向细胞的任意一极，则其减数分裂时可产生的配子种类和比例如何？
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)若三体为XXY的雄性果蝇，三条性染色体任意两条联会概率相等，则XXY个体产生的配子及比例为多少？
提示：X∶Y∶XY∶XX＝2∶1∶2∶1。
突破点1　
1．(2020·全国Ⅱ卷)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是(　　)
A．二倍体植物的配子只含有一个染色体组
B．每个染色体组中的染色体均为非同源染色体
C．每个染色体组中都含有常染色体和性染色体
D．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同
解析：二倍体植物的体细胞中含有两个染色体组，其配子中只含有一个染色体组，A项正确；每个染色体组中的染色体的形态、大小等均不相同，都是非同源染色体，每条染色体DNA的碱基序列均不同，B、D项正确；不含性染色体的生物，每个染色体组中都不含性染色体，如豌豆、玉米等，C项错误。
答案：C
2．下列图示为细胞中所含染色体分布情况，有关叙述正确的是(　　)
A．图a所示细胞含有2个染色体组，图b所示细胞含有3个染色体组
B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体
C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体
D．图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体
解析：图a为处于有丝分裂后期的细胞，含有4个染色体组；图b所示细胞有同源染色体，含有3个染色体组，A错误；如果图b生物是由配子发育而成的，则图b代表的生物是单倍体，如果图b生物是由受精卵发育而成的，则图b代表的生物是三倍体，B错误；图c所示细胞中有同源染色体，含有2个染色体组，若是由受精卵发育而成的，则该细胞所代表的生物一定是二倍体，C正确；图d所示细胞中只含1个染色体组，一定是单倍体，可能是由雄性配子或雌性配子发育而成的，D错误。
答案：C
“二看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
突破点2　
3．果蝇的性别决定是XY型，性染色体数目异常会影响果蝇的性别特征甚至使果蝇死亡，如性染色体组成XO的个体为雄性，XXX、OY的个体胚胎致死。果蝇红眼和白眼分别由基因R和r控制。某同学发现一只异常果蝇，该果蝇左半侧表现为白眼雄性，右半侧表现为红眼雌性。若产生该果蝇的受精卵染色体组成正常，且第一次分裂形成的两个细胞核中只有一个细胞核发生变异，则该受精卵的基因型及变异细胞核产生的原因可能是(　　)
A．XRXr；含基因R的X染色体丢失
B．XrXr；含基因r的X染色体丢失
C．XRXr；含基因r的X染色体结构变异
D．XRXR；含基因R的X染色体结构变异
解析：若受精卵为XRXr，第一次分裂形成的两个细胞核中只有一个细胞核发生变异，若含基因R的X染色体丢失，则形成的子细胞基因型为XRXr和XrO，表现为红眼雌性和白眼雄性，A正确；若受精卵为XrXr，有一个细胞核发生变异，含基因r的X染色体丢失，则子细胞基因型为XrXr和XrO，表现为白眼雌性和白眼雄性，B错误；若受精卵为XRXr，含基因r的X染色体结构变异(缺失、重复、倒位、易位)，不会产生白眼雄性性状(XrY、XrO)，C错误；若受精卵为XRXR，含基因R的X染色体结构变异，不会产生白眼雄性性状(XrY、XrO)，D错误。
答案：A
4．(多选) (2022·山东枣庄月考)果蝇的眼睛是复眼，即一个大眼睛由很多小眼睛组成。控制红(W)、白(w)眼基因所在的X染色体片段易位到4号染色体某位置后，会使眼色基因不能表达。基因型为XWXw雌果蝇常常会表现出“花斑眼”，即部分小眼表现为红眼，部分小眼表现为白眼。下列说法不正确的是(　　)
A．该花斑眼雌果蝇的后代中雄性只可能是白眼果蝇
B．眼色基因片段易位的数量对“花斑眼”的表现无影响
C．表现为白眼的小眼是因为细胞W基因所在片段发生易位
D．未表现“花斑眼”的雌果蝇一定没有发生眼色基因片段的易位
解析：花斑眼的雌果蝇仍然能产生XW和Xw的配子，所以后代雄果蝇仍有红眼和白眼两种表型，A错误；易位的数量越多，则白色小眼的数量越多，对“花斑眼”的表现越有影响，B错误；依据题干信息，杂合子雌果蝇表现为花斑眼的现象是因为易位导致的眼色基因不能表达所致，基因型为XWXw雌果蝇表型本应该全部小眼都是红眼，由于部分小眼的细胞W基因所在的X染色体片段发生了易位，该红眼基因不能表达，w基因表达出现白眼，C正确；纯合雌果蝇有两种基因型，XWXW、XwXw即使发生了易位，但是表达情况没有发生变化，D错误。
答案：ABD
　生物变异在育种上的应用
1．单倍体育种
(1)原理：染色体(数目)变异。
(2)过程
(3)优点：明显缩短育种年限。
(4)缺点：技术复杂。
2．多倍体育种
(1)方法：用秋水仙素或低温处理。
(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。
(3)原理：染色体(数目)变异。
(4)实例：三倍体无子西瓜的培育
①两次传粉
②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。
③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。
3．杂交育种
(1)原理：基因重组。
(2)过程
①培育杂合子品种
选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)。
②培育隐性纯合子品种
选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1F2→选出表型符合要求的个体种植并推广。
③培育显性纯合子品种
a．植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，连续自交至不发生性状分离为止。
b．动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
(3)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。
(4)缺点：获得新品种的周期长。
4．诱变育种
(1)原理：基因突变。
(2)过程
(3)优点
①可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
②大幅度地改良某些性状。
(4)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。
1．(必修2 P81正文)诱变育种可通过改变基因的碱基序列达到育种目的。(√)
2．(必修2 P83“相关信息”)利用物理等因素处理生物，可以提高突变率，创造人类需要的生物新品种。(√)
3．(必修2 P84“与社会的联系”)人工杂交选育优质金鱼的原理是基因重组。(√)
4．(必修2 P13、P83正文)诱变育种和杂交育种均可形成新基因。(×)
5．(必修2 P89“与社会的联系”)单倍体育种中，通过花药(或花粉)离体培养所得的植株均为纯合的二倍体。(×)
6．(必修2 P91“拓展应用2”)用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株所结的种子里面的胚有3个染色体组。(√)
1．必修2 P88“相关信息”改编：秋水仙素是一种怎样的物质？使用时应注意什么？
提示：秋水仙素(C22H25O6N)是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应当特别注意。
2．必修2 P91“拓展应用2”节选：为什么用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖而不是处理其他部位？
提示：西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株。
1．从育种目的、方法特点和实验材料确定育种方案[科学探究]
2．明辨不同育种方法需注意的问题[生命观念]
(1)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，需要连续自交筛选，直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状个体即可。
(2)设计育种方案时，应该注意是“动物育种”还是“植物育种”。
①植物育种时，一般用连续自交的方法获得纯合子，这是由于植物中雌雄同体的物种较多。
②动物只能选相同性状的个体相互交配，待性状出现分离后进行筛选，然后用测交法检测出纯合子，这是由于动物大多是雌雄异体，不能“自交”。
(3)不要看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。若操作对象是单倍体植株，则属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，则属于多倍体育种。
(4)单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种获得的个体不一定是纯合子。
(5)花药离体培养只是单倍体育种中的一个程序，要想得到可育的品种，一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。
[探究意图：以培育无子猕猴桃新品种为情境信息考查问题解决能力]
如图是利用野生猕猴桃种子(aa,2n＝58)为材料培育无子猕猴桃新品种(AAA)的过程，回答下列问题：
(1)③和⑥应如何操作？
提示：用一定浓度的秋水仙素溶液分别滴在Aa植株和AA植株幼苗的茎尖上。
(2)若④是自交，则产生AAAA的概率为多少？写出求解思路。
提示：植株AAaa减数分裂产生的配子种类及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，所以AAaa自交产生AAAA的概率＝1/6×1/6＝1/36。
(3)AA植株和AAAA植株是同一物种吗？为什么？
提示：二倍体AA与四倍体AAAA杂交产生的AAA为不育的三倍体，因此AA植株和AAAA植株是不同的物种。
突破点1　
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．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：白菜型油菜为二倍体植株，由未受精的卵细胞发育形成的植株Bc为单倍体，故Bc体细胞中有一个染色体组，A错误；Bc作为育种材料能明显缩短育种年限，B正确；秋水仙素可诱导细胞染色体加倍，故Bc幼苗经秋水仙素处理，可以获得纯合植株，C正确；因该单倍体植株体细胞中无同源染色体，故其无法产生正常的配子，从而表现为高度不育，D正确。
答案：A
2．(多选) (2022·山东潍坊模拟)金鱼和锦鲤两种观赏鱼类都源自我国，其观赏价值体现在体形、体色及斑纹的艳丽程度上，雌性鱼类更具有性状优势。科学家用人工诱导雌核发育技术来提高鱼的观赏价值，人工诱导雌核发育的方法有第一次卵裂阻止法(方法一)和第二极体放出阻止法(方法二)。如图所示精子需要用紫外线或X光照射进行灭活处理，使其失去遗传能力(破坏染色体)，但保留受精能力。下列说法正确的是(　　)
A．精子失去遗传能力并非因为紫外线或X光照射使其发生了基因突变
B．方法一通过低温抑制有丝分裂后期纺锤体形成使染色体加倍
C．若方法二得到的是杂合子二倍体，一定是互换导致的
D．若方法一对卵子的低温处理不完全，则可能形成单倍体
解析：结合题意可知，精子失去遗传能力是因为紫外线或X光照射使其灭活，而非发生了基因突变，A正确；方法一为卵裂阻止法，可以通过低温抑制纺锤体的形成而实现，纺锤体的形成时期是前期，B错误；据图可知，若减数分裂Ⅰ时期同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了互换，而导致同一染色体上的两条姐妹染色单体中可能会含有等位基因；或在该过程中发生了基因突变，则方法二低温抑制极体排出，均可能会获得杂合二倍体，C错误；若方法一对卵子的低温处理不完全，不能抑制纺锤体的形成，则细胞能正常卵裂，导致染色体数目减半，则可能形成单倍体，D正确。
答案：AD
突破点2　
3．(2021·山东卷)番茄是雌雄同花植物，可自花受粉也可异花受粉。M、m基因位于2号染色体上，基因型为mm的植株只产生可育雌配子，表现为小花、雄性不育。基因型为MM、Mm的植株表现为大花、可育。R、r基因位于5号染色体上，基因型为RR、Rr、rr的植株表现型分别为正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果。细菌中的H基因控制某种酶的合成，导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡。不考虑基因突变和交叉互换。
(1)基因型为Mm的植株连续自交两代，F2中雄性不育植株所占比例为________。雄性不育植株与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为________，以该杂交种为亲本连续种植，若每代均随机受粉，则F2中可育晚熟红果植株所占比例为________。
(2)已知H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因。将H基因导入基因型为Mm的细胞并获得转基因植株甲和乙，植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交，在形成配子时喷施NAM，F1均表现为雄性不育。若植株甲和乙的体细胞中含1个或多个H基因，则以上所得F1的体细胞中含有________个H基因。若植株甲的体细胞中仅含1个H基因，则H基因插入了______所在的染色体上。若植株乙的体细胞中含n个H基因，则H基因在染色体上的分布必须满足的条件是__________________________________________________。植株乙与雄性不育植株杂交，若不喷施NAM，则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为________。
(3)若植株甲的细胞中仅含1个H基因。在不喷施NAM的情况下，利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株。请写出选育方案。________________________________________________________________________。
解析：(1)基因型为Mm的植株自交一代，F1的基因型种类及比例为1/4MM、1/2Mm、1/4mm；F1中的mm雄性不育，不能进行自交，F1中的MM(占1/3)、Mm(占2/3)可以进行自交，1/3MM自交后代为1/3MM，2/3Mm自交后代为1/6MM、1/3Mm、1/6mm，据此推知F2中雄性不育植株所占的比例为1/6。基因型为mm的植株雄性不育，基因型为MM、Mm的植株可育，基因型为Rr的植株表现为晚熟红果，所以雄性不育植株(mm)与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为MmRr。以该杂交种MmRr为亲本连续种植，若每代均随机受粉，F1的基因型种类及比例为1/16MMRR、2/16MMRr、2/16MmRR、4/16MmRr、1/16MMrr、2/16Mmrr、1/16mmRR、2/16mmRr、1/16mmrr，F1随机受粉，F1产生的雌配子种类及比例为1/4MR、1/4Mr、1/4mR、1/4mr，由于基因型为mm的植株雄性不育，F1产生的雄配子种类及比例为1/3MR、1/3Mr、1/6mR、1/6mr，雌配子与雄配子随机结合，可得出F2中可育晚熟红果植株(M_Rr)所占比例为5/12。(2)导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡。将H基因导入基因型为Mm的细胞并获得转基因植株甲和乙，植株甲(Mm)和乙(Mm)分别与雄性不育植株(mm)杂交，在形成配子时喷施NAM，F1均表现为雄性不育(mm)，说明甲(Mm)和乙(Mm)产生的含M的雄配子均因为含H基因而死亡，只有含m的雄配子因为不含H基因而存活，而雄性不育植株(mm)产生的卵细胞也不含H基因，所以所得F1的体细胞中含有0个H基因。若植株甲(Mm)的体细胞中仅含1个H基因，因为甲(Mm)产生的含M的雄配子死亡了，可以推知H基因插入了M所在的染色体上，造成了含M的雄配子死亡。若植株乙的体细胞中含n个H基因，因为乙(Mm)产生的含M的雄配子死亡了，而含m的雄配子存活，可推知必须有1个H基因位于M所在染色体上(使含M的雄配子死亡)，且2条同源染色体上不能同时存在H基因(使含m的雄配子中每条染色体上均不含H基因)。植株乙(Mm)与雄性不育植株杂交，植株乙(Mm)产生的不含H基因的雄配子的比例为1/2n，雄性不育植株(mm)产生的雌配子为m，若不喷施NAM，则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为1/2n。(3)植株甲的基因型为Mm，若植株甲的细胞中仅含一个H基因，在不喷施NAM的情况下，利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株，可以植株甲为父本(Mm)，雄性不育植株(mm)为母本进行杂交，子代有两种基因型Mm和mm，其中基因型为Mm的植株表现为大花，基因型为mm的植株表现为小花，子代中大花植株即为所需植株。
答案：(1)1/6　MmRr　5/12　(2)0　M基因　必须有1个H基因位于M所在染色体上，且2条同源染色体上不能同时存在H基因　1/2n　(3)以雄性不育植株为母本、植株甲为父本进行杂交，子代中大花植株即为所需植株(或利用雄性不育株与植株甲杂交，子代中大花植株即为所需植株)
　实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．实验原理
用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，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，植物细胞的染色体数目发生变化。
2．实验步骤
(1)实验步骤
(2)现象：视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞。
低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验中的试剂及其作用
1．秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，这两种方法在原理上有什么相似之处？
提示：秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，可能都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后没有纺锤体的牵引作用，因而不能将染色体拉向细胞的两极，导致细胞中的染色体数目加倍。
2．观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？
提示：不是，只有少部分细胞实现染色体加倍，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。
突破点1　
1．用洋葱(2N＝16)进行低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验，下列有关分析正确的是(　　)
A．零度以下低温会使实验结果更明显
B．在显微镜下可观察到染色体数目加倍的过程
C．用卡诺氏液对根尖解离后需用体积分数为95%的酒精冲洗2次
D．在高倍镜下可观察到染色体数为16、32、64的细胞
解析：低温诱导时也要有合适的温度，不是温度越低越好，温度太低会直接影响到生命活动的进行，A错误；在解离时细胞已经死亡，所以看不到染色体数目加倍的过程，B错误；卡诺氏液用于固定细胞形态，不用于解离，C错误；因为细胞分裂是不同步的，所以在显微镜下能观察到染色体数为16、32、64的细胞，D正确。
答案：D
突破点2　
2．为探究秋水仙素诱发基因突变及染色体数目加倍的最佳浓度和作用时间，进行了相关实验，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．秋水仙素的浓度和作用时间属于自变量
B．温度属于无关变量，会影响实验结果
C．变异细胞类型都可以用光学显微镜观察检验
D．正式实验前需进行预实验，以检验实验设计的科学性和可行性
解析：由于探究秋水仙素诱发基因突变及染色体数目加倍的最佳浓度和作用时间，所以秋水仙素的浓度和作用时间属于自变量，A正确；由于秋水仙素的浓度和作用时间属于自变量，所以温度等属于无关变量，需要严格控制，否则会影响实验结果，B正确；变异细胞类型中只有染色体数目变化可以用光学显微镜观察检验，而基因突变属于分子水平，不能用光学显微镜观察检验，C错误；预实验是在正式实验之前，用标准物质或只用少量样品进行实验，以便摸出最佳的实验条件，为正式实验打下基础，所以正式实验前需进行预实验，以检验实验设计的科学性和可行性，D正确。
答案：C
[构建知识网络]
[强化生命观念]
1．染色体变异是指体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
2．染色体组是指在大多数生物的体细胞中，含有两套非同源染色体，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。
3．与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。
4．用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，是目前人工诱导多倍体最常用且最有效的方法。
真题再现　感悟考情
1.(2021·广东卷)人类(2n＝46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝点(粒)处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表现型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物(如图)。在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑交叉互换)，下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是(　　)
A．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D．女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)
解析：有丝分裂中期是便于观察染色体的时期，而平衡易位染色体是染色体变异导致的，可以在显微镜下观察到，因此观察平衡易位染色体可选择有丝分裂中期细胞，A正确；正常男性的初级精母细胞含有46条染色体，而男性携带者的初级精母细胞中一条14号和一条21号染色体融合成一条染色体，所以只含有45条染色体，B正确；若只考虑题图中的3种染色体，由于该染色体携带者的联会复合物遵循同源染色体分离、非同源染色体自由组合的规律，因此产生的配子有只含21号染色体的、只含14号染色体的、只含14/21平衡易位染色体的、含14号染色体和21号染色体的、含14号染色体和14/21平衡易位染色体的、含21号染色体和14/21平衡易位染色体的，共6种，其中染色体数目最多为23条，最少为22条，C错误，D正确。
答案：C
2．(2020·山东卷)在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝点(粒)分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如图所示。若某细胞进行有丝分裂时，出现“染色体桥”并在两着丝点(粒)间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异，关于该细胞的说法错误的是(　　)
A．可在分裂后期观察到“染色体桥”结构
B．其子细胞中染色体的数目不会发生改变
C．其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段
D．若该细胞基因型为Aa，可能会产生基因型为Aaa的子细胞
解析：“染色体桥”是着丝点(粒)分裂后向两极移动时出现的，可在该细胞有丝分裂后期看到，A项正确；“染色体桥”会在两着丝点(粒)间任一位置发生断裂，形成两条子染色体，并移向细胞两极，不影响子细胞中染色体的数目，B项正确；由于“染色体桥”会在两着丝点(粒)间任一位置发生断裂，很可能会导致形成的两条染色体不对等，有的可能出现染色体片段的增加，有的可能出现减少，但增加的染色体片段来自其姐妹染色单体，而不是非同源染色体，C项错误，D项正确。
答案：C
3．(2020·全国Ⅲ卷)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：
(1)在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是__________________________________。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有______条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是________________(答出2点即可)。
(2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有____________(答出1点即可)。
(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体)。甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路。
解析：(1)杂种一中的两个染色体组分别来自一粒小麦和斯氏麦草两个不同物种，无同源染色体，不能通过减数分裂产生正常的配子，因此杂种一是高度不育的。杂种二中含3个染色体组，经其染色体加倍形成的普通小麦中含有6个染色体组，每个染色体组均含7条染色体，故普通小麦体细胞中共含有42条染色体。与二倍体植株相比，多倍体植株的优点是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。(2)人工诱导染色体加倍的方法有很多，如低温处理、用秋水仙素处理等。目前最常用且最有效的方法是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。(3)甲(抗病易倒伏)和乙(易感病抗倒伏)具有两对相对性状，且都是纯合体，可通过杂交育种或单倍体育种的方法将两者的优良性状集中在一个个体上。若采用杂交育种的方法，其实验思路是将甲、乙两个品种杂交得F1，F1自交得F2，选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。若采用单倍体育种的方法，其实验思路是甲、乙杂交得F1，将F1的花药进行离体培养获得单倍体幼苗，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，最后经筛选可获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种。
答案：(1)无同源染色体，不能进行正常的减数分裂　42　营养物质含量高、茎秆粗壮　(2)秋水仙素处理　(3)甲、乙两个品种杂交，F1自交，选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。
4．(2021·河北卷)我国科学家利用栽培稻(H)与野生稻(D)为亲本，通过杂交育种方法并辅以分子检测技术，选育出了L12和L7两个水稻新品系。L12的12号染色体上带有D的染色体片段(含有耐缺氮基因TD)，L7的7号染色体上带有D的染色体片段(含有基因SD)，两个品系的其他染色体均来自H(图1)。H的12号和7号染色体相应片段上分别含有基因TH和SH。现将两个品系分别与H杂交，利用分子检测技术对实验一亲本及部分F2的TD/TH基因进行检测，对实验二亲本及部分F2的SD/SH基因进行检测，检测结果以带型表示(图2)。
回答下列问题：
(1)为建立水稻基因组数据库，科学家完成了水稻________条染色体的DNA测序。
(2)实验一F2中基因型TDTD对应的是带型________。理论上，F2中产生带型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的个体数量比为________。
(3)实验二F2中产生带型α、β和γ的个体数量分别为12、120和108，表明F2群体的基因型比例偏离____________定律。进一步研究发现，F1的雌配子均正常，但部分花粉无活性。已知只有一种基因型的花粉异常，推测无活性的花粉带有________(填“SD”或“SH”)基因。
(4)以L7和L12为材料，选育同时带有来自D的7号和12号染色体片段的纯合品系X(图3)。主要实验步骤包括：①____________________________；②对最终获得的所有植株进行分子检测，同时具有带型________的植株即为目的植株。
(5)利用X和H杂交得到F1，若F1产生的无活性花粉所占比例与实验二结果相同，雌配子均有活性，则F2中与X基因型相同的个体所占比例为________。
解析：(1)水稻是雌雄同株植物，水稻细胞没有性染色体，图1显示水稻细胞有12对染色体，建立水稻基因组数据库，需要测定每对染色体中的一条，即完成12条染色体的DNA测序。(2)依题意，对于12号染色体而言，实验一中亲本L12和H的基因型分别为TDTD和THTH，分别对应图2实验一中下面的带型和上面的带型，F1的基因型为TDTH，F1自交，F2的基因型为1TDTD(带型Ⅲ)、2TDTH(带型Ⅱ)、1THTH(带型Ⅰ)，故F2中产生带型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的个体数量比为1∶2∶1。(3)实验二中，亲本的基因型为SDSD和SHSH，F1的基因型为SDSH，F2中产生带型α(SDSD)、β(SDSH)、γ(SHSH)个体数量比为12∶120∶108，12∶120∶108不符合基因分离定律1∶2∶1的分离比，表明F2群体的基因型比例偏离(基因的)分离定律。带型α(SDSD)的个体数量明显偏少，由题干信息可知F1的雌配子均正常，则可能是F1中含有SD基因的部分花粉无活性。(4)L7和L12的基因型分别为SDSDTHTH和SHSHTDTD，想要选育基因型为SDSDTDTD的纯合品系X，考虑到基因SD/SH和TD/TH位于两对同源染色体上，其遗传遵循基因的自由组合定律，因此，主要实验步骤包括：①选取L7和L12杂交得F1(SDSHTDTH)，F1自交得F2(其中有基因型为SDSDTDTD的个体)；②对最终获得的F2所有植株进行分子检测，同时具有带型Ⅲ和α的植株(基因型为SDSDTDTD)即为目的植株。(5)品系X和H杂交，即SDSDTDTD×SHSHTHTH，F1的基因型为SDSHTDTH，若F1产生的无活性花粉所占比例与实验二结果相同，则F1自交，F2为(12SDSD∶120SDSH∶108SHSH)×(1TDTD∶2TDTH∶1THTH)，故F2中与X基因型相同的个体所占比例＝12/240×1/4＝1/80。
答案：(1)12　(2)Ⅲ　1∶2∶1　(3)(基因的)分离　SD　(4)①选取L7和L12杂交得F1，F1自交得F2　②Ⅲ和α　(5)1/80

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