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（5）低温诱导植物细胞染色体数目的变化
——高考一轮复习生物学显微观察类实验专练
1.下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目变化”的实验，叙述正确的是（ ）
A.显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变，少数细胞染色体数目不变
B.使用卡诺氏液解离细胞后需用95%的酒精冲洗2次
C.低温诱导和秋水仙素处理均能抑制纺锤体的形成，从而导致着丝粒不能分裂
D.多倍体细胞形成的过程无完整的细胞周期
2.下列有关低温诱导染色体数目变化的实验操作中，描述不正确的是（ ）
A.用甲紫染色观察低温诱导的植物染色体数目变化
B.需用卡诺氏液固定细胞形态，然后用酒精冲洗2次
C.低温诱导染色体加倍实验中，将大蒜根尖制成装片后再进行低温处理
D.低温诱导大蒜根尖时间过短，可能导致难以观察到染色体加倍的细胞
3.洋葱根尖分生区组织细胞可用于“观察植物细胞的有丝分裂”和“低温诱导植物细胞染色体数目变化”实验。下列说法错误的是（ ）
A.两个实验都需要在室温下培养洋葱一段时间，以长出新的不定根
B.两个实验制作装片的过程都包括解离、漂洗、染色和制片四个步骤
C.两个实验都需要使用卡诺氏液来固定细胞形态
D.两个实验都可以观察到少数细胞染色体数目加倍
4.下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述，错误的是（ ）
A.低温和秋水仙素处理都能够抑制纺锤体的形成
B.剪取诱导处理的根尖放入卡诺氏液中以固定细胞形态
C.根尖经解离处理后用体积分数为95%的酒精冲洗
D.先用低倍镜寻找并确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察
5.下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”的实验条件和试剂使用的叙述中，不正确的一组是（ ）
①低温：与“多倍体育种”中“秋水仙素”的作用机理相同
②酒精：与在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”中的使用方法相同
③卡诺氏液：与“探究酵母菌细胞呼吸的方式”中“NaOH”的作用相同
④改良苯酚品红染液：与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”的使用目的相同
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
6.下列关于低温诱导染色体数目加倍实验的叙述，正确的是（ ）
A.原理：低温和秋水仙素诱导染色体加倍的原理相同，都是抑制染色体着丝点分裂
B.解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C.染色：碱性染色剂（如改良的苯酚品红染液和醋酸洋红液）都可以使染色体着色
D.观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变，少数细胞染色体数目不变
7.科研人员欲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（ ）
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.根尖先用卡诺氏液固定，95%酒精冲洗后解离、漂洗、染色、制片
C.显微镜下观察到根尖分生区细胞，可能含有N、2N、4N或8N条染色体
D.低温主要抑制纺锤体牵引染色体向两极移动，而使染色体加倍
8.“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验中常用二倍体植物大蒜（2N=16）的根做材料。下列对该实验的叙述，正确的是（ ）
A.实验中临时装片制作的程序为：选材→固定→解离→染色→漂洗→制片
B.大蒜需放入冰箱冷冻室（-18℃）中处理一周，等长出1cm的根后待用
C.对制成的装片镜检发现细胞中染色体数目为32条，说明低温诱导成功
D.选择大蒜根尖分生区细胞进行观察，可看到少部分细胞染色体数目加倍
9.下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述中，正确的是（ ）
A.低温处理洋葱根尖后会引起成熟区细胞染色体数目的变化
B.在观察低温处理的洋葱根尖装片时，通过一个细胞可以看到染色体的变化情况
C.利用低温和秋水仙素处理材料均可抑制纺锤体形成
D.观察洋葱根尖细胞装片时要先在低倍镜下找到所要观察的细胞并移到视野的中央，调节视野的亮度，再转动粗准焦螺旋直至物像清晰
10.“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的方法步骤为：根尖培养→固定细胞→制作装片→观察现象。下列叙述错误的是（ ）
A.根尖培养：剪取根尖0.5～1.0cm放入冰箱冷藏室内诱导
B.固定细胞：将剪取的根尖放入卡诺氏液中浸泡
C.制作装片：包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤
D.观察现象：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象
11.四倍体百合是一类著名的观赏植物，具有花色丰富、花型多样等优点。但其花粉育性低，严重影响百合的繁育工作。为探究四倍体百合花粉育性低的机制，科研人员利用二倍体百合（2n=24）培育出同源四倍体并进行了四倍体百合花粉母细胞的核型分析。请回答下列问题。
（1）除采用低温处理外，还可利用______（试剂）处理二倍体百合的幼苗以获得四倍体百合。四倍体百合和二倍体百合属于不同的物种，判断依据是______。
（2）进行核型分析时，应选择花蕾期而非盛花期的花药，原因是______。取出的花药，需及时置于______中浸泡1～2h，目的是______。然后再用95%的酒精冲洗2次。因花粉母细胞大多处于分散状态，无需进行解离，可直接进行______后制片，并在显微镜下进行观察。
（3）图1和图2为四倍体百合分裂的部分观察结果。图1细胞处于______时期，细胞中含有______对同源染色体。正常情况下，染色体在纺锤丝的牵引下运动，平均分配到细胞两极，图1中箭头处指的是滞后染色体，是由于个别染色体或断裂的染色体在分裂后期停留于赤道板位置或处于距两极较远的位置所致，分析染色体未平均移动到两极的原因可能是______。
（4）微核是由细胞核外的染色体构成的核块。结合图1分析，图2细胞中箭头所指的微核形成的原因是______。图2细胞产生的子细胞存在的染色体变异类型有______。综合上述分析，试解释四倍体百合花粉不育的原因可能是______。
12.小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性、抗病（E）对易感球（e）为显性，两对基因位于非同源染色体上。科学家利用纯合的高杆抗病植株a和纯合的矮秆易感病植株b杂交，培育能稳定遗传的矮秆抗病（ddEE）小麦新品种，如下图所示。请回答下列问题：
（1）植物a和植物b通过杂交得到c的目的是_____。
（2）由c到f的育种过程依据的遗传学原理是_____，该育种方法得到的变异类型不一定是人们所需要的性状，体现了该变异具有_____的特点。
（3）图中秋水仙素的作用原理是_____。若将秋水仙素处理换成低温诱导幼苗，实验中要进行两次漂洗：第一次漂洗是在用_____固定细胞之后、解离之前，第二次漂洗在解离之后、染色之前；第一次所用试剂为_____，目的是为了洗去_____，第二次用清水，目的是为了洗去多余的解离液。在用显微镜观察细胞中染色体数目之前，利用_____溶液对染色体进行染色。
（4）g和h杂交形成的m为_____倍体，其不育的原因是_____。
（5）植株e和植株n中符合要求的植株所占比例分为_____、_____。
（6）培育ddEE植株耗时最少的途径是c→_____。（用箭头和字母表示）
答案以及解析
1.答案：D
解析：A、观察：镜检发现视野中多数细胞处于间期，只有少数细胞染色体数目增加，A错误；
B.冲洗：用体积分数为95%的酒精冲洗2次，洗去卡诺氏液，体积分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精作为解离液解离，B错误；
C.低温诱导和秋水仙素处理均能抑制纺锤体的形成，使子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，而不是导致着丝粒不能分裂，C错误；
D.低温诱导多倍体细胞形成，低温能抑制纺锤体的形成，使细胞不能分裂，故无完整的细胞周期，D正确。故选D。
2.答案：C
解析：甲紫可将染色体染色，因此可用甲紫染色观察低温诱导的植物染色体数目变化，A正确；“低温诱导植物染色体数目的变化”实验中，剪取诱导处理的根尖，放入卡诺氏液中浸泡，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次，B正确；低温诱导染色体数目变化实验中，应该先对大蒜根尖进行低温处理，然后再制成装片，C错误；低温诱导大蒜根尖时间过短，不能很好地抑制纺锤体的形成，所以可能导致难以观察到染色体加倍的细胞，D正确。
3.答案：C
解析：两个实验都需要在室温下培养洋葱一段时间，待长出新的不定根后，“低温诱导植物细胞染色体数目变化”实验再将培养装置放入冰箱冷藏室中进行低温处理，A说法正确；两个实验制作装片的过程都包括解离、漂洗、染色和制片四个步骤，B说法正确；只有“低温诱导植物细胞染色体数目变化”实验需要使用卡诺氏液来固定细胞形态，C说法错误；“观察植物细胞的有丝分裂”实验中处于有丝分裂后期的部分细胞染色体数目加倍，“低温诱导植物细胞染色体数目变化”实验中用秋水仙素处理后会出现染色体加倍现象，但是两个实验都只有少数细胞染色体数目加倍，因为处于分裂期的细胞较少，用秋水仙素处理后染色体数目加倍的细胞也较少，D说法正确。
4.答案：C
解析：A、利用低温和秋水仙素处理材料均可抑制纺锤体形成，导致染色体数目加倍，两者的原理相同，A正确；
B.剪取诱导处理的根尖0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡3小时，以固定细胞形态，B正确；
C.根尖经解离处理后用清水漂洗，卡诺氏液处理根尖后用体积分数为95%的酒精冲洗2次，C错误；
D.先用低倍镜寻找并确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察，D正确。
故选C。
5.答案：C
解析：低温处理与“多倍体育种”中的“秋水仙素”的作用机理都是抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞两极，导致细胞内染色体的数目加倍，①正确；该实验中有2处用到酒精，用体积分数为95%的酒精冲洗掉卡诺氏液、用体积分数为95%的酒精和质量分数为15%盐酸配成解离液，在“检测生物组织中的脂肪”中滴加1~2滴体积分数为50%的酒楕洗去浮色，两者的使用方法不同，②错误；卡诺氏液的作用是固定细胞的形态，“探究酵母菌细胞呼吸方式”中“NaOH”作用是吸收空气中的二氧化碳，两者的作用不同，③错误；改良苯酚品红染液与“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”都能使染色体着色，④正确。C正确。
6.答案：C
解析：本题考查“低温诱导染色体数目加倍”的实验。低温和秋水仙素诱导染色体加倍的原理相同，都是抑制纺锤体的形成，A错误；盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖解离，卡诺氏液用于固定细胞的形态，B错误；碱性染色剂，如改良苯酚品红染液和醋酸洋红液都可以使染色体着色，C正确；显微镜下可以看到少数细胞的染色体数目发生改变，大多数细胞染色体数目不变，D错误。
7.答案：B
解析：A、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，零下低温冻伤根尖，A错误；B、低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验基本过程为：先用低温诱导一卡诺试液固定一95%酒精冲洗一解离一漂洗一染色一制片，B正确；C、低温诱导染色体数目加倍可能出现没有加倍的细胞，诱导加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，则可看到含有2N、4N或8N条染色体的细胞，由于根尖细胞不能进行减数分裂，故不会有N条染色体，C错误；D、低温主要抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向细胞两极（而非抑制纺锤体牵引染色体向两极移动），从而引起细胞内染色体数目加倍，D错误，故选B。
8.答案：D
解析：A、实验中临时装片制作的程序为：解离→漂洗→染色→制片，A错误；B、大蒜需放入冰箱冷藏室（4℃）中处理一周，取出后进行生根培养，等长出1c长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48h～72h，B错误；C、大蒜体细胞含有16条染色体，处于有丝分裂后期和末期的细胞含有32条染色体，低温能诱导染色体数目加倍为32条染色体，对制成的装片镜检，发现细胞中染色体数目为32条，说明低温诱导不一定成功，若镜检发现处于有丝分裂中期的细胞中染色体数目为32条，则说明低温诱导成功，C错误；D、低温抑制纺锤体的形成，纺锤体的形成发生在前期，由于细胞分裂间期持续的时间远大于分裂期，故诱导加倍过程中少数细胞染色体数目加倍，多数细胞仍为正常的二倍体细胞，D正确。故选：D。
9.答案：C
解析：A、洋葱根尖成熟区细胞不能进行有丝分裂，因此低温处理洋葱根尖后不会引起成熟区细胞染色体数目的变化，A错误；B、制成装片时细胞已经死亡，所以不能通过一个细胞观察染色体的变化情况，B错误；C、低温处理和利用秋水仙素处理都是通过抑制纺锤体的形成，进而诱导细胞染色体数目加倍的，C正确；D、换高倍镜下观察时，不能转动粗准焦螺旋，调节视野的亮度后，只能转动细准焦螺旋直至物像清晰，D错误。故选C。
10.答案：A
解析：A、根尖培养：将葱（或洋葱）在冰箱冷藏室内放置一周，取出后，将蒜放在装满清水的容器上方，让蒜的底部接触水面，在室温下培养，待蒜长出1cm长的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室内，诱导培养48—72h，A错误；
B.固定细胞：剪取诱导处理的根尖0.5～1cm。放入卡诺氏溶液中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态，B正确；
C.制作装片：步骤为解离→漂洗→染色→制片，C正确；
D.观察现象：先在低倍镜寻找染色体形态较好的分裂象，确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察，D正确。
故选A。
11.答案：（1）秋水仙素；（四倍体百合与二倍体百合）存在生殖隔离
（2）盛花期已完成减数分裂；卡诺氏液；固定细胞的形态；（漂洗）染色
（3）减数分裂I后期；24；缺少着丝粒或纺锤丝未能与染色体正常连接
（4）分裂末期滞后染色体未能被核膜包被，游离于主核之外，形成微核
染色体数目变异、染色体结构变异；减数分裂中出现部分染色体移动滞后或片段断裂，导致染色体未能平均进入花粉，造成花粉育性降低
解析：（1）诱导染色体加倍的方法有低温或一定浓度的秋水仙素处理；不同物种存在生殖隔离，不能进行基因交流，如四倍体百合和二倍体百合交配的后代含有三个染色体组，高度不育，故四倍体百合和二倍体百合属于不同的物种。
（2）进行核型分析时，应选择花蕾期而非盛花期的花药，原因是盛花期已完成减数分裂。装片制作时，取出的花药，需及时置于卡诺氏液中浸泡1～2h，以固定细胞的形态。用95%的酒精冲洗2次后，可直接进行染色，因为花粉母细胞大多处于分散状态。
（3）图1发生同源染色体的分离，故细胞处于减数分裂I后期，细胞中含有24对同源染色体（四倍体细胞中含有48条染色体）。细胞中染色体移向细胞两极是依靠细胞两极的纺锤丝的牵引，故图1中染色体未平均移动到两极的原因可能是缺少着丝粒或纺锤丝未能与染色体正常连接。
（4）微核是由细胞核外的染色体构成的核块，假如分裂末期滞后染色体未能被核膜包被，游离于主核之外，则会形成微核。据以上分析可知，图2细胞产生的子细胞存在的染色体变异类型有染色体数目变异、染色体结构变异。由于减数分裂中出现部分染色体移动滞后或片段断裂，导致染色体未能平均进入花粉，造成花粉育性降低，则导致四倍体百合花粉不育。
12.答案：（1）集中优良性状
（2）基因突变；不定向
（3）抑制纺锤体形成；卡诺氏液；体积分数为95%的酒精；洗去多余的卡诺氏液；甲紫
（4）三；减数分袋过程中同源染色体联会紊乱，无法产生正常的配子
（5）1/4；1/16
（6）d→e
解析：（1）植物a和植物b通过杂交得到c是为了将a和b中的优良性状集中到c个体中。
（2）由c到f过程中为诱变育种，原理是基因突变。由于基因突变具有不定向性，因此该育种方法得到的变异类型不一定是人们所需要的性状。
（3）秋水仙素可抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使后期分开的姐妹染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内的染色体数加倍。若将秋水仙素处理换成低温诱导幼苗，实验材料经过卡诺氏液固定细胞形态后，需要用体积分数为95%的酒精冲洗，目的是洗去多余的卡诺氏液，然后进行解离。染色体易被碱性染料染色，用显微镜观察细胞中染色体数目之前，应先利用甲紫（或龙胆紫）或醋酸洋红溶液对染色体进行染色。
（4）利用纯合的高秆抗病植株a（DDEE）和纯合的矮秆易感病植株b（ddee）杂交，得到的c为DdEe，为二倍体植株，对其幼苗进行秋水仙素处理后获得四倍体h，因此g和h杂交形成的m为三倍体，由于三倍体减数分袋过程中同源染色体联会紊乱，无法产生正常的配子，因此三倍体不育。
（5）c的基因型为DdEe，其产生的花粉类型和比例为DE:De:dE:de=1:1:1:1，经过秋水仙素加倍处理后得到的e基因型和比例为DDEE:DDee:ddEE:ddee=1:1:1:1，因此符合要求的植株（ddEE）所占比例为1/4，而DdEe自交得到的n中符合要求的植株（ddEE）所占比例为1/16。
（6）单倍体育种能明显缩短育种年限，因此培育ddEE植株耗时最少的途径是c→d→e。

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