资源简介

生物学高考备考教案
第七章 生物的变异和进化
课时2 染色体变异与生物育种
教师尊享·命题分析
课标要求 核心考点 五年考情 核心素养对接
举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡 染色体数目变异和结构变异 2022：湖南T9、江苏T18、浙江6月T3、湖北T20； 2021：广东T16、浙江1月T4； 2020：山东T6、全国卷Ⅱ 、浙江1月T4、江苏T8； 2019：浙江4月T2； 2018：浙江11月T11 1.生命观念——结构与功能观:染色体变异对生物性状的影响。 2.科学思维——比较与分类:染色体变异的类型，育种方法的比较。 3.科学探究——实验设计与实验结果分析:低温诱导染色体数目变化实验。 4.社会责任——将变异的有关知识运用到育种实践中,培养考生的社会责任感
变异在育种中的应用 2022：河北T20； 2021：广东T11、重庆T22、浙江1月 、辽宁T9； 2020：天津 、全国卷Ⅰ 、全国卷Ⅲ 、北京 ； 2019：天津T10、江苏 ； 2018：浙江4月T3、北京T30
命题分析预测 1.高考对本部分内容的考查主要集中在染色体变异类型的判断、可遗传的变异在育种中的应用，可遗传变异常与孟德尔遗传规律相结合，考查综合运用能力。多以新情境、图形等为载体，既有选择题也有非选择题，非选择题主要涉及变异类型的判断、与育种方法的应用有关的实验设计和分析等。 2.预测2024年高考可能会将可遗传的变异和减数分裂相联系进行综合考查。若出现育种相关的试题,则会以生产生活中的实例或研究为背景,进行原理、操作步骤等内容的考查
知识导图 教材读薄
考点1 染色体数目变异和结构变异
教材帮 读透教材 融会贯通
知识整合 教材读厚
1.染色体数目变异
2.单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
概念 由配子发育而来的个体，体细胞中含有本物种 配子 染色体数目的个体 由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个 染色体组 的个体 由受精卵发育而来的个体，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 受精卵
植株特点 ①植株弱小;②一般高度不育 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
体细胞染色体组数 2
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 二倍体的单倍体幼苗 秋水仙素处理 萌发的种子或幼苗
举例 蜜蜂中的雄蜂 几乎全部的动物和过半数的高等植物 香蕉（三倍体）、四倍体葡萄
3.染色体结构变异
类型 变化 图解 实例
缺失 缺失某一片段 果蝇缺刻翅的形成
重复 增加某一片段 果蝇棒状眼的形成
易位 某一片段移接到另一条非同源染色体上 果蝇花斑眼的形成
倒位 某一片段位置颠倒 果蝇卷翅的形成
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
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
知识活用 教材读活
情境应用
香蕉是人们喜爱吃的一种水果，我们平时吃的香蕉是三倍体，一般没有种子，为什么？
提示 三倍体香蕉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。
深度思考
1. 单倍体一定不育吗？请说明理由。
提示 不一定。若单倍体体细胞中含有奇数个染色体组，一般不可育；若有偶数个染色体组,则一般可育。
2. 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条染色体的DNA，染色体组与基因组相同吗？
提示 不相同。对于二倍体来说，染色体组是二倍体生物配子中的染色体。对于有性染色体的生物（二倍体）来说，其基因组为一组常染色体上的 两条不同的性染色体上的DNA；对于无性染色体的生物来说，其基因组就是一个染色体组上的DNA。
3. 所有的生物都能发生染色体变异吗？
提示 不是。只有具有染色体的真核生物才能发生染色体变异，原核生物和病毒没有染色体，不能发生染色体变异。
4. 基因突变和染色体变异都涉及碱基序列的改变，二者的主要区别是什么？
提示 基因突变是基因结构中碱基的替换、增添或缺失，通常不改变基因的数目和排列顺序，而染色体变异能改变排列在染色体上的基因的数目和排列顺序。
基础自测
1. 染色体上某个基因的丢失属于基因突变。( × )
2. 易位和互换都可在光学显微镜下观察到。( × )
3. 染色体易位不改变细胞中基因数量，对个体性状不会产生影响。( × )
4. 非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。( × )
5. 三倍体植物不能由受精卵发育而来。( × )
6. 体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。( × )
7. 单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组。( √ )
8. 组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体。( √ )
9. 染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。( × )
10. [2019江苏，T4D]多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种。( × )
高考帮 研透高考 明确方向
命题点1 染色体变异类型的判断
1. [2022湖南]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 。该个体最可能发生了下列哪种染色体结构变异( C )
[解析]已知大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上，而某个体测交后代的表型及比例为黑眼黑毛:黑眼白化:红眼黑毛:红眼白
化 ，则该个体最可能发生了染色体结构变异中的易位，因为易位可使位于同一条染色体上的基因分开，转移到非同源染色体上。A项代表缺失，B项代表重复，C项代表易位，D项代表倒位，故C项符合题意。
2. [2021广东]人类 号与21号染色体二者的长臂在着丝粒处融合形成 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（如图所示）。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( C )
平衡易位携带者的联会复合物
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]有丝分裂中期染色体的形态稳定、数目清晰，适宜选择此时期的细胞观察染色体变异，A正确；据题意，正常男性的初级精母细胞中含有46条染色体，男性携带者体内14号与21号染色体的长臂在着丝粒处融合形成一条染色体，因此男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体，B正确；女性携带者的卵子最多含有23条染色体，最多有23种形态不同的染色体，C错误；女性携带者的卵子可能含有题图中任意一条或两条染色体，即女性携带者的卵子可能有6种类型，即仅具有异常染色体、同时具有14号和21号染色体、同时具有异常染色体和14号染色体、仅具有21号染色体、同时具有异常染色体和21号染色体、仅具有14号染色体，D正确。
命题拓展
[设问拓展型] [多选]在题干条件不改变的情况下，下列叙述正确的是( AB )
A. 图中所示为染色体结构变异和染色体数目变异
B. 男性携带者精原细胞有丝分裂后期共含有90条染色体
C. 减数分裂Ⅰ前期， 平衡易位染色体不能进行联会
D. 女性携带者与正常男性婚配，生育染色体数目正常男孩的概率为
[解析]根据题中信息可知，图示结构发生了染色体结构变异和染色体数目变异，A正确；男性携带者含14号与21号染色体融合形成的 平衡易位染色体，所以男性携带者精原细胞含有45条染色体，在有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，共含有90条染色体，B正确；由“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”可知，减数分裂Ⅰ前期， 平衡易位染色体能进行联会，C错误；女性携带者的卵子可能有图中的任意一条或任意两条染色体，即可能有6种类型，其中只有一种配子是正常的，所以女性携带者与正常男性婚配，生育染色体数目正常男孩的概率为 ，D错误。
命题点2 染色体组及生物体倍性的判断
3. [2020全国卷Ⅱ]关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是( C )
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]二倍体植物的配子是经减数分裂产生的，配子中只含有一个染色体组，A正确；一个染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，B、D正确；雌雄同体的高等植物如水稻、豌豆等没有性染色体，C错误。
4. [2022三明一中模拟]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( C )
A. 图a所示细胞中含有2个染色体组，图b所示细胞中含有3个染色体组
B. 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成的单倍体
[解析]图a所示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，图b所示细胞中同一形态的染色体均有3条，因此含有3个染色体组，A错误。图b所示细胞含有3个染色体组，若该细胞对应生物是由受精卵发育而来的，则图b代表的生物为三倍体，若该细胞对应生物由配子直接发育而来，则图b代表的生物为单倍体，B错误。图c所示细胞含有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，C正确。图d所示细胞中含有1个染色体组，可为单倍体生物的体细胞，但该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错误。
通性通法
两看法判断单倍体、二倍体和多倍体
命题点3 三种可遗传变异的辨析
5. [浙江高考]除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是( A )
A. 突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因
B. 突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型
C. 突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型
D. 抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链
[解析]假设相关基因用 、 表示，若突变体为1条染色体的片段缺失所致，则原敏感型大豆基因型为 ，缺失了 基因所在的染色体片段导致抗性突变体出现，则抗性基因一定是隐性基因，A正确；突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则该个体没有控制该性状的基因，再经诱变也不可能恢复为敏感型，B错误；基因突变具有不定向性，再经诱变可能恢复为敏感型，C错误；抗性基因若为敏感基因中的单个碱基替换所致，则此情况属于基因突变，抗性基因可能编码肽链，D错误。
命题拓展
[设问拓展型]在题干条件不改变的情况下，下列叙述正确的是( C )
A. 除草剂可以诱发大豆产生相应的抗性突变
B. 突变体若为基因突变所致，一定是碱基替换或碱基插入造成的
C. 抗性基因与敏感基因的脱氧核苷酸序列一定不同
D. 若为染色体易位所致，则相应四分体中非姐妹染色单体一定发生了互换
[解析]除草剂只是对大豆抗性突变进行选择，大豆产生的抗性突变在没有使用除草剂之前就产生了，A错误；突变体若为基因突变所致，可能是碱基替换、增添或缺失造成的，B错误；抗性基因与敏感基因为一对等位基因，遗传信息不同，所以脱氧核苷酸序列一定不同，C正确；四分体时期的互换属于基因重组，不属于染色体易位，D错误。
考点2 低温诱导植物细胞染色体数目的变化
教材帮 读透教材 融会贯通
知识整合 教材读厚
1.实验过程
2.实验中的试剂及其作用
试剂 使用方法 作用 对应实验步骤
卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡 固定细胞形态 固定
体积分数为 的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液
与质量分数为 的盐酸等体积混合,浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞 解离
质量分数为 的盐酸 与体积分数为 的酒精等体积混合,作为解离液
清水 浸泡解离后的根尖约 漂洗根尖,去除解离液 漂洗
甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色 使 染色体 着色 染色
植物细胞经卡诺氏液固定后已死亡，所以显微镜下观察到的是死细胞。
知识活用 教材读活
深度思考
1. 用一定浓度的秋水仙素处理次级精母细胞，则次级精母细胞不分裂，其着丝粒还能正常分裂吗？为什么？
提示 着丝粒可以正常分裂。着丝粒分裂不是纺锤丝牵引导致的，而是在相关酶的作用下自主分裂的结果。着丝粒分裂后染色体向两极移动的过程才与纺锤体有关。
2. 低温处理可以使染色体数目加倍，那么低温处理的时间越长，效果越好吗？
提示 不是。低温处理的目的只是抑制纺锤体形成，使染色体不能被拉向细胞两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至导致细胞死亡。
3. 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的芽尖，原因是什么？
提示 西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的部位，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成，从而形成四倍体西瓜植株。
基础自测
1. 低温能抑制有丝分裂前期纺锤体的形成可能与酶的活性降低有关。( √ )
2. 低温诱导植物细胞染色体加倍过程中,有的细胞没有完整的细胞周期。( √ )
3. 使用卡诺氏液固定细胞后,要使用清水漂洗。( × )
高考帮 研透高考 明确方向
命题点 低温诱导植物染色体数目变化的原理和过程分析
1. [2022鸡西检测]下列关于低温诱导染色体数目变化的实验的叙述，错误的是( D )
A. 低温能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极
B. 使用盐酸和酒精的混合液能使蒜根尖细胞解离
C. 甲紫溶液和醋酸洋红液都可以使细胞中的染色体着色
D. 将蒜根尖制成装片后再进行低温处理
[解析]应该先对蒜根尖进行低温处理，再制成装片，D错误。
2. [2022大庆实验中学检测]对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，错误的描述是( B )
A. 观察到的细胞中处于分裂间期的细胞最多
B. 制作装片包括解离、染色和制片，染色可以用甲紫溶液
C. 在高倍显微镜下不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
D. 在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似
[解析]分裂间期在细胞周期中所占时间最长，所以观察到的细胞中处于分裂间期的细胞最多，A正确；制作装片包括解离、漂洗、染色和制片，B错误；观察的细胞已经死亡，所以在高倍显微镜下不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程，C正确；在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似，都是抑制纺锤体的形成，使染色体的着丝粒分裂后，染色体不能向细胞两极移动，导致染色体数目加倍，D正确。
考点3 变异在育种中的应用
教材帮 读透教材 融会贯通
知识整合 教材读厚
1.六种育种方法的比较
育种方法 常规流程 变异类型 优点 缺点 实例
杂交育种 具有不同优良性状的双亲杂交→ 自交→选种、自交 基因重组 操作简便 育种时间长 矮秆抗病小麦
诱变育种 用 射线或亚硝酸盐等处理萌发的种子或幼苗 主要是 基因 突变 ①提高 变异频率 ，可以在较短时间内选择更多的优良变异类型；②大幅度 改良性状 有很大盲目性 太空种子
单倍体育种 花药 单倍体幼苗 染色体数目加倍，得到所需纯合子 染色体变异 明显缩短育种年限 技术复杂 水稻、小麦等的单倍体育种
多倍体育种 用 秋水仙素 （或低温）处理 萌发的种子或幼苗 提高营养物质含量 发育延迟 三倍体无子西瓜
细胞工程育种 白菜和甘蓝→植物体细胞杂交→白菜—甘蓝（异源四倍体） 染色体变异 打破物种界限（克服生殖隔离），定向改造生物的遗传性状 技术复杂 白菜—甘蓝
基因工程育种 将某特定基因转移到另一种生物的细胞中 基因重组 转基因抗虫棉
2.育种方法的选择
（1）单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。
（2）单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为对于四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
（3）用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，叫多倍体育种。不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
（4）单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。
知识活用 教材读活
深度思考
1. 培育二倍体植物时，为什么采用单倍体育种能够明显缩短育种年限？
提示 因为用单倍体育种方法得到的植株不但能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交后代不发生性状分离。
2. 在实施杂交育种时，一定要经过不断自交、筛选过程吗？
提示 不一定。若要培育杂合子品种，可将杂种子一代作为种子直接使用，但种子只能用一年；若要培育隐性纯合子品种，在 中选出表型符合要求的个体种植并推广即可；若要培育显性纯合子，则需要经过不断自交、筛选。
3. 多倍体都是可育的吗？
提示 多倍体有的可育，有的不可育,需要依据具体情况进行判断，方法如下：一看染色体组的来源，如同源四倍体、同源八倍体都是可育的；异源四倍体有的不育，如普通小麦（六倍体）和黑麦（二倍体）杂交，得到的异源四倍体是不育的。二看染色体组的数量，若染色体组数是奇数，则是不育的。
基础自测
1. 诱变育种可通过改变基因的碱基序列达到育种目的。( √ )
2. 诱变育种和多倍体育种均可形成新基因。( × )
3. 杂交育种是改良作物品质、提高农作物单位面积产量的常规方法。( √ )
4. 杂交育种只能利用已有基因的重组,按需选择,并不能创造新的基因。( √ )
5. 二倍体生物花药离体培养后即可得到纯合子。( × )
6. 多倍体植株都可以用种子繁殖后代。( × )
7. [2019江苏,T4C]弱小且高度不育的单倍体植株,进行加倍处理后可用于育种。( √ )
8. [2020全国卷Ⅰ,T32（2）]在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是 控制新性状的基因型一般是杂合的，若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是通过自交筛选性状能稳定遗传的子代。
高考帮 研透高考 明确方向
命题点1 育种原理、方法的选择和判断
1. [2019北京]甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株,再将二者杂交后得到 ,结合单倍体育种技术,培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述,错误的是( D )
A. 将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞
B. 通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定
C. 调整培养基中植物激素比例获得 花粉再生植株
D. 经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体
[解析]基因工程的核心是基因表达载体的构建，基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等，A正确。可通过病原体接种实验对转基因植株进行个体水平的检测，B正确。花粉离体培养技术就是以花粉为外植体进行的组织培养，其培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，且在组织培养不同阶段需要调整激素的比例，C正确。抗甲、乙的植物新品种杂交后得到的 仍为二倍体植物，所以 经花粉离体培养获得的再生植株均为单倍体，D错误。
命题拓展
[条件改变型]甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病菌。研究者发现抗甲基因、抗乙基因可分别控制合成相应的蛋白质抑制甲、乙的细胞增殖，并获得了抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到 ，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下相关叙述正确的是( B )
A. 分别导入不同受体细胞的抗甲、抗乙基因都能有效编码相应的蛋白质
B. 培育该植物新品种的过程利用了基因工程育种、杂交育种和单倍体育种技术
C. 该新品种的培育利用了基因重组、基因突变、染色体变异等生物学原理
D. 培育出的该植物新品种植株是四倍体，和原植物存在着明显的生殖隔离
[解析]目的基因导入受体细胞不一定都能表达，A错误；该品种的培育过程利用了基因重组、染色体变异等原理，没有利用基因突变，C错误；该新品种依然是二倍体，没有证据表明其是一个新物种，D错误。
2. [江苏高考，8分]研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。 请回答下列问题:
（1） 要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的遗传物质是否发生了变化。
[解析]生物的可遗传性状是由基因控制的，培育得到的新品种，与原品种控制相关性状的遗传物质（基因）可能有所差异，因而可根据变异株中的遗传物质是否发生变化来判断变异株是否具有育种价值。
（2） 在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体,则可采用育种方法①,使早熟基因逐渐纯合,培育成新品种 。 为了加快这一进程,还可以采集变异株的花药进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为单倍体育种。
[解析]连续自交过程中早熟基因逐渐纯合，培育成新品种1。可先通过花药离体培养，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得高度纯合的后代，这种方法属于单倍体育种。
（3） 如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、生活力很低的配子,因而得不到足量的种子。 即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。 这种情况下,可考虑选择育种方法③,其不足之处是需要不断制备组培苗,成本较高。
[解析]若是染色体组数目改变引起的变异，则在减数分裂过程中同源染色体配对会发生紊乱，不规则的染色体分离导致产生染色体数目不等、生活力低的异常配子，只有极少数配子正常，故只得到极少量的种子。育种方法③需首先经植物组织培养获得柑橘苗，而植物组织培养技术操作复杂，成本较高。
（4） 新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次重组,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
[解析]育种方法①需连续自交，每次减数分裂时与早熟性状相关的基因和与其他性状相关的基因都会发生基因重组，产生多种基因型，经选育只有一部分基因型保留下来。植物组织培养过程中不进行减数分裂，无基因重组发生。
命题点2 育种方案的设计
3. [2020全国卷Ⅲ，10分]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 、 、 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，原因是无同源染色体，不能进行正常的减数分裂。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42条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是营养物质含量高、茎秆粗壮（答出2点即可）。
[解析]杂种一 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 有6个染色体组，结合题干信息“ 、 、 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高。
（2） 若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有用秋水仙素处理（答出1点即可）。
[解析]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。
甲、乙两个品种杂交， 自交，选取 中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。（合理即可）
[解析]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。
方法一： 甲（抗病易倒伏）×乙（易感病抗倒伏） 抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏 筛选出抗病抗倒伏小麦植株进行连续自交，自交后代不发生性状分离的植株即目标植株。
方法二： 甲（抗病易倒伏）×乙（易感病抗倒伏） 单倍体幼苗 抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏 从中选择抗病抗倒伏的小麦植株即可。
教师尊享·备课题组
1. [2021广东]白菜型油菜 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 。下列叙述错误的是( A )
A. 成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B. 将 作为育种材料，能缩短育种年限
C. 秋水仙素处理 幼苗可以培育出纯合植株
D. 自然状态下 因配子发育异常而高度不育
[解析]据题意可知，白菜型油菜为二倍体，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成的完整植株 为单倍体，其成熟叶肉细胞中只含有一个染色体组，A错误；利用单倍体育种，能明显缩短育种年限，B正确；秋水仙素处理 单倍体幼苗可以培育出纯合植株，C正确；自然状态下， 植株细胞中没有同源染色体，不能产生可育配子，因而高度不育，D正确。
2. [2021辽宁]被子植物的无融合生殖是指卵细胞、助细胞和珠心细胞等直接发育成胚的现象。助细胞与卵细胞染色体组成相同，珠心细胞是植物的体细胞。下列有关某二倍体被子植物无融合生殖的叙述，错误的是( C )
A. 由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的
B. 由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性
C. 由助细胞无融合生殖产生的个体保持了亲本的全部遗传特性
D. 由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组
[解析]据题意可知，卵细胞和助细胞染色体组成相同，故二倍体被子植物的卵细胞和助细胞经无融合生殖产生的植株为单倍体（高度不育），而珠心细胞是植物的体细胞，此类细胞经无融合生殖产生的植株是正常的二倍体（可育），A正确；卵细胞是高度分化的细胞，其直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性，B正确；据题意可知，助细胞与卵细胞染色体组成相同，因此由助细胞无融合生殖产生的个体不能保持亲本的全部遗传特性，C错误；据题意可知，珠心细胞是植物的体细胞，故由某二倍体被子植物的珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组，D正确。
3. [2021重庆，14分]2017年，我国科学家发现一个水稻抗稻瘟病的隐性突变基因 （基因 中的一个碱基 变成 ）,为水稻抗病育种提供了新的基因资源。请回答以下问题:
（1） 基因 突变为 后，组成基因的碱基数量不变。
[解析]据题干信息可知，隐性突变基因 由碱基替换导致，因此基因 突变为 后，组成基因的碱基数量不变。
（2） 基因 包含一段DNA单链序列 ,能与其进行分子杂交的DNA单链序列为 。自然界中与该序列碱基数量相同的DNA片段最多有 种。
[解析]能与 进行分子杂交的DNA单链序列为 。该序列中含有6个碱基，由于每个位点出现的碱基有4种可能，因此自然界中与该序列碱基数量相同的DNA片段最多有 种。
（3） 基因 影响水稻基因 的转录，使得酶 减少，从而表现出稻瘟病抗性。据此推测，不抗稻瘟病水稻细胞中基因 转录的mRNA量比抗稻瘟病水稻细胞多。
[解析]据题中信息可知，抗稻瘟病水稻细胞中酶 较少，不抗稻瘟病水稻细胞中酶 较多，推测不抗稻瘟病水稻细胞中基因 转录出的mRNA量比抗稻瘟病水稻细胞中的多。
（4） 现有长穗不抗稻瘟病 和短穗抗稻瘟病 两种水稻种子，欲通过杂交育种方法选育长穗抗稻瘟病的纯合水稻。请用遗传图解写出简要选育过程。
从 中选育出长穗抗稻瘟病植株不断自交，不出现性状分离的即为所需品种。
[解析]将长穗不抗稻瘟病水稻 与短穗抗稻瘟病水稻 杂交，得到的 为长穗不抗稻瘟病水稻 ，让 自交，后代出现四种表型，从 中选育出长穗抗稻瘟病的水稻植株自交，不出现性状分离的即为长穗抗稻瘟病的纯合水稻。
（5） 某水稻群体中抗稻瘟病植株的基因型频率为 ,假如该群体每增加一代，抗稻瘟病植株增加 、不抗稻瘟病植株减少 ，则第一代中，抗稻瘟病植株的基因型频率为 （结果保留整数）。
[解析]设该水稻群体中有100株水稻，则抗稻瘟病植株有10株，不抗稻瘟病植株有90株，第一代时，抗稻瘟病植株的数量为 （株），不抗稻瘟病植株的数量为 （株），则第一代中抗稻瘟病植株的基因型频率为 。
作业帮 练透好题 精准分层
基础过关
一、选择题
1. [2023豫东名校联考]下列关于生物变异的叙述，正确的是( D )
A. 发生在体细胞中的基因突变不能遗传给后代
B. 基因重组可能导致DNA分子中碱基序列的改变而出现新性状
C. 染色体倒位不会改变基因的数量，也不会对个体性状产生影响
D. 三倍体无子西瓜减数分裂时联会紊乱导致其高度不育
[解析]体细胞中发生的基因突变，一般不会通过有性生殖遗传给后代，但可以通过无性生殖遗传给后代，A错误；基因重组不会产生新的性状，B错误；染色体倒位虽不会改变基因的数量，但是会对个体性状产生影响，C错误；三倍体无子西瓜的细胞含三个染色体组，进行减数分裂时联会紊乱，产生可育配子的概率极低，所以高度不育，D正确。
2. [2023海南模拟]下列关于单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是( D )
A. 由受精卵发育成的生物，体细胞中有几个染色体组就叫几倍体
B. 由配子发育成的生物，体细胞中无论有几个染色体组都叫单倍体
C. 单倍体一般高度不育，多倍体植株一般茎秆粗壮，果实和种子比较大
D. 多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，属于有利变异
[解析]由受精卵发育成的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体；由配子发育成的个体，体细胞中无论含有几个染色体组，都是单倍体，A、B正确。单倍体由配子发育而来，一般高度不育；多倍体一般茎秆粗壮，果实、种子较大，C正确。多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子种类增加，但产生的配子数不一定加倍，也不一定属于有利变异，D错误。
3. 对于低温诱导洋葱 染色体数目变化的实验，正确的描述是( A )
A. 在高倍显微镜下观察处于分裂中期的细胞，可见16或32条染色体
B. 为使组织中的细胞固定，应选用卡诺氏液处理洋葱鳞片叶表皮细胞
C. 本实验处理过程中要用体积分数为 的酒精进行冲洗
D. 洋葱根尖经低温诱导后，染色体数目加倍，即为四倍体
[解析]洋葱染色体数目是16，低温诱导染色体数目加倍后染色体数目变为32，故在高倍显微镜下观察处于分裂中期的细胞，可见16或32条染色体，A正确；洋葱鳞片叶表皮细胞已经高度分化，不再分裂，应该用洋葱根尖作为实验材料，B错误；用卡诺氏液固定后需要用体积分数为 的酒精冲洗2次，C错误；洋葱根尖经低温诱导后，部分细胞染色体数目加倍，但不能称为四倍体，因为四倍体是指个体，而不是指细胞，D错误。
4. [2023上海交大附中模拟]图中 分别表示某生物细胞中发生的变异的模式图，下列相关叙述错误的是( A )
A. 图中发生的都是染色体变异，属于基因重组
B. 若动物发生图a所示的变异，则可以通过显微镜观察检测
C. 图b和图d所示的变异没有增加或减少细胞中基因的种类
D. 图c所示的变异将导致染色体联会紊乱，从而不能形成可育配子
[解析]图中发生的都是染色体变异，但不属于基因重组，A错误；图a所示的变异为染色体多了一条，可以通过显微镜观察检测，B正确；图b和图d所示的变异分别为染色体片段的重复和缺失，没有增加或减少细胞中基因的种类，C正确；图c所示的细胞中有三个染色体组，减数分裂时染色体联会紊乱，几乎不能形成可育配子，D正确。
5. [2023惠州调研]养蚕业中，雄蚕的吐丝量比雌蚕高且蚕丝质量好，但大规模鉴别雌、雄蚕是非常困难的。科学研究发现，家蚕染色体上的 基因使蚕卵呈黑色，不含 基因的蚕卵呈白色。遗传学家利用 射线处理雌蚕甲，最终获得突变体丁，流程如图所示（染色体未按实际大小比例画出），由此实现多养雄蚕。下列有关叙述错误的是( C )
A. 用 射线处理，既可以引起基因突变也可以引起染色体结构变异
B. 使用光学显微镜观察细胞中染色体形态，可区分乙、丙个体
C. ③过程中，丙与基因型为 的雄蚕杂交，子代中有 为
D. 将突变体丁与基因型为 的雄蚕杂交，可实现对子代大规模的性别鉴定
[解析]分析题图可知，用 射线处理雌蚕甲， 基因突变成 基因，得到乙,再用 射线处理乙，常染色体上 基因所在的染色体片段转移到 染色体上,获得丙，经过杂交后鉴定和筛选得到丁，A正确；乙、丙的染色体形态有差异，使用光学显微镜观察细胞中染色体形态，可区分乙、丙个体，B正确；丙的基因型为 （ 表示相应位置没有 、 基因），丙与基因型为 的雄蚕杂交，子代中基因型为 的个体所占的比例为 ，C错误；将突变体丁 与基因型为 的雄蚕杂交，子代的基因型为 、 ，即蚕卵呈黑色的为雌蚕，蚕卵呈白色的为雄蚕，可实现对子代大规模的性别鉴定，D正确。
6. [2023南京六校调研]多倍体分为两种，同源多倍体含有来自同一物种的多个染色体组，异源多倍体含有来自两个或多个物种的多个染色体组。如图列举了两种多倍体的形成机制（ 表示一个染色体组的染色体数），有关叙述正确的是( B )
A. 油菜为异源四倍体，体细胞中的染色体数目为19
B. 油菜可能由花椰菜与芜菁减数分裂时产生染色体数目加倍的配子受精后形成
C. 油菜与花椰菜之间存在生殖隔离，四倍体花椰菜与花椰菜之间不存在生殖隔离
D. 油菜表达了在花椰菜和芜菁中不表达的基因，一定发生了基因突变
[解析]分析题图可知，油菜 是异源四倍体， 表示10条染色体的染色体组， 表示9条染色体的染色体组，则油菜体细胞中的染色体数目为38，A错误；花椰菜与芜菁减数分裂时产生的染色体数目加倍的配子分别为 和 ,二者受精可产生 （油菜）,B正确；四倍体花椰菜和花椰菜杂交的后代为 ，含有三个染色体组，其进行减数分裂时染色体联会紊乱，不可育，因此四倍体花椰菜和花椰菜之间存在生殖隔离，C错误；油菜表达了在花椰菜和芜菁中不表达的基因，不一定是发生了基因突变，D错误。
7. [2023江西十校联考]鸡属于 型性别决定的二倍体生物。如图为鸡的正常卵原细胞及几种突变细胞的示意图（仅示2号染色体和性染色体）。下列相关叙述正确的是( D )
A. 具有突变细胞Ⅰ的个体和具有正常卵原细胞的个体产生的配子种类相同
B. 三种突变细胞所发生的变异均可在光学显微镜下观察到
C. 三种突变细胞所发生的变异均没有改变细胞内基因的数量
D. 突变细胞Ⅲ的变异属于染色体结构变异，发生于非同源染色体之间
[解析]具有正常卵原细胞的个体能形成 、 、 、 共四种配子，但具有突变细胞Ⅰ的个体只能产生 、 共两种配子，A错误；染色体变异可在光学显微镜下观察到，而突变细胞Ⅰ发生的变异是基因突变，不能在光学显微镜下观察到，B错误；突变细胞Ⅰ和突变细胞Ⅲ所发生的变异均没有改变细胞内基因的数量，但突变细胞Ⅱ发生的变异是染色体结构变异中的缺失，该变异会导致细胞内基因数量减少，C错误；突变细胞Ⅲ的变异发生在常染色体和性染色体之间，属于染色体结构变异中的易位，D正确。
8. [2023蚌埠质检]为快速培育抗除草剂的水稻 ，育种工作者用如图所示方法进行育种。下列说法错误的是( D )
A. 过程①花药离体培养的理论依据是细胞的全能性
B. 过程②用 射线照射单倍体幼苗，目的是提高幼苗的突变频率
C. 过程③用除草剂喷洒单倍体幼苗，目的是筛选出抗除草剂的植株
D. 通过过程④和过程⑤培育出的抗除草剂植株属于四倍体植株
[解析]花药离体培养属于植物组织培养的范畴，该技术运用的原理是细胞的全能性，A正确；过程②用 射线照射单倍体幼苗，目的是提高幼苗的突变频率，B正确；过程③用除草剂喷洒单倍体幼苗，目的是筛选出抗除草剂的植株，叶片保持绿色的植株具有抗该除草剂的能力，C正确；水稻是二倍体，花药离体培养得到的单倍体只有一个染色体组，因此通过过程④和过程⑤培育出的抗除草剂植株仍属于二倍体植株，D错误。
二、非选择题
9. [2022哈尔滨检测，14分]如图所示为两种西瓜的培育过程， 分别代表不同的时期，请回答下列问题：
（1） 培育无子西瓜的育种方法为多倍体育种，依据的遗传学原理是染色体（数目）变异。 时期需要用一定浓度的秋水仙素处理幼苗，秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。图示还有一个时期也要用到和 时期相同的处理方法，该时期是 。
[解析]题图中培育无子西瓜的育种方法为多倍体育种，依据的遗传学原理是染色体数目变异。 时期要获得多倍体西瓜应用秋水仙素处理幼苗，因为其可以抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍。图示的 时期也要用秋水仙素处理。
（2） 时期采用花药离体培养的方法得到单倍体植株，经 、 时期的育种方法最大的优点是明显缩短育种年限。
[解析] 时期需采用花药离体培养的方法得到单倍体植株， 、 时期的育种方法为单倍体育种，其最大的优点是可以明显缩短育种年限。
（3） 图示 中发生基因重组的时期为 、 、 、 。
[解析]基因重组发生在减数分裂形成配子时，图示 中发生基因重组的时期为 、 、 、 。
能力提升
一、选择题
10. [2022南京模拟]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。图示为两种获得多倍体鱼的方法。下列叙述正确的是( D )
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进行减数分裂过程中会出现联会紊乱的现象
[解析]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。冷休克处理是通过抑制纺锤体形成使染色体数目加倍的，B错误。受精卵在第一次有丝分裂时经冷休克形成细胞 ，进而得到多倍体鱼①，该多倍体细胞内染色体数目为 ；次级卵母细胞分裂时经冷休克处理得到细胞 ，细胞 与精子结合得到细胞 ，多倍体鱼②的染色体数目为 ，C错误。多倍体鱼②的染色体数目是 ，在减数分裂过程中会出现联会紊乱，因此高度不育，D正确。
11. [2023河南十校联考]染色体桥是两条染色体分别发生断裂后具有着丝粒的残臂相互连接而形成的双着丝粒染色体结构。染色体桥在减数分裂过程中会在任意位置随机断裂，后续的分裂过程正常进行，其过程如图所示。下列说法正确的是( A )
A. 染色体桥的随机断裂可能导致某些基因的结构发生改变
B. 染色体桥的随机断裂最可能发生在减数第二次分裂过程中
C. 染色体桥的出现会导致子代细胞发生染色体结构和数目的变异
D. 若某精原细胞染色体发生图示过程，则其减数分裂产生的配子都含异常染色体
[解析]根据题意可知，染色体桥在减数分裂过程中会在任意位置随机断裂，若断裂位置发生在基因内部，则可能导致基因的结构发生改变，A正确；根据题图过程可知，染色体桥的断裂导致同源染色体分开，则染色体桥的随机断裂最可能发生在减数第一次分裂过程中，B错误；染色体桥的出现会导致子代细胞发生染色体结构的变异，但染色体数目不变，C错误；若某精原细胞染色体发生题图所示过程，则其减数分裂产生的配子不一定都含有异常染色体，D错误。
二、非选择题
12. [2022赣州检测，15分]某自花传粉二倍体植物 的花色受非同源染色体上的两对基因 、 和 、 控制，基因A对 完全显性，基因B对 不完全显性。已知基因 可以将白色物质转化为红色色素， 可以将红色色素彻底淡化为白色， 将红色色素不彻底淡化为粉红色。将一株纯合的红花植株和一株白花植株 杂交产生的大量种子 用射线处理后萌发， 植株中有一株白花，其余为粉红花。请回答下列问题：
（1） 关于 白花植株产生的原因，科研人员提出了以下几种假说：
假说一： 种子发生了一条染色体丢失；
假说二： 种子发生了一条染色体部分片段缺失；
假说三： 种子一条染色体上的某个基因发生了突变。
① 经显微镜观察， 白花植株减数分裂Ⅰ前期形成的四分体的个数为10个，可以否定假说一；
[解析]出现四分体是减数分裂Ⅰ前期的重要特征，因此用显微镜观察到四分体应在 白花植株减数分裂Ⅰ前期，此植物共有20条染色体，可形成10个四分体。如果观察到 白花植株有10个四分体，说明没有丢失染色体；如果 种子发生了一条染色体丢失，只会观察到9个四分体。
② 已知4种不同颜色的荧光染料可以对 、 和 、 基因进行标记。经显微镜观察， 白花植株的小孢子母细胞（与动物的初级精母细胞相同）中荧光点的数目为8个，可以否定假说二。
[解析]由于减数分裂Ⅰ前的间期，染色体进行复制，其上的基因也复制，导致染色体上的基因加倍，因此用4种不同颜色的荧光染料对 、 和 、 基因进行标记，经显微镜观察， 白花植株的小孢子母细胞中荧光点的数目为8个时，可以否定假说二，说明 种子没有发生一条染色体部分片段缺失，否则荧光点的数目会小于8个。
（2） 现已确定种子萌发时某个基因发生了突变。
① 有人认为： 种子一定发生了 的隐性突变。该说法是否正确：否，原因是当发生 的显性突变时，基因型为 的植株也开白花。
[解析] 植株的基因型为 ,而白花植株的基因型为 _或 _ ，因此， 植株中有一株白花的原因可能是发生了 的隐性突变，导致 植株的基因型由 （粉色）变为 （白色），也可能是发生了 的显性突变，导致 的基因型由 （粉色）变为 。
② 专家认为： 种子中另一对基因发生了一次显性突变（突变基因与 、 基因不在同一对同源染色体上），突变基因的产物可以抑制 基因的功能，但对 、 、 无影响。若假设正确， 白花植株自交，子代表型及比例为红花:粉红花:白花 。
[解析]据题意可知，另外一对基因与 、 基因不在同一对同源染色体上，因此这三对等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律。设另一对等位基因为 、 ,据题意， 种子中另一对基因发生了一次显性突变，且突变基因的产物可以抑制 基因的功能，但对 、 、 无影响，因此 白花植株的基因型为 ,结合题意“突变基因的产物可以抑制 基因的功能，但对 、 、 无影响”可知， 白花植株自交产生的后代植株的基因型、表型及所占比例为：红花基因型为 _ ,所占比例为 ，粉花基因型为 _ ,所占比例为 ，其余均为白花,所占比例为 ，因此若假设正确， 白花植株自交，子代表型及比例为红花:粉红花:白花 。
（3） 生物体的性状是由基因与基因、基因与基因产物以及基因与环境（两空顺序可调换）相互作用、精确调控的结果，上述实验结果可以对此提供一些依据。
[解析]生物体的性状由多种因素调控，如基因与基因、基因与基因产物、基因与环境的相互作用，上述实验结果也为此提供一些依据。
13. [2022山东名校模拟改编，17分]普通小麦是异源六倍体植物（细胞中染色体组两两来自同种植物），白粉病会引起小麦减产。筛选出抗白粉病的小麦有利于增加小麦产量。已知其每个染色体组中均有一个抗/感白粉病的基因。
（1） 研究人员在实验室中筛选到了一株抗白粉病的小麦纯合子 ，基因型为 （ 、 、 均为抗白粉病基因）。现将该小麦与感病小麦（基因型为 ）杂交， 均为感病植株， 、 、 基因的遗传符合自由组合定律，判断理由是这三对基因位于三对非同源染色体上。 自交， 感病个体有26种基因型，其中纯合子占的比例为 。
[解析]根据题干信息“普通小麦是异源六倍体植物”和“已知其每个染色体组中均有一个抗/感白粉病的基因”可知， 、 、 分别来自不同的染色体组，位于三对非同源染色体上，因此，它们在遗传时遵循自由组合定律。 自交产生的 有 种基因型，感病个体基因型种类数 [抗白粉病基因型 ] 。 感病个体中纯合子的基因型：一显二隐类3个，二显一隐类3个，三显类1个，共7个，所以感病个体中纯合子的比例是 。
（2） 品系虽然能够抗白粉病，但是种子产量较感病植株低。在研究过程中，科研人员发现了既抗白粉病又高产的 品系。 品系的两条4号染色体缺失了部分片段。
图1
图2
① 为探究 品系的基因组成，科研人员选用图1中引物1、引物2（引物2能够与 基因结合）进行PCR，无法扩增出 基因条带。可推测 基因在染色体上的位置是 品系的4号染色体所缺失的片段对应的位置。
[解析]利用引物 、 进行PCR，无法扩增出 基因，可能是 基因缺失，进而推测 基因在 品系的4号染色体所缺失的片段对应的位置。
② 科研人员利用 品系和 品系进行杂交实验， 全部为抗病个体， 自交得 ,也全部为抗病个体，若 基因在染色体上的位置推测成立，则 品系的基因型是 。
[解析]结合上述分析推测出抗病 品系的基因型为 。
③ 为进一步验证基因 在染色体上位置的推测，科研人员分别提取②中 个体、 品系植株、 品系植株的DNA作为PCR的模板，选取图1中引物1和引物2进行扩增，结果如图2所示，可通过产物的有无初步判断染色体结构（电泳图中的数字的单位是碱基对）。
理论上， 中PCR结果与1号相同的个体所占比例为 。进一步研究发现， 品系高产的原因是染色体片段缺失引起自身空间结构变化，使得空间结构变化的区段上的基因转录量提高，其中包括高产基因。
[解析]若 中两条4号染色体均丢失了含有 基因的片段，则无法扩增出相应条带。根据孟德尔遗传定律，无法扩增出条带的比例为 ，则能扩增出条带的比例为 。
（3） 我国目前广泛种植的小麦是优良品种 ，科研人员希望该品种具备抗白粉病且高产的性状。请写出育种思路。
将 品系植株与 进行杂交，将杂交子代进行自交，筛选抗白粉病、高产个体。将该个体与 回交，将子代进行自交，筛选抗白粉病、高产个体。多次重复上述步骤。（合理即可）
[解析]育种思路可简化为图解。
微专题9 构建图像模型分析细胞分裂与可遗传变异的关系
专题帮 聚焦重难 专项突破
题型攻略
1.细胞分裂中发生的可遗传变异的类型
细胞分裂类型 特点 变异类型
有丝分裂 有DNA复制和染色体变化,无同源染色体分离和非同源染色体的自由组合 可能发生基因突变和染色体变异,一般不发生基因重组
减数分裂 有DNA复制、染色体互换及非同源染色体自由组合等现象 基因突变、基因重组和染色体变异
2.减数分裂与可遗传变异
（1）减数分裂与基因突变
在减数分裂前的间期，DNA分子复制过程中，若复制出现差错，则可能引起基因突变。基因突变可导致姐妹染色单体上含有等位基因，这种突变能通过配子传递给下一代，如图所示。
（2）减数分裂与基因重组
①在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合而出现基因重组,如图中 与 或 与 组合。
②在减数分裂Ⅰ的四分体时期，可因同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换而导致基因重组，如图中原本 与 组合， 与 组合，经互换可导致 与 组合， 与 组合。
（3）减数分裂与染色体变异
①模式图分析
如果只有减数分裂Ⅰ中同源染色体分离异常，则所形成的配子全部异常；如果只有减数分裂Ⅱ中一个次级精母细胞分裂异常，则所形成的配子一半正常，一半异常。如图所示：
②减数分裂异常和配子基因型的关系
亲本的基因型 配子的基因型（举例） 异常发生的时期和原因 判断方式
（两对等位基因分别位于两对同源染色体上） 、 、 、 减数分裂Ⅰ时 、 基因所在的同源染色体没有分开，减数分裂Ⅱ正常 子细胞中含同源染色体，无相同子染色体
、 、 、 减数分裂Ⅰ正常,减数分裂Ⅱ时 基因所在的染色体的姐妹染色单体分离形成的子染色体移向细胞同一极 子细胞中无同源染色体，含相同子染色体
、 、 、 减数分裂Ⅰ及减数分裂Ⅱ均发生异常 子细胞中含同源染色体，含相同子染色体
（两对等位基因位于一对同源染色体上） 、 、 、 减数分裂Ⅰ过程中发生了互换 /
题型训练
1. [2018天津]果蝇的生物钟基因位于 染色体上，有节律 对无节律 为显性；体色基因位于常染色体上，灰身（A）对黑身 为显性。在基因型为 的雄蝇减数分裂过程中，若出现一个 类型的变异细胞，有关分析正确的是( D )
A. 该细胞是初级精母细胞
B. 该细胞的核DNA数是体细胞的一半
C. 形成该细胞过程中， 和 随姐妹染色单体分开发生了分离
D. 形成该细胞过程中，有节律基因发生了突变
[解析]雄蝇的基因型为 ，而变异细胞的基因型为 ，由于在减数第一次分裂过程中同源染色体分离会导致等位基因分离，而变异细胞中无等位基因 和 、含有两个 且无 染色体，判断该细胞为次级精母细胞，A错误；处于减数第二次分裂时期的细胞中核DNA数与体细胞的核DNA数相同，B错误；形成该次级精母细胞的过程中， 和 随同源染色体在减数第一次分裂后期的分离而分离，C错误；次级精母细胞中应含有 或 ，但该次级精母细胞含有 ，说明在形成该细胞过程中发生了基因突变， 突变成 ，D正确。
2. [2021河北]图中①、②和③为三个精原细胞，①和②发生了染色体变异，③为正常细胞。②减数分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极。不考虑其他变异，下列叙述错误的是( C )
A. ①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会
B. ②经减数分裂形成的配子有一半正常
C. ③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合，最终产生4种基因型配子
D. ①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到
[解析]①细胞中有两对同源染色体，其在减数第一次分裂前期发生联会，A正确；②细胞中发生的是染色体数目变异，在减数分裂时，三条同源染色体中任意两条正常分离，另一条随机移向一极，其经减数分裂产生配子的种类（只考虑 和 基因所在的染色体）是 和 或 和 ，因此，②经减数分裂形成的配子有一半正常，B正确；③在减数第一次分裂后期，非同源染色体自由组合，最终产生2种基因型配子，C错误；①为染色体结构变异，②为染色体数目变异，理论上二者均可以在减数分裂过程中通过光学显微镜观察到，D正确。
3. [2022衡水中学检测]下列对应关系错误的一组是( D )
选项 个体或细胞的基因型 某细胞产生的配子或后代的基因型 变异可能发生的时期 变异类型
个体基因型为 配子基因型为 、 、 、 减数分裂Ⅰ 染色体变异
个体基因型为 配子基因型为 、 、 、 减数分裂前的间期 基因突变
精原细胞基因型为 配子基因型为 、 、 、 减数分裂Ⅰ 基因重组
双亲基因型为 、 后代基因型为 父本减数分裂Ⅱ 染色体变异
[解析]个体基因型为 ，产生的配子基因型为 、 、 、 ，说明在减数分裂Ⅰ后期，含基因 的同源染色体分开后没有分离，与 染色体移向了细胞的同一极，属于染色体变异，A正确；个体基因型为 ，产生的配子基因型为 、 、 、 ，说明减数分裂前的间期发生了基因突变，B正确；精原细胞基因型为 ，产生的配子基因型为 、 、 、 ，说明减数分裂Ⅰ前期发生了基因重组，C正确；双亲基因型为 、 ，产生的后代基因型为 ，可能是父本减数分裂Ⅰ后期 与 没有分离，也可能是母本减数分裂Ⅱ后期 与 没有分离，属于染色体变异，D错误。
作业帮 练透好题 精准分层
一、选择题
1. [2022湖北]为了分析某21三体综合征患儿的病因，对该患儿及其父母的21号染色体上的 基因 进行PCR扩增，经凝胶电泳后，结果如图所示。关于该患儿患病原因的叙述错误的是( D )
A. 考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅰ21号染色体分离异常
B. 考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅱ21号染色体分离异常
C. 不考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅰ21号染色体分离异常
D. 不考虑同源染色体互换，可能是卵原细胞减数分裂Ⅱ21号染色体分离异常
[解析]由题图可知，父亲的两条21号染色体所含的基因分别为A1和A4，母亲的两条21号染色体所含的基因分别为A2和A3，患儿的三条21号染色体所含的基因分别是A2、 和A4。根据患儿21号染色体上的 基因组成可知，该患儿是由一个含有A4基因的精子与一个异常的卵细胞（含有2条21号染色体，含A2、 两种基因）结合后发育而来的，异常卵细胞的形成原因可能是减数分裂Ⅰ异常或者减数分裂Ⅱ异常。如果考虑同源染色体互换，则异常卵细胞形成的原因可能是卵原细胞在减数分裂Ⅰ后期两条21号染色体没有分离且减数分裂Ⅱ正常，也可能是卵原细胞在减数分裂Ⅱ后期发生互换后的21号染色体的两条姐妹染色单体未正常分离，A、B正确。如果不考虑同源染色体互换，则异常卵细胞形成的原因只能是卵原细胞在减数分裂Ⅰ后期两条21号染色体未正常分离，C正确、D错误。
2. [2023贵阳模拟]某动物的精原细胞经减数分裂后形成了某个精细胞，如图所示，不考虑基因突变。下列推测合理的是( D )
A. 该精原细胞产生的四个精细胞有一半是正常的
B. 该精原细胞中发生了同源染色体的互换
C. 减数分裂Ⅱ过程中姐妹染色单体未分离
D. 减数分裂Ⅰ过程中可能未发生 、 基因的分离
[解析]该精原细胞的基因型为 ，经减数分裂产生的某个精细胞的基因型也为 。①若在减数分裂过程中没有发生互换，则产生异常精细胞的原因是该精原细胞在减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离，减数分裂Ⅱ正常，该精原细胞产生的四个精细胞均异常。②若 基因所在的染色体片段与 基因所在的染色体片段发生了互换，则产生异常精细胞的原因可能是该精原细胞在减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离，减数分裂Ⅱ正常；也可能是该精原细胞的减数分裂Ⅰ正常，在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体未分离。若是减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离，而减数分裂Ⅱ正常，则该精原细胞产生的四个精细胞均异常；若减数分裂Ⅰ正常，两个次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体均未分离，则该精原细胞产生的四个精细胞均异常；若减数分裂Ⅰ正常，一个次级精母细胞分裂正常，另一个次级精母细胞在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体未分离，则该精原细胞产生的四个精细胞一半正常、一半异常， 、 、 不合理， 合理。
3. [2023鞍山质检]一只杂合长翅雄果蝇 与一只残翅雌果蝇 杂交，一方减数分裂异常导致产生一只三体长翅雄果蝇（ 基因位于三体所在染色体上）。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，下列说法错误的是( D )
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 ，则该三体果蝇的基因组成为
D. 如果测交后代中长翅:残翅 ，则该三体果蝇的基因组成为
[解析]三体长翅雄果蝇可能是精原细胞减数分裂Ⅰ异常产生含 的精子或减数分裂Ⅱ异常产生含 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 的卵细胞或减数分裂Ⅱ异常产生含 的卵细胞导致的，B正确；如果该三体果蝇的基因组成为 ,产生的配子类型及比例是 ，与残翅雌果蝇 测交，后代的基因型及比例为 ，则长翅:残翅 ，C正确；如果该三体果蝇的基因组成为 ,产生的配子类型及比例是 ，与残翅雌果蝇 测交，后代的基因型及比例为 ，则长翅:残
翅 ，D错误。
二、非选择题
4. [2023重庆检测，14分]酵母菌 在适宜条件下通过出芽生殖繁殖后代，如果处于营养匮乏的条件下，酵母菌可以进行有性生殖，通过减数分裂产生孢子，随后经过细胞融合重新形成酵母菌。图甲只标注了其中一对同源染色体的行为变化。
甲
乙
（1） 减数分裂某时期，在电子显微镜下可观察到有些蛋白质（简称 蛋白）连接同源染色体形成联会复合体（简称 ），如图乙所示，每个联会复合体含有4个DNA分子。
[解析]减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会（配对），形成四分体；每个联会复合体含有一对染色体，4个DNA分子。
（2） 某实验室发现一种缺失 基因的突变体酵母菌。突变体将产生染色体数目异常的、活力明显下降的孢子。科研人员对其机制进行相关研究。结果如图甲所示，据图分析：
① 突变型酵母菌在减数分裂Ⅰ后期，染色体行为变化特征是同源染色体未分离。
[解析]据题图分析可知，突变型减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离；一个亲代细胞可产生4个孢子，突变型产生的4个孢子均异常。
② 综合上述信息，结合 蛋白推测，野生型酵母菌中 基因控制合成的蛋白质的功能是促进 蛋白降解，促进同源染色体联会后分离。
[解析]进一步观察发现突变型酵母菌在产生染色体异常的孢子过程中，减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会正常。此时，同源染色体间会形成联会复合体 。依据题图信息，在减数分裂过程中，同源染色体未分离，说明与野生型相比，突变型 蛋白可能在减数分裂Ⅰ时期降解慢，导致染色体行为异常；结合上述信息，推测野生型酵母菌中 基因的功能可能是促进 蛋白降解，促进同源染色体联会后分离。
③ 为验证上述推测，科研小组将 基因转入突变型（填“突变型”或“野生型”）酵母菌中并使其发挥作用，最后通过检测孢子的染色体的数目或活力（答两点）可以达到实验目的。
[解析]为验证上述推测，可将 基因转入突变型酵母菌中，通过观察或检测孢子中染色体的数目或检测孢子的活力，来达到实验目的。
（3） 科学家又发现另外一种突变情况。若酵母菌的基因型为 ,因孢子形成过程中发生了一次染色体异常分离，产生了一个基因型为 的孢子，则该异常孢子产生的原因是减数分裂Ⅱ着丝粒分裂后含有基因 的两条染色体移向同一侧；另外三个孢子的基因型是 、 、 。
[解析]若酵母菌的基因型为 ,因孢子形成过程中发生了一次染色体异常分离，产生了一个基因型为 的孢子，说明该异常发生在减数分裂Ⅱ过程中，携带 基因的染色体未正常分离，另外三个孢子的基因型是 、 、 。

展开更多......

收起↑