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(共92张PPT)
第2讲　染色体变异
新教材生物一轮复习
01
考点研析·重难突破

考点一　染色体数目和结构变异
1.染色体数目变异
（1）类型及实例
（2）染色体组分析（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、大小和功能看，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。
同源染色体　
各不相同　
一整套基
因　
2.单倍体、二倍体和多倍体
3.染色体结构的变异
（1）类型及实例

（2）结果和影响
①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。
②影响：大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致死亡。
数目或排列顺序　

1.每个染色体组中都不存在同源染色体。（必修2 P87正文） （　√　）
2.秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，从而使着丝粒不能分裂，染色体不能分到两个子细胞。（必修2 P88正文） （　×　）
3.果蝇棒状眼的形成是由染色体部分基因增加引起的基因突变。（必修2 P90图5－7） （　×　）
4.染色体易位不改变基因数量，一般不会对个体性状产生影响。（必修2 P90图5－7） （　×　）
5.染色体的倒位在光学显微镜下一般不能观察到。（必修2 P90图5－7） （　×　）
√
×
×
×
×

1.（必修2 P87问题探讨2）平时吃的香蕉是三倍体，一般没有种子，为什么？
提示：三倍体的原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子。
2.（必修2 P87正文）野生马铃薯的一个染色体组有12条染色体，一个基因组也有12条染色体，染色体组与基因组相同吗？
提示：野生马铃薯是二倍体，对于二倍体来说，染色体组是二倍体生物配子中的染色体。基因组：对于有性染色体的生物（二倍体），其基因组为常染色体/2＋两条不同的性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。
3.（必修2 P90正文）基因突变和染色体变异中的“缺失或增加”对生物性状的影响一样吗？请说明理由。
提示：不一样。DNA分子上若干基因的缺失或重复（增加），属于染色体结构变异，会改变基因的数量，不改变基因的结构，一般对生物性状影响较大；DNA分子上某个基因内部碱基的缺失或增添（增加），会改变基因的结构，不改变基因的数量和位置，属于基因突变。与染色体变异相比，基因突变对生物性状的影响一般较小。
4.（必修2 P91拓展应用2）三倍体无子西瓜培育时用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜幼苗的芽尖的原因是什么？
提示：西瓜幼苗的芽尖有丝分裂旺盛，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而导致染色体数目加倍形成四倍体西瓜植株。

1.染色体结构变异、基因突变和基因重组的比较
（1）染色体结构变异与基因突变的区别
提醒　关于“缺失或增添”：DNA分子上若干基因的缺失或重复（增添），基因的数量发生改变属于染色体结构变异；DNA分子上基因中若干碱基的缺失、增添，基因数量不变，属于基因突变。
（2）易位与互换的区别
2.“三法”判定染色体组
（1）根据染色体形态判定
细胞内形态、大小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。
（3）根据染色体数和染色体的形态数推算
染色体组数＝染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组数为2组。

结合染色体结构变异类型的推断，
考查科学思维能力
1.（2022·湖南高考）大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上。某个体测交后代表型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化＝1∶1∶1∶1。该个体最可能发生了下列哪种染色体结构变异（　　）
解析：C　由题意可知，大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上，即两对等位基因连锁。正常情况下，对该个体进行测交只能获得2种表型的子代，现在该个体测交后代有4种表型，说明其产生了4种类型的配子。题图A、B、D分别表示染色体片段缺失、重复、倒位，均不能产生4种类型的配子，题图C表示染色体易位，使这两对基因位于两对同源染色体上，可以产生4种类型的配子。综上所述，C符合题意。
2.某精原细胞中m、n为一对同源染色体，其中m为正常染色体，A～E表示基因。该对同源染色体联会后发生的特殊过程如图所示，其中染色体桥在减数分裂Ⅰ时随机断裂，后续的分裂过程正常进行。下列有关叙述正确的是（　　）
A.形成该精原细胞的分裂过程中染色体n发生了倒位
B.图示“染色体桥”中不存在染色体的同源区段
D.在光学显微镜下不能观察到染色体桥
解析：A　根据题意和图示分析，n发生了倒位，该精原细胞形成的配子中存在染色体结构变异，A正确；由图可知，图示“染色体桥”中存在染色体A片段的同源区段，B错误；由于图中同源染色体发生变异后，相连的片段随机断裂，因此该精原细胞产生含有正常染色体的配子比例为，异常染色体的精子占，C错误；由图可知，图示为染色体结构变异在光学显微镜下可以观察到，D错误。
围绕染色体组与染色体数目的变异，
考查科学思维能力
3.如图所示为不同生物体细胞中所含的染色体数目情况，下列叙述正确的是（　　）
A.图a细胞正在进行减数分裂，细胞中含有4个染色体组
B.图b代表的生物自交能产生可育后代
C.图c含有两个染色体组，该生物一定是二倍体
D.图d代表的生物一定是单倍体
解析：D　图a细胞含有同源染色体，且着丝粒分裂，处于有丝分裂后期，该细胞含有4个染色体组，A错误；图b细胞含有3个染色体组，若该生物是由受精卵发育而来的，则为三倍体，若该生物由配子直接发育而来，则为单倍体，自交不能产生可育后代，B错误；图c细胞含有2个染色体组，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，但如果是配子发育而来，则是单倍体，C错误；图d中含有1个染色体组，代表的生物一定是单倍体，可能是由卵细胞发育而成的，也可能是由精子发育而成的，D正确。

“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
考点二　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，能够抑制其 　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，使植物细胞染色体数目发生变化。
纺锤体　
2.实验步骤
3.实验中的试剂及其作用

1.观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？为什么？
提示：不是；在一个细胞周期中，分裂间期时间长，所以处于分裂间期的细胞最多，只有少数处于分裂后期和末期的细胞染色体加倍。
2.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丝的牵引作用，因此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。

围绕实验原理和过程，考查科学
探究能力
1.下列关于低温诱导植物（洋葱根尖）细胞染色体数目变化的实验的叙述，正确的是（　　）
A.在低倍镜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
B.洋葱根尖在冰箱的低温室内诱导48 h，可抑制细胞分裂中染色体的着丝粒分裂
C.用卡诺氏液固定细胞的形态后，用甲紫溶液对染色体染色
D.低温处理洋葱根尖分生组织细胞，起作用的时期是细胞有丝分裂中期
解析：A　低温能抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成，使细胞染色体数目加倍，又因大多数细胞处于分裂前的间期，故多数细胞染色体数未加倍，少数细胞的染色体数目加倍，所以在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目加倍的细胞，A正确，D错误；低温能够抑制纺锤体的形成，但不影响着丝粒分裂，B错误；用甲紫溶液染色前，需要用95%酒精冲洗卡诺氏液，然后再解离、漂洗，C错误。
围绕实验原理拓展，考查科学探究能力
2.某研究小组开展了“用秋水仙素诱导培育四倍体草莓”的实验。选取二倍体草莓（2N＝14）幼苗若干，随机分组，每组30株，用不同浓度的秋水仙素溶液处理幼芽，得到实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是（　　）
A.实验的自变量是秋水仙素溶液浓度和处理时间
B.秋水仙素能抑制细胞内纺锤体的形成，进而影响细胞的正常分裂
C.高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片，发现分裂中期染色体数目均为28
D.用0.2% 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天，诱导成功率较高
解析：C　该实验有两个自变量，即秋水仙素溶液浓度和处理时间，A正确；秋水仙素处理幼芽，能诱导染色体数目加倍，原理是秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，进而影响细胞的正常分裂，B正确；由题图可知，诱导成功率不是100%，故高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片，处于分裂中期染色体数目不一定为28，C错误；从题图中可以看出，用0.2% 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天，诱导成功率较高，D正确。
考点三　 生物育种的原理及应用
1.诱变育种与杂交育种
2.单倍体育种与多倍体育种
3.据不同育种目标选择不同育种方案

1.诱变育种和杂交育种均可形成新基因。（必修2 P13、83 正文） （　×　）
2.诱变育种可通过改变基因的碱基序列达到育种目的。（必修2 P83相关信息） （　√　）
3.利用物理因素等处理生物，可以提高突变率，创造人类需要的生物新品种。（必修2 P83相关信息） （　√　）
4.人工杂交选育优质金鱼的原理是基因重组。（必修2 P84与社会的联系） （　√　）
5.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。（必修2 P89与社会的联系） （　×　）
×
√
√
√
×

1.（必修2 P88正文）单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，前者操作对象是 　单倍体幼苗　 ；后者操作对象为 　正常的幼苗或萌发期的种子　 。
2.（必修2 P89与社会的联系）单倍体育种能缩短育种年限，为什么？
提示：采用花药离体培养获得的单倍体植株经人工诱导染色体数目加倍后，植株细胞内每对染色体上成对的基因一般是纯合的，自交后代不会发生性状分离。
单倍体幼苗　
正常的幼苗或萌发期的种子　
3.（必修2 P91拓展应用2）三倍体西瓜一般不能产生种子，但有时也可以看到三倍体西瓜中有少量发育不成熟的种子，为什么？
提示：三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成正常的生殖细胞，因而不能产生种子，而果实能正常发育。但三倍体植株的果实中绝不是一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的生殖细胞，产生正常的受精卵，形成种子，但比例极低。

1.单倍体育种与杂交育种的关系
2.杂交育种的不同操作程序
（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（♀×♂）→F1 F2→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
①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。
②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。

围绕生物育种原理和过程分析，
考查科学思维能力
1.如图是某植物的多种育种方法途径，A～F是育种处理手段（其中E是射线处理），甲、乙、丙分别代表不同植株。分析以下说法错误的是（　　）
A.植株甲和植株丙是纯系植株，乙是具有新基因的种子或幼苗
B.D和B过程可发生基因重组，F过程发生了染色体变异
C.图中C、F过程都可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
D.杂交育种过程，如获得显性纯合子需经历较长的纯化过程，单倍体育种由配子直接加倍获得纯合子，育种年限短
解析：C　通过杂交育种筛选获得的植株甲，通过单倍体育种获得的植株丙，都是纯合子，经过射线处理获得的乙已经发生基因突变，是具有新基因的种子或幼苗，A正确；D和B过程都有减数分裂过程，都可发生基因重组，F过程发生染色体数目变异获得多倍体，B正确；单倍体育种中一般没有种子，只能用秋水仙素处理幼苗，C错误；杂交育种和单倍体育种都能获得显性纯合子，杂交育种操作简单，育种年限较长，而单倍体育种技术复杂，但育种年限短，D正确。
2.科研人员以二倍体红鲫和二
倍体鲤鱼为实验材料进行了育
种实验。实验中用到雌核二倍
体，通过辐射处理精子使精子
中的所有染色体断裂失活，但
失活的精子可刺激卵细胞发育成个体。杂交过程如图，F1 和偶然得到的F2 均为二倍体杂交鱼。下列分析不正确的是（　　）
A.培育改良四倍体鲫鲤的过程中，既发生了染色体结构变异，又发生了染色体数目变异
B.F3 出现了四倍体鲫鲤，可能是F2 的雌雄个体均产生了含两个染色体组的配子导致的
C.雌核二倍体能产生含两个染色体组的卵细胞，可能是由减数分裂Ⅰ同源染色体未分离导致的
D.自然条件下的红鲫与鲤鱼是同一物种，而改良四倍体鲫鲤与红鲫不是同一物种
解析：D　培育改良四倍体鲫鲤的过程中，通过辐射处理精子使精子中的所有染色体断裂失活，该过程发生了染色体结构变异，改良四倍体鲫鲤与鲤鱼、红鲫相比，前者体细胞染色体数目加倍，发生了染色体数目变异，A正确；人工培育红鲫与鲤鱼进行远缘杂交时，发现F1 和偶然得到的F2 都是二倍体杂交鱼，但在F3 中出现了四倍体鲫鲤，推测其原因可能是F2 的雌雄个体在减数分裂过程中，发生了染色体变异，均产生了含两个染色体组的配子，配子随机结合后产生的F3 中便出现了四倍体鲫鲤，B正确；雌核二倍体能产生含两个染色体组的卵细胞，可能是减数分裂Ⅰ同源染色体未分离导致的，C正确；物种是指在自然状态下能相互交配并产生可育后代的一群个体，自然条件下的红鲫与鲤鱼不是同一物种，改良四倍体鲫鲤与红鲫也不是同一物种，D错误。
借助生物育种方案的设计，考查科学
探究能力
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）。
解析：（1）杂种一（AB）含有一粒小麦的一个染色体组（A）和斯氏麦草的一
个染色体组（B），由于杂种一无同源染色体，不能进行正常的减数分裂，故其
高度不育。普通小麦（AABBDD）有6个染色体组，结合题干信息“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”可知，普通
小麦体细胞中有42条染色体。一般来说，与二倍体植株相比，多倍体植株茎秆
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增加。
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）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）。
答案：（2）秋水仙素处理　
解析：（2）人工诱导多倍体的方法有：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗、
低温处理等。
（3）现有甲、乙两个普通小麦品种（纯合体），甲的表型是抗病易倒伏，乙的表型是易感病抗倒伏。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：（3）若要以甲（抗病易倒伏）和乙（易感病抗倒伏）小麦纯种为实验
材料，获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，可通过杂交育种或单倍体育种的
方法来实现。
（3）若要以甲（抗病易倒伏）和乙（易感病抗倒伏）小麦纯种为实验材料，获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，可通过杂交育种或单倍体育种的方法来实现。
答案：（3）甲、 乙两个品种杂交，得到F1并自交，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
02
真题体验·感悟高考

从生命观念和科学思维角度，考查
染色体变异
1.（2022·浙江6月选考）猫叫综合征的病因是人类第5号染色体短臂上的部分片段丢失。这种变异属于（　　）
A.倒位 B.缺失
C.重复 D.易位
解析：B　染色体片段丢失属于染色体结构变异中的缺失。
2.（2021·广东高考）人类（2n＝46）14号与21号染色体二者的长臂在着丝粒处融合形成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（只考虑如图中的3种染色体）
解析：C　有丝分裂中期的染色体，形态和数目是最清晰的，因此可以选择在有丝分裂中期观察平衡易位染色体，A正确；正常男性的初级精母细胞中含有46条染色体，由于一条14号染色体和一条21号染色体融合为一条染色体（14/21平衡易位染色体），故男性携带者的初级精母细胞中含有45条染色体，B正确；减数分裂时联会复合物中的3条染色体，任意2条进入同一个配子中，剩余1条染色体进入另一个配子中，故女性携带者的卵子中最多含23种形态不同的染色体，C错误；假设平衡易位染色体标记为①，14号染色体标记为②，21号染色体标记为③，女性携带者的卵子可能有6种类型，分别是①和②③、②和①③、③和①②，D正确。
3.（江苏经典高考题）下列叙述中与染色体变异无关的是（　　）
A.通过孕妇产前筛查，可降低21三体综合征的发病率
B.通过连续自交，可获得纯合基因品系玉米
C.通过植物体细胞杂交，可获得白菜－甘蓝
D.通过普通小麦和黑麦杂交，培育出了小黑麦
解析：B　21三体综合征患者的体细胞中21号染色体比正常人多了一条，属于染色体数目变异，A不符合题意；连续自交获得纯合基因品系植株属于基因重组，不涉及染色体变异，B符合题意；植物体细胞杂交会导致杂种细胞含有两种植物体细胞的染色体，涉及染色体数目变异，C不符合题意；普通小麦为六倍体，黑麦为二倍体，二者杂交产生不可育的异源四倍体，经秋水仙素处理后形成可育的异源八倍体小黑麦，该育种原理为染色体变异，D不符合题意。
从科学思维和科学探究角度，考查
生物育种
4.（2021·广东高考）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：A　 白菜型油菜是二倍体，有两个染色体组，植株Bc是由该油菜的卵细胞发育而成的单倍体植株，故成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；在单倍体育种中可以用单倍体幼苗Bc作为实验材料，通过秋水仙素诱导其染色体加倍来获取纯合植株，能明显缩短育种年限，B、C正确；植株Bc仅含有一个染色体组，在形成配子时，由于染色体联会紊乱而使其配子发育异常，最终导致高度不育，D正确。
5.（2022·河北高考）蓝粒小麦是小麦（2n＝42）与其近缘种长穗偃麦草杂交得到的。其细胞中来自长穗偃麦草的一对4号染色体（均带有蓝色素基因E）代换了小麦的一对4号染色体。小麦5号染色体上的h基因纯合后，可诱导来自小麦的和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生交叉互换。某雄性不育小麦的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上。为培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，研究人员设计了如图所示的杂交实验。回答下列问题：
（1）亲本不育小麦的基因型是 　　　　 ，F1中可育株和不育株的比例是 　　　　 。
解析：（1）分析题意，亲本雄性不育小麦（HH）的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上，所以其基因型为TtHH，亲本小麦（hh）的基因型为tthh，故F1中可育株（TtHh）∶不育株（ttHh）＝1∶1。
答案：（1）TtHH　1∶1　　
（2）F2与小麦（hh）杂交的目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（2）F2中的蓝粒不育株的基因型及比例为1/2TEHH、1/2TEHh，其中T基因和E基因分别来自小麦的和长穗偃麦草的4号染色体，而h基因纯合后，可诱导来自小麦的和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生交叉互换，使得T和E基因可以位于同一条姐妹染色单体上，从而获得蓝粒和不育两性状不分离的个体。
答案：（2）获得h基因纯合（hh）的蓝粒不育株，诱导小麦和长穗偃麦草的4号染色体配对并发生交叉互换，从而使T基因与E基因交换到一条姐妹染色单体上，以获得蓝粒和不育性状不分离的小麦　
（3）F2蓝粒不育株在减数分裂时理论上能形成 　　　　 个正常的四分体。如果减数分裂过程中同源染色体正常分离，来自小麦和长穗偃麦草的4号染色体随机分配，最终能产生 　　　　 种配子（仅考虑T/t、E基因）。F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是 　　　　 。
解析：（3）分析题意，蓝粒小麦的染色体条数是42，而F2中的蓝粒不育株的4号染色体一条来自小麦，一条来自长穗偃麦草，其余染色体（42－1－1＝40）均来自小麦，为同源染色体，故其减数分裂时理论上能形成20个正常的四分体；不同来源的4号染色体在减数分裂中随机分配，仅考虑T/t、E基因，若两条4号染色体移向一极，则同时产生基因型为TE和O（两基因均没有）的两种配子，若两条4号染色体移向两极，则产生基因型为T和E的两种配子，则F2中的蓝粒不育株共产生4种配子；F3中的蓝粒不育株产生TE配子的概率为1/4，产生h配子的概率是1/4，则F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是1/4×1/4＝1/16。
答案：（3）20　4　1/16　
（4）F3蓝粒不育株体细胞中有 　　　　 条染色体，属于染色体变异中的 　　　　 变异。
解析：（4）由F2中的蓝粒不育株产生的配子种类，可以确定形成F3中的蓝粒不育株的卵细胞中应含有两条4号染色体，且小麦染色体组成为2n＝42，故F3蓝粒不育株体细胞中有43条染色体，多了一条4号染色体，属于染色体数目变异。
答案：（4）43　数目　
（5）F4蓝粒不育株和小麦（HH）杂交后单株留种形成一个株系。若株系中出现：
①蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1。说明： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；
②蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1。说明 　　　　　　　　　　　　　　　　 。符合育种要求的是 　　　　 （填“①”或“②”）。
解析：（5）F3中的蓝粒不育株基因型为TEtHh 和TEthh，含 hh基因的个体可形成T和E交换到同一条染色体上的卵细胞，与小麦（ttHH）杂交，F4中的蓝粒不育株基因型为TEtHh，其中T基因和E基因连锁，位于同一条染色体上，t基因位于另一条染色体上，与小麦（ttHH）杂交，后代表现型及比例为蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1，即F4蓝粒不育株体细胞中的T基因和E基因位于同一条染色体上；
而F3中关于h的基因型为Hh 的个体与小麦（ttHH）杂交产生的F4中的蓝粒不育株含3个4号染色体，分别携带T基因、E基因及t基因，与小麦（ttHH）杂交，母本在减数第一次分裂前期联会时，携带T基因的染色体和携带t基因的染色体联会，携带E基因的染色体随机分配到细胞的一极，产生的配子基因型及比例为T∶TE∶ t∶ tE＝1∶1∶1∶1，与小麦（ttHH）杂交，子代表现型及比例为蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1，即F4蓝粒不育植株体细胞中的T基因和E基因位于不同染色体上；本实验要培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，故②符合育种要求。
答案：（5）①F4蓝色不育株体细胞中T基因和E基因位于不同染色体上　②F4蓝色不育株体细胞中T基因和E基因位于同一条染色体上　②
03
课后作业·巩固提升

一、选择题
1.如图所示，①为某染色体的结构示意图，染色体②～⑤是由①变异而成的。下列叙述，错误的是（　　）
A.①→②会使染色体中基因的数量改变
B.①→③可能属于基因突变
C.④和⑤都属于染色体结构变异中片段的缺失
D.图中的四种变异本质都是改变了基因中的遗传信息
解析：D　①→②增加了片段F，会使染色体中基因的数量改变，A正确；①→③ F变成了f，可能属于基因突变，B正确；④和⑤都缺失了部分片段，都属于染色体结构变异中片段的缺失，C正确；图中③基因突变的本质是改变了基因中的遗传信息，但②④⑤染色体结构变异没有改变基因中的遗传信息，D错误。
2.在对细胞染色体进行测量计算的基础上，进行染色体配对、分组及形态分析的过程叫作核型分析。如图是某种生物的核型分析图，图中的数字表示染色体的编号。下列叙述错误的是（　　）
A.①和②、⑦和⑧属于同源染色体
B.①④⑤⑧可以组成1个染色体组
C.该生物1个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同
D.该生物共有4个染色体组，含有常染色体和性染色体
解析：D　同源染色体指一个来自父本，一个来自母本，它们的形态、大小和结构一般相同，根据题图分析，①和②、⑦和⑧属于同源染色体，其中⑦和⑧是性染色体，虽然大小和结构不同，根据题干的“核型分析”，它们满足一个来自父本，一个来自母本，在减数分裂Ⅰ的前期能联会形成四分体，A正确；一个染色体组中无同源染色体，形态和功能各不相同，而①④⑤⑧是一组非同源染色体，它们可以组成1个染色体组，B正确；一个染色体组中无同源染色体，是一组非同源染色体，因此1个染色体组中每一条染色体上的DNA碱基排列顺序都存在差异，C正确；据图可知，该生物含2个染色体组，D错误。
3. 玉米（2N＝20）的第6对染色体上存在与植株颜色有关的一对等位基因A（紫色）和a（绿色），基因型为Aa的玉米植株细胞中的一条染色体经诱变处理后发生如图所示的变化，并最终形成双着丝粒染色体，该染色体会在着丝粒间随机断裂，断裂形成的子染色体会分配到两个子细胞中。下列有关叙述错误的是（　　）
A.该玉米植株的细胞经诱变处理后发生了染色体结构变异
B.双着丝粒染色体的形成和染色体的随机断裂均可能发生于有丝分裂后期
C.由于染色体会在着丝粒间随机断裂，导致产生的子细胞中染色体数目异常
D.由于染色体会在着丝粒间随机断裂，会使子细胞中发生染色体的缺失或重复
解析：C　着丝粒分开后，染色体会在着丝粒间随机断裂，说明该玉米植株的细胞经诱变处理后发生了染色体结构变异，A正确；由于着丝粒分开发生在有丝分裂后期，所以双着丝粒染色体的形成和染色体的随机断裂均可能发生于有丝分裂后期，B正确；由于染色体会在着丝粒间随机断裂，会使子细胞中发生染色体的缺失或重复，导致染色体结构发生变异，但不会导致染色体数目异常，C错误，D正确。
4.为提高虹鳟（二倍体）等经济鱼类的食用价值和品质，科学家利用“冷休克法”抑制分裂末期细胞形成两个子细胞的过程导致染色体数目加倍，从而获得多倍体鱼类。如图表示两种获得多倍体鱼的方法。下列叙述正确的是（　　）
A.次级卵母细胞减数分裂Ⅱ的正常过程不涉及染色体数目的倍增
B.冷休克处理抑制着丝粒的分裂从而使染色体数目倍增
C.多倍体鱼①和多倍体鱼②体细胞中的染色体组数量相同
D.多倍体鱼②进行减数分裂的过程中会出现联会紊乱的现象
解析：D　次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，染色体数目暂时加倍，A错误；冷休克处理，即低温能抑制纺锤体形成，使染色体的着丝粒分裂后，两姐妹染色单体分开形成的子染色体不能分到两个子细胞中去，从而引起染色体数目加倍，B错误；次级卵母细胞经减数分裂Ⅱ可形成卵细胞，卵细胞与精子正常受精可形成受精卵，受精卵在第一次有丝分裂时冷休克形成细胞A，进而得到多倍体鱼①，该多倍体内染色体数目为2N×2＝4N条，次级卵细胞分裂时也可经冷休克得到细胞B，细胞B与精子结合得到细胞C，多倍体鱼②的染色体数目为2N＋N＝3N，C错误；多倍体鱼②的染色体数目是3N，在减数分裂过程中会出现联会紊乱的现象，不能产生正常的配子，D正确。
5.小麦是我国第二大粮食作物，与水稻一样，小麦为两性花且花朵较小，用于人工杂交实验研究十分困难。以“小麦杂交之父”李振声先生为代表的中国科学家经过不懈努力，终于找到了含有小麦雄性不育基因的植株——太谷核不育小麦，并从小麦12万个基因中精准定位了PG5这个雄性不育基因。该基因位于染色体上，含该基因的花粉完全无法发育，且相对于可育基因为显性，科学家还通过转基因等技术验证了该基因的功能。下列有关说法错误的是（　　）
A.太谷核不育小麦作为人工杂交实验材料，可省去去雄的步骤，在实验中只能作母本
B.PG5基因能在异种细胞中表达说明生物界共用一套遗传密码
解析：C　太谷核不育小麦花粉不育，为人工杂交省去去雄步骤，在杂交过程中纯合的太谷核不育小麦不能作父本只能作为母本，A正确；PG5基因能在异种细胞中表达说明生物界共用一套遗传密码，B正确；将两个PG5基因导入受体细胞并培育成植株，如果两个基因导入同一染色体上，则其产生的花粉中不育花粉的比例为；如果两个基因分别导入同一对同源染色体的两条染色体上则其产生的花粉中不育花粉的比例为100%；如果两个基因分别导入非同源染色体上，则其产生的花粉中可育花粉的比例为×＝，产生不育花粉的比例为1－＝，C错误；在同一片试验田混合种植纯合太谷核不育小麦∶杂合太谷核不育小麦∶可育小麦＝1∶1∶2，随机交配，雌配子可育基因∶不可育基因＝5∶3，雄配子全为可育基因，则F1中雄性可育小麦比例为，D正确。
6.研究表明，植物的染色体多倍化与环境密切相关。在北极地区，多倍体的出现频率随着纬度的增加而增加，在适应干旱胁迫时，基因组加倍事件已被证明会导致植物的蒸腾作用速率、水分利用效率、光合作用速率、抗氧化反应等发生变化。下列说法错误的是（　　）
A.低温可诱导多倍体的产生，作用机理是抑制有丝分裂中纺锤体的形成
B.人工诱导染色体多倍化可用于育种，单倍体育种不涉及染色体加倍
C.染色体多倍化可能是植物应对极端干旱或寒冷环境的一种适应机制
D.染色体的多倍化虽然不产生新的基因，但也能引起生物性状的变化
解析：B　低温处理植物分生组织细胞诱导形成多倍体的机理是抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成，A正确；单倍体育种涉及染色体加倍，B错误；由题干可知，多倍体可应对干旱胁迫，推测染色体多倍化可能是植物应对干旱或者寒冷环境的一种适应机制，C正确；染色体多倍化属于染色体数目变异，属于可遗传变异，染色体的多倍化虽然不产生新的基因，但也能引起生物性状的变化，D正确。
7. 科学家在拟暗果蝇种群中确定了一条常染色体上的三种倒位形式，分别称为ST型、AR型和CH型，其中ST型倒位形式和CH型倒位形式的频率在一年中的变化如图所示。下列相关叙述错误的是（　　）
A.一个物种中个体的染色体数目或染色体结构均可能会发生变化
B.推测拟暗果蝇种群中染色体倒位形式不同可能会导致其环境适应性有差异
C.ST型频率和CH型频率相等时，拟暗果蝇种群数量达到相对稳定
D.由图推测，3月～6月可能有利于CH型拟暗果蝇种群的生存
解析：C　一个物种中个体的染色体数目或染色体结构均可能会发生变化，A正确；由图可知，不同月份拟暗果蝇种群中染色体倒位形式频率不同，所以推测拟暗果蝇种群中染色体倒位形式不同可能会导致其环境适应性有差异，B正确；ST型频率和CH型频率相等时，拟暗果蝇种群数量不一定达到稳定，C错误；3月～6月CH型拟暗果蝇频率上升，所以3月～6月可能有利于CH型拟暗果蝇种群的生存，D正确。
8.两条非同源染色体各自断裂后发生了互相移接，但未改变细胞中的基因总数，这种变异属于染色体平衡易位，平衡易位携带者通常不会有异常表型。某女性的一条4号染色体与一条20号染色体发生了平衡易位，如图所示。下列叙述正确的是（　　）
A.该女性体细胞中最多可含有24种形态不同的染色体
B.该女性婚后，不可能生出表型正常的孩子
C.该女性生殖细胞形成过程中会出现两对同源染色体异常联会现象
D.该女性怀孕期间可通过B超诊断胎儿是否为平衡易位携带者
解析：C　女性的性染色体为XX，所以正常女性体细胞中含有23种形态不同的染色体，该女性的一条4号染色体与一条20号染色体发生了平衡易位，平衡易位后的2条染色体与原来的染色体形态不同，所以该女性体细胞中最多可含有25种形态不同的染色体，A错误；平衡易位携带者通常不会有异常表型，因此，该平衡易位携带者女性与正常人婚配，理论上可出现表型正常的孩子，B错误；由于染色体平衡易位发生在两条非同源染色体之间，所以该女性产生生殖细胞过程中会出现两对同源染色体异常联会现象，C正确；该女性怀孕期间可通过显微镜观察细胞中的染色体来检测胎儿是否为平衡易位携带者，而B超不能观察细胞中的染色体，D错误。
9.（不定项）一只杂合长翅雄果蝇（Aa）与一只残翅雌果蝇（aa）杂交，一方减数分裂异常导致产生一只A/a所在染色体三体长翅雄果蝇。已知三体在减数分裂过程中，三条染色体中随机两条配对，剩余一条染色体随机分配至细胞一极。为确定该三体果蝇的基因组成（不考虑基因突变），让其与残翅雌果蝇测交，下列说法正确的是（　　）
A.三体长翅雄果蝇的产生可能是精原细胞减数分裂Ⅰ异常导致的
B.三体长翅雄果蝇的产生可能是卵原细胞减数分裂Ⅱ异常导致的
C.如果测交后代中长翅∶残翅＝5∶1，则该三体果蝇的基因组成为AAa
D.如果测交后代中长翅∶残翅＝3∶1，则该三体果蝇的基因组成为Aaa
解析：ABC　三体长翅雄果蝇可能是精原细胞减数分裂Ⅰ异常产生含Aa基因的精子导致的或减数分裂Ⅱ异常产生含AA基因的精子导致的，A正确；三体长翅雄果蝇可能是卵原细胞减数分裂Ⅰ异常产生含aa基因（同源染色体上的）的卵细胞导致的或减数分裂Ⅱ异常产生含aa基因（复制关系）的卵细胞导致的，B正确；如果该三体果蝇的基因组成为AAa，产生的配子类型及比例是AA∶a∶Aa∶A＝1∶1∶2∶2，与残翅雌果蝇（aa）测交，后代的基因型及比例为AAa∶aa∶Aaa∶Aa＝1∶1∶2∶2，则长翅∶残翅＝5∶1，C正确；如果该三体果蝇的基因组成为Aaa，产生的配子类型及比例是A∶aa∶Aa∶a＝1∶1∶2∶2，与残翅雌果蝇（aa）测交，后代的基因型及比例为Aa∶aaa∶Aaa∶aa＝1∶1∶2∶2，则长翅∶残翅＝1∶1，D错误。
10.（不定项）果蝇的红眼（A）对白眼（a）为显性，且A、a基因位于X染色体上。A基因存在位置效应，某杂合红眼果蝇的A基因转移到4号常染色体上的异染色质区后，由于异染色质结构的高度螺旋，某些细胞中的A基因不能正常表达，在眼睛中表现出红、白两色细胞镶嵌的现象，称之为花斑型眼。如图表示花斑型眼果蝇的基因所在染色体上的位置。下列说法中正确的是（　　）
A.A基因转移到4号染色体的异染色质区属于易位
B.花斑型眼果蝇初级卵母细胞中，A基因和a基因所在的染色体片段不能发生互换
C.转移到4号异染色质区的基因由于翻译受阻而不能正常表达
D.4号染色体上的A基因距离异染色质区越远可能越容易表达
解析：AD　基因存在位置效应，某杂合红眼果蝇X染色体上的A基因转移到4号染色体的异染色质区，发生非同源染色体之间交换片段，属于易位，A正确；花斑型眼果蝇初级卵母细胞中，能发生类似十字形的特殊联会，故A基因和a基因所在的染色体片段仍能发生互换，B错误；转移到4号异染色质区的基因由于异染色质结构的高度螺旋，DNA无法解旋，不能正常转录而不能正常表达，C错误；由于异染色质结构的高度螺旋影响基因转录，4号染色体上的A基因距离异染色质区越远可能越容易表达，D正确。
二、非选择题
11. 两条非同源染色体相互交换染色体片段，叫作相互易位，相互易位虽然引起染色体片段位置的改变，但仍保留了基因的总数，故也称为平衡易位，如图1所示：
相互易位的纯合体在减数分裂时的配对是正常的，跟原来未易位的染色体相似。在相互易位杂合体中，由于同源部分的紧密配对，出现了富有特征的十字形图像，随着分裂的进行，成为一个圆圈或8字形（如图2），这说明4个着丝粒是两两随机移向两极的。
（1）染色体结构变异往往会导致基因在染色体上的 　　　　　　　　　　　　 改变，从而使性状改变。但一般情况下，相互易位的纯合体和杂合体表型正常，可能的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（1）染色体结构变异往往会导致基因在染色体上的数目和排列顺序（位置）发生改变，从而使性状改变。一般情况下，由于相互易位的纯合体和杂合体仍含有个体所需的全套基因，并能正常表达，维持机体正常生命活动，故相互易位的纯合体和杂合体表型正常。
答案：（1）数目和排列顺序（位置）　相互易位的纯合体和杂合体仍含有个体所需的全套基因，并能正常表达，维持机体正常生命活动　
（2）相互易位的纯合子能产生 　　　 种配子。一个相互易位的杂合体在形成配子时，一部分配子中的染色体片段有缺失和重复，可引起受精卵的不良遗传效应。一个正常人和相互易位杂合体婚配，产生表型正常的子代的概率是 　　　　 。
解析：（2）由图1的（b）可知，相互易位的纯合体只能产生1种配子。相互易位的杂合体产生配子时，联会后，4个着丝粒是两两随机移向两极，可产生的配子及比例为（ABCDE＋LMNO）∶（ABCDE＋LMDE）∶（ABCDE＋ABCNO）∶（LMDE＋LMNO）∶（ABCNO＋LMDE）∶（ABCNO＋LMNO）＝1∶1∶1∶1∶1∶1，其中正常配子占，因此一个正常人和相互易位杂合体婚配，产生表型正常的子代的概率为。
答案：（2）1　　
（3）为了降低平衡易位导致的遗传病的发病率，提高产前诊断的准确性，可采取的诊断方法最好是 　　　　　　　　　　　 。
解析：（3）降低遗传病的发病率，提高产前诊断准确性的最有效的方法是基因诊断/基因检测。
答案：（3）基因诊断/基因检测　
（4）研究人员利用PCR技术研究相互易位区段，为了提高PCR扩增的特异性，他应该适当 　　　　 （填“提高”或“降低”）复性温度，这样做的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（4）用相互易位区段进行PCR扩增，为了提高PCR扩增的特异性，应该适当提高复性温度，因为当复性温度高时，只有引物与模板碱基匹配程度高，才能结合到模板上，而引物与模板匹配度低的区域则不能结合，这样扩增出来的产物种类少，特异性增强。
答案：（4）提高　当复性温度高时，只有引物与模板碱基匹配程度高，才能结合到模板上，而引物与模板匹配度低的区域则不能结合，这样扩增出来的产物种类少，特异性增强
12.染色体工程也叫染色体操作，是按照人们的需求对生物的染色体进行操作，添加、削弱或替代染色体，从而达到定向育种或创造人工新物种的目的。分析以下操作案例，回答下列问题：
（1）我国科学家成功将酿酒酵母的16条染色体融合成为1条染色体，并将这条染色体移植到去核的酿酒酵母细胞中，得到仅含1条线型染色体的酿酒酵母菌株SY14，SY14能够存活且表现出相应的生命特性。这项研究开启了人类“设计、再造和重塑生命”的新纪元。获得SY14运用的可遗传变异原理是 　　　　　　　　　 ，SY14的染色体DNA上有 　　　　　　　 （填“16”或“多于16”）个RNA聚合酶的结合位点。
解析：（1）16条染色体融合成为1条染色体，该过程发生染色体结构上的拼接，属于染色体变异；RNA聚合酶识别并结合到相应结合位点后启动基因的转录，RNA聚合酶的结合位点位于基因首端，因为SY14的染色体是由16条染色体融合而成的，因此融合后的染色体DNA上含有的基因数多于16，可知RNA聚合酶的结合位点也多于16个。
答案：（1）染色体变异　多于16　
（2）珍珠贝（2n）卵母细胞处于减数分裂Ⅱ中期，精子入卵后，刺激卵母细胞继续完成第二次分裂并排出第二极体。若用细胞松弛素阻滞第二极体排出，可获得三倍体珍珠贝；若阻滞正常珍珠贝受精卵的第一次卵裂，则可获得 　　　 倍体珍珠贝；其中 　　　 倍体珍珠贝具有控制珍珠贝过度繁殖和防止对天然资源的干扰等优点。
解析：（2）当用细胞松弛素阻滞受精卵的第一次卵裂时，导致着丝粒分裂后，染色体数加倍但未分离，会形成四倍体；三倍体珍珠贝减数分裂时联会紊乱，无法正常产生可育配子，不能产生后代，因而具有控制珍珠贝过度繁殖和防止对天然资源的干扰等优点。
答案：（2）四　三　
（3）二倍体大麦（♀）×二倍体球茎大麦（♂），在受精卵发育形成幼胚的有丝分裂过程中，球茎大麦的染色体逐渐消失，最后形成只具有大麦染色体的植株甲。下列关于植株甲的叙述，正确的是 　　　　 （多选）。
A.体细胞中最多含有2个染色体组
B.植株矮小
C.高度不育
D.含同源染色体
解析：（3）二倍体大麦和二倍体球茎大麦分别经减数分裂产生配子，配子中只有一个染色体组，在受精卵发育形成幼胚的有丝分裂过程中，球茎大麦的染色体逐渐消失，最后形成只具有大麦染色体的植株甲，因此植株甲的体细胞只有一个染色体组，植株矮小；在有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体数加倍，细胞中含有2个染色体组；在减数分裂时，由于细胞内不含有同源染色体，无法联会，甲植株无法产生正常配子，因而高度不育，故选A、B、C。
答案：（3）ABC　
（4）如图表示我国科学家培育成功导入了长穗偃麦草（2n＝14）抗病、高产等基因的小麦（6n＝42）二体附加系的一种途径，其中W表示普通小麦的染色体，E表示长穗偃麦草的染色体，乙在形成配子时，E染色体随机进入细胞一极。图中F1是 　　　 倍体；植株丁自交所得子代植株的染色体组成及比例是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（4）F1是普通小麦（6n＝42）与长穗偃麦草（2n＝14）杂交得到的，含有3＋1＝4个染色体组，因此F1是（异源）四倍体；丁体细胞染色体组成为42W＋1E，自交后代中普通小麦的染色体仍为42W；因为丁体细胞只含有一条长穗偃麦草染色体，自交后代中长穗偃麦草染色体的情况是2条∶1条∶0条＝1∶2∶1，因此植株丁自交所得子代植株的染色体组成及比例是（42W＋2E）∶（42W＋1E）∶42W＝1∶2∶1。
答案：（4）四　（42W＋2E）∶（42W＋1E）∶42W＝1∶2∶1

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