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(共60张PPT)
第29讲　染色体变异
课标 要求 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。
考情 分析 1.染色体数目变异及实验 2025·黑吉辽内蒙古卷,15;2025·江苏卷,12;
2025·河南卷,13;2025·浙江6月选考,10;2024·
黑吉辽卷,15;2023·江苏卷,10
2.染色体结构变异 2024·山东卷,17;2023·湖北卷,16
3.染色体变异与育种 2024·北京卷,7;2024·安徽卷,10;2023·辽宁卷,2
考点一
染色体结构变异
1.染色体变异
(1)概念:生物体的体细胞或生殖细胞内染色体 或 的变化。
(2)类型:染色体 的变异和染色体 的变异。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
数目
结构
数目
结构
2.染色体结构的变异
(1)类型及实例。
类型 图解 显微观察的 联会异常 举例
缺失 果蝇缺刻翅、猫叫综合征　
果蝇棒状眼
果蝇花斑眼、人类慢性粒细胞白血病
果蝇卷翅的形成
重复
易位
倒位
提醒　DNA分子上若干基因的缺失或重复(增添)导致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。染色体变异属于细胞水平变异,在光学显微镜下能观察到;基因突变属于分子水平变异,在光学显微镜下观察不到。
(2)结果:染色体结构的改变,会使排列在染色体上的
发生改变,导致性状的变异。
(3)对生物性状的影响:大多数染色体结构变异对生物体是 ,有的甚至会导致 。
基因数目或排列顺序
不利的
生物体死亡
考向1　围绕染色体结构变异,考查科学思维
1.(2026·贵州黔南开学考试)研究发现,慢性髓性白血病(CML)患者体内9号染色体与22号染色体发生片段互换,导致9号染色体上的ABL基因与22号染色体上的BCR基因连接,形成融合基因BCR-ABL(如图)。该融合基因的表达产物具有持续活化的酪氨酸激酶活性,引起ABL基因过量表达,进而造成造血干细胞增殖失控,最终在骨髓中大量积累恶性增殖的白细胞。下列相关叙述正确的是(　　)
A.上述变异会导致染色体上基因的排列顺序发生改变
B.9号和22号染色体间的片段互换属于基因重组
C.图示中的9号染色体上的ABL基因属于抑癌基因
D.ABL过量表达可能会导致造血干细胞的细胞周期延长
A
核心考向·突破
把握方向·训练到位
【解析】 9号染色体与22号染色体发生片段互换,属于染色体结构变异中的易位,这种变异会导致染色体上基因的排列顺序发生改变;基因重组包括同源染色体上的非姐妹染色单体之间互换和非同源染色体上非等位基因的自由组合,而9号和22号染色体属于非同源染色体,它们之间的片段互换属于染色体结构变异中的易位,并非基因重组;抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡,而ABL基因过量表达会造成造血干细胞增殖失控,所以ABL基因不属于抑癌基因;ABL过量表达会造成造血干细胞增殖失控,恶性增殖的细胞其细胞周期会缩短。
1.染色体易位与基因重组(互换型)的区别
归纳总结
项目 易位 互换
范围 非同源染色体之间 同源染色体非姐妹染色单体之间
交换 基因 非等位基因 等位基因
图示
2.染色体间的易位可分为单向易位和相互易位。前者指一条染色体的某一片段转移到了另一条染色体上,而后者则指两条染色体间相互交换了片段,较为常见。如图为两种易位发生后在四分体时期的染色体联会情况:
(1)单向易位。
归纳总结
(2)相互易位(平衡易位)。
归纳总结
2.(2025·江西上饶二模)某精原细胞同源染色体中的一条发生倒位,如图甲。减数分裂过程中,由于染色体倒位,同源染色体联会时会形成倒位环,此时经常伴随同源染色体的互换,如图乙。完成分裂后,若配子中出现染色体片段缺失,染色体上增加某个相同片段,则不能存活,而出现倒位的配子能存活。下列叙述正确的是(　　)
A.图甲发生了①至③区段的倒位
B.图乙细胞中Ⅱ和Ⅲ发生互换
C.该精原细胞减数分裂时染色体有片段缺失
D.该精原细胞共产生了3种类型的可育雄配子
C
【解析】 由图甲可知,是bcd发生了倒位,因此是①到④区段发生倒位;由图乙可知,细胞中染色单体Ⅱ和Ⅳ发生了互换;由题干可知,配子中出现染色体片段缺失或重复,则不能存活,出现倒位的配子能存活,经过倒位后互换,可能会形成四个配子为ABCDE(正常)、adcbe(倒位但能存活)、ABcda(缺失了e,不能存活)、ebCDE(缺失了A,不能存活),因此该精原细胞共产生了2种类型的可育雄配子。
考点二
染色体数目变异
1.染色体数目的变异
(1)类型及实例。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
个别染色
染色体组
体
(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 。
②从形态、大小和功能看,一个染色体组中所含的染色体 。
③从所含的基因看,一个染色体组中含有控制本物种
,但不能重复。
④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 称为一个染色体组。
同源染色体
各不相同
生物性状的一整套
基因
每套非同源染色体
2.单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
发育 起点 一般为 受精卵 一般为受精卵
植株 特点 植株弱小, 正常可育 ,叶片、果实和种子较大,营养物质含量有所增加
染色 体组 一至多个 两个 三个或三个以上
配子
高度不育
茎秆粗壮
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 秋水仙素处理 秋水仙素处理
举例 蜜蜂 的雄蜂 自然界中,几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体,如玉米、水稻等 多倍体在植物中很常见,在动物中极少见,如香蕉是三倍体植物
花药离体培养
单倍体幼苗
萌发
萌发的种子或幼苗
细读教材
(必修2 P89正文)单倍体 (填“都是”或“不都是”)高度不育的,理由是
。
不都是
由二倍体的配子发育成的单倍体表现为高度不育;多倍体的配子若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,能产生可育的后代
3.低温诱导植物细胞染色体数目的变化
(1)实验原理。
用低温处理植物的 细胞,能够 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,植物细胞的染色体数目发生变化。
分生组织
抑制纺锤体
(2)实验步骤。
卡诺氏
95%
漂洗
液
(3)实验现象: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。
(4)实验中的试剂及其作用。
固定细胞形态
使染色体着色
考向2　结合染色体组与单倍体、二倍体和多倍体,考查科学思维
3.对于下图所示细胞中所含的染色体,下列叙述正确的是(　　)
A.图a含有2个染色体组,图b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单倍体
核心考向·突破
把握方向·训练到位
C
【解析】 由题图可知,图a含有4个染色体组,图b含有3个染色体组;图b含有
3个染色体组,如果图b表示体细胞,则该生物可能是三倍体,也可能是单倍体;图c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;图d含有1个染色体组,可能是由卵细胞发育而来的单倍体,也可能是由精子发育而来的单倍体。
归纳总结
判定染色体组的三种方法
(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。
归纳总结
(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。
归纳总结
(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。如雌果蝇体细胞中有8条染色体,分为4种形态,则染色体组的数目为2。
考向3　结合染色体数目变异,考查科学思维
4.(2025·湖南长沙模拟)二倍体生物体细胞中某对同源染色体少一条的个体称为单体(2n-1)。玉米(2n=20)的各种单体的配子育性及结实率与二倍体的相同,现发现一株野生型玉米的隐性突变体,为确定其突变基因在染色体上的位置,研究人员构建了一系列缺少不同染色体的野生型玉米单体,分别与该隐性突变体杂交,留种并单独种植。下列分析错误的是(　　)
A.玉米单体在减数分裂Ⅰ的过程中,可观察到10对四分体
B.单体产生的原因可能是减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离
C.可构建10种野生型玉米单体并测交来确定突变基因的位置
D.若突变基因位于缺失的染色体上,则杂交子代有2种表型
A
【解析】 玉米单体在减数分裂Ⅰ时,由于某对同源染色体缺失一条,无法形成四分体,因此只能观察到9对四分体;单体产生的原因可能是减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离,导致形成n-1的配子,与正常配子结合后形成2n-1个体;玉米有10对同源染色体,需构建10种缺失不同染色体的野生型玉米单体进行测交,通过子代表型确定突变基因位置;设相关基因为A/a,若突变基因位于缺失染色体上,野生型单体(AO)与隐性突变体(aa)杂交,子代基因型为Aa(显性)和Oa(隐性),表型比例为1∶1。
5.(2025·山东卷,22节选)某二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,该植物有2条蓝色素合成途径。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素。已知基因a和基因b不编码蛋白质,无蓝色素时植物的花为白花。相关杂交实验及结果如下表所示,不考虑其他突变和染色体互换;各配子和个体活力相同。
组别 亲本杂 交组合 F1 F2
实验一 甲(白花植株)×乙(白花 植株) 全为蓝花 植株 蓝花植株∶
白花植株=
10∶6
实验二 AaBb(诱变)( )×aabb(♀) 发现1株三体蓝花植株,该三体仅基因A或a所在染色体多了1条
(1)据实验一分析,等位基因A、a和B、b的遗传　　　　(填“符合”或“不符合”)自由组合定律。实验一的F2中,蓝花植株纯合体的占比为　 。
符合
1/8
【解析】 (1)实验一,亲本甲白花植株和乙白花植株杂交,子一代均为蓝花植株,蓝花植株自交,子二代蓝花植株∶白花植株=10∶6,为9∶3∶3∶1的变式,且已知该二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,因此等位基因A、a和B、b的遗传符合自由组合定律。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素,说明A　B　和aabb表现为蓝花,A　bb和aaB　表现为白花,蓝花植株纯合体为AABB和aabb,分别占1/16,因此蓝花植株纯合体的占比为2/16=1/8。
(2)已知实验二中被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离。实验二中的F1三体蓝花植株的3种可能的基因型为AAaBb、　　　 　　　。请通过1次杂交实验,探究被诱变亲本染色体不分离发生的时期。已知三体细胞减数分裂时,任意2条同源染色体可正常联会并分离,另1条同源染色体随机移向细胞任一极。
实验方案:　　　　(填标号),统计子代表型及比例。
①三体蓝花植株自交　②三体蓝花植株与基因型为aabb的植株测交
预期结果:若　 ,
则染色体不分离发生在减数分裂Ⅰ;否则,发生在减数分裂Ⅱ。
AaaBb、aaabb
①
子代蓝花植株∶白花植株=5∶3
【解析】 (2)已知该三体蓝花植株仅基因A或a所在染色体多了1条,且被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离,同时含A、B个体或同时不含A、B个体表现为蓝花,可能的原因是减数第一次分裂含A和a的同源染色体未分离,产生AaB的雄配子,与母本产生的ab配子结合形成AaaBb蓝花植株;也可能是减数第一次分裂正常,减数第二次分裂含A的姐妹染色单体分离后移向同一极,从而产生AAB的雄配子,与母本产生的ab配子结合形成AAaBb的蓝花植株;也可能是减数第二次分裂后期,含a的姐妹染色单体分离后移向同一极,产生aab的雄配子,与母本产生的ab配子结合形成aaabb的蓝花植株。
减数第一次分裂异常产生的三体蓝花植株的基因型为AaaBb,减数第二次分裂异常产生的三体蓝花植株的基因型为AAaBb或aaabb,无论自交还是测交,若子代都只有蓝花植株,则该蓝花植株基因型为aaabb,因此需要区分蓝花植株的基因型是AaaBb还是AAaBb。若进行测交,基因型为AaaBb的个体进行测交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,Aaa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶Aa∶aa=1∶2∶2∶1,测交后代含A的个体和不含A的个体比值为1∶1,再考虑B、b基因,测交的结果是Bb∶bb=1∶1,因此子代蓝花植株∶白花植株=1∶1;基因型为AAaBb的个体进行测交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,
AAa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶AA∶Aa=2∶1∶1∶2,测交后代含A的个体和不含A的个体比值为5∶1,再考虑B、b基因,测交的结果是Bb∶bb=1∶1,因此子代蓝花植株∶白花植株=1∶1,两种基因型的个体测交结果相同,无法进行判断。
若进行自交,基因型为AaaBb的个体进行自交,利用单独分析方法求解,先考虑A、a基因,
Aaa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶Aa∶aa=1∶2∶2∶1,含A的配子∶不含A的配子=1∶1,自交后代含A的个体和不含A的个体比值为3∶1,再考虑B、b基因,自交的结果是BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,因此子代蓝花植株∶白花植株=5∶3;基因型为AAaBb的个体进行自交,利用单独分析方法求解,先考虑A、a基因,AAa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶AA∶Aa=2∶1∶1∶2,含A的配子∶不含A的配子=5∶1,自交后代含A的个体和不含A的个体比值为35∶1,再考虑B、b基因,自交的结果是BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,因此子代蓝花植株∶白花植株=(35×3+1)∶(35+3)=53∶19,两种三体蓝花植株自交子代表型及比例不同,可以判断染色体分离异常发生的时期。
考点三
多倍体育种和单倍体育种
1.多倍体育种
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
秋水仙素
萌发的种子或幼苗
染色体(数目)变异
2.单倍体育种
染色体(数目)
变异
明显缩短育种
年限
秋水仙素
提醒　(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,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
三倍体无子西瓜的培育过程如图:
【情境·思维·深析】
(1)要用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖,原因是西瓜幼苗的芽尖 旺盛,用秋水仙素处理可以导致细胞内染色体数目加倍,从而得到四倍体植株。
(2)用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目 ,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目 。
有丝分裂
加倍
不变
(3)两次传粉各有什么作用
【提示】 第一次传粉可以杂交获得三倍体种子;第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。
(4)三倍体西瓜无子的原因:
。
三倍体西瓜在减数分裂过程中,由于染色体联
会紊乱,不能产生正常配子
(5)无子西瓜每年都要制种,很麻烦,有没有别的替代方法
【提示】 方法一:进行无性生殖,将三倍体植株进行组织培养获取大量的组培苗,再进行移栽。
方法二:利用生长素或生长素类调节剂处理二倍体植株未传粉的雌蕊,以促进子房发育成无种子的果实,同时,在花期全时段要进行套袋处理,以避免传粉。
(6)二倍体西瓜与四倍体西瓜是同一物种吗 说明理由。
【提示】 不是,二者杂交的后代不可育。
考向4　分析单倍体育种与多倍体育种的应用,考查科学思维
6.(2024·北京卷,7)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.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
核心考向·突破
把握方向·训练到位
A
【解析】 通过显微照片可知,该细胞包括14个四分体,7条单个染色体,由于每个四分体是1对同源染色体,所以14个四分体是28条染色体,再加上7条单个染色体,该细胞共有35条染色体,题图为F1花粉母细胞减数分裂时染色体显微照片,由图中含有四分体可知,该细胞正处于减数分裂Ⅰ前期,此时染色体数目应与F1体细胞中染色体数目相同,故F1体细胞中染色体数目是35条;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,二者有性杂交所得F1体细胞中有5个染色体组,因此F1含有不成对的染色体,同源染色体联会时,可能会出现联会紊乱无法形成正常配子,故F1的育性低于亲本;由题干信息可知,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。
7.(2025·湖北孝感模拟)香水稻具有香味浓郁(DD)、高产(EE)等优良性状,但是不抗除草剂(gg),已知三对性状独立遗传,为培育香味浓郁、高产、抗除草剂(DDEEGG)的优良品种,研究者设计了如图所示的育种流程。下列叙述正确的是(　　)
A.①过程产生的G与g的本质区别是基因中的核糖核苷酸排列顺序不同
B.②过程获得幼苗常用的方法是花药离体培养,花药离体培养的原理是细胞增殖与分化
C.③过程用秋水仙素处理,使着丝粒不分裂导致染色体数目加倍
D.⑤过程最简便的方法是让其自交,观察后代是否发生性状分离
D
【解析】 G与g是等位基因,它们的本质区别是基因中的脱氧核苷酸排列顺序不同;②过程获得幼苗常用的方法是花药离体培养,花药离体培养的原理是植物细胞的全能性;③过程用秋水仙素处理,秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成,使染色体不能移向细胞两极,从而导致染色体数目加倍;⑤过程筛选出稳定遗传的品种,最简便的方法是让其自交,通过观察后代是否发生性状分离进行筛选。
演练真题·感悟高考
1.(2025·河南卷,13)植物细胞质雄性不育由线粒体基因控制,可被核恢复基因恢复育性。现有甲(雄性不育株,38条染色体)和乙(可育株,39条染色体)两份油菜。甲与正常油菜(38条染色体)杂交后代均为雄性不育,甲与乙杂交后代中可育株∶雄性不育株=1∶1,可育株均为39条染色体。下列推断错误的是
(　　)
A.正常油菜的初级卵母细胞中着丝粒数与核DNA分子数不等
B.甲乙杂交后代的可育株含细胞质雄性不育基因和核恢复基因
C.乙经单倍体育种获得的40条染色体植株与甲杂交,F1均可育
D.乙的次级精母细胞与初级精母细胞中的核恢复基因数目不等
D
【解析】 正常油菜有38条染色体,正常油菜的初级卵母细胞中着丝粒数=染色体数=38个,经过间期复制,核DNA分子数有76个;甲与正常油菜杂交后代均为雄性不育,说明甲含细胞质雄性不育基因,甲、乙杂交,甲只能作母本提供卵细胞,因此后代均含细胞质雄性不育基因,后代中可育株∶雄性不育株=1∶1,可育株均为39条染色体,可知可育株含核恢复基因;乙为可育株,含39条染色体,配子有两种,分别含19和20条染色体,含20条染色体的配子中含核恢复基因,故经单倍体育种获得的40条染色体植株与甲杂交,F1均可育;乙的初级精母细胞中的核恢复基因有2个,次级精母细胞中的核恢复基因数目为0个或2个,故乙的次级精母细胞与初级精母细胞中的核恢复基因数目可能相等。
2.(2024·浙江6月选考,2)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(　　)
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
C
【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状,该变异属于染色体结构变异中的重复。
3.(2024·安徽卷,10)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(　　)
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
C
【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,子代为具优良性状且抗稻瘟病的杂合子(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、但不一定能保留甲的优良性状,①错误;将甲与乙杂交,F1与甲回交,F2中的抗稻瘟病植株与甲再次回交,依次重复多代,可得到具许多优良性状的纯合品种,但抗稻瘟病植株为杂合子,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甲自身优良性状的纯合新品种,②正确;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具有甲的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,不能保证能保留甲的优良性状,③错误;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,则抗稻瘟病性状相当于杂合,对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正确。
4.(2023·湖北卷,16)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
A B C D
【解析】 果蝇体内存在两条Ⅱ号染色体,一条发生倒位,另一条没有发生倒位,发生倒位的染色体在间期进行DNA复制时,产生的另一条姐妹染色单体的相应区段也是倒位区段,两条姐妹染色单体上探针识别的区段都位于着丝粒两侧,而不发生倒位的另一条染色体的姐妹染色单体上探针识别的区段都位于着丝粒的同一侧。
谢谢观赏第29讲　染色体变异
课标 要求 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。
考情 分析 1.染色体数目变异及实验 2025·黑吉辽内蒙古卷,15;2025·江苏卷,12;2025·河南卷,13;2025·浙江6月选考,10;2024·黑吉辽卷,15;2023·江苏卷,10
2.染色体结构变异 2024·山东卷,17;2023·湖北卷,16
3.染色体变异与育种 2024·北京卷,7;2024·安徽卷,10;2023·辽宁卷,2
考点一　染色体结构变异　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.染色体变异
(1)概念:生物体的体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
(2)类型:染色体数目的变异和染色体结构的变异。
2.染色体结构的变异
(1)类型及实例。
类型 图解 显微观察的 联会异常 举例
缺失 果蝇缺刻翅、猫叫综合征　
续　表
类型 图解 显微观察的 联会异常 举例
重复 果蝇棒状眼
易位 果蝇花斑眼、人类慢性粒细胞白血病
倒位 果蝇卷翅的形成
提醒　DNA分子上若干基因的缺失或重复(增添)导致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。染色体变异属于细胞水平变异,在光学显微镜下能观察到;基因突变属于分子水平变异,在光学显微镜下观察不到。
(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)对生物性状的影响: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。
考向1　围绕染色体结构变异,考查科学思维
1.(2026·贵州黔南开学考试)研究发现,慢性髓性白血病(CML)患者体内9号染色体与22号染色体发生片段互换,导致9号染色体上的ABL基因与22号染色体上的BCR基因连接,形成融合基因BCR-ABL(如图)。该融合基因的表达产物具有持续活化的酪氨酸激酶活性,引起ABL基因过量表达,进而造成造血干细胞增殖失控,最终在骨髓中大量积累恶性增殖的白细胞。下列相关叙述正确的是(　　)
A.上述变异会导致染色体上基因的排列顺序发生改变
B.9号和22号染色体间的片段互换属于基因重组
C.图示中的9号染色体上的ABL基因属于抑癌基因
D.ABL过量表达可能会导致造血干细胞的细胞周期延长
【答案】 A
【解析】 9号染色体与22号染色体发生片段互换,属于染色体结构变异中的易位,这种变异会导致染色体上基因的排列顺序发生改变;基因重组包括同源染色体上的非姐妹染色单体之间互换和非同源染色体上非等位基因的自由组合,而9号和22号染色体属于非同源染色体,它们之间的片段互换属于染色体结构变异中的易位,并非基因重组;抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖,或者促进细胞凋亡,而ABL基因过量表达会造成造血干细胞增殖失控,所以ABL基因不属于抑癌基因;ABL过量表达会造成造血干细胞增殖失控,恶性增殖的细胞其细胞周期会缩短。
1.染色体易位与基因重组(互换型)的区别
项目 易位 互换
范围 非同源染色体之间 同源染色体非姐妹染色单体之间
交换 基因 非等位基因 等位基因
图示
2.染色体间的易位可分为单向易位和相互易位。前者指一条染色体的某一片段转移到了另一条染色体上,而后者则指两条染色体间相互交换了片段,较为常见。如图为两种易位发生后在四分体时期的染色体联会情况:
(1)单向易位。
(2)相互易位(平衡易位)。
2.(2025·江西上饶二模)某精原细胞同源染色体中的一条发生倒位,如图甲。减数分裂过程中,由于染色体倒位,同源染色体联会时会形成倒位环,此时经常伴随同源染色体的互换,如图乙。完成分裂后,若配子中出现染色体片段缺失,染色体上增加某个相同片段,则不能存活,而出现倒位的配子能存活。下列叙述正确的是(　　)
A.图甲发生了①至③区段的倒位
B.图乙细胞中Ⅱ和Ⅲ发生互换
C.该精原细胞减数分裂时染色体有片段缺失
D.该精原细胞共产生了3种类型的可育雄配子
【答案】 C
【解析】 由图甲可知,是bcd发生了倒位,因此是①到④区段发生倒位;由图乙可知,细胞中染色单体Ⅱ和Ⅳ发生了互换;由题干可知,配子中出现染色体片段缺失或重复,则不能存活,出现倒位的配子能存活,经过倒位后互换,可能会形成四个配子为ABCDE(正常)、adcbe(倒位但能存活)、ABcda(缺失了e,不能存活)、ebCDE(缺失了A,不能存活),因此该精原细胞共产生了2种类型的可育雄配子。
考点二　染色体数目变异　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.染色体数目的变异
(1)类型及实例。
(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。
④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。
2.单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
发育 起点 配子 一般为 受精卵 一般为受精卵
植株 特点 植株弱小, 高度不育 正常可育 茎秆粗壮,叶片、果实和种子较大,营养物质含量有所增加
染色 体组 一至多个 两个 三个或三个以上
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 自然界中,几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体,如玉米、水稻等 多倍体在植物中很常见,在动物中极少见,如香蕉是三倍体植物
(必修2 P89正文)单倍体不都是(填“都是”或“不都是”)高度不育的,理由是由二倍体的配子发育成的单倍体表现为高度不育;多倍体的配子若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,能产生可育的后代。
3.低温诱导植物细胞染色体数目的变化
(1)实验原理。
用低温处理植物的分生组织细胞,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,植物细胞的染色体数目发生变化。
(2)实验步骤。
(3)实验现象: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。
(4)实验中的试剂及其作用。
考向2　结合染色体组与单倍体、二倍体和多倍体,考查科学思维
3.对于下图所示细胞中所含的染色体,下列叙述正确的是(　　)
A.图a含有2个染色体组,图b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单倍体
【答案】 C
【解析】 由题图可知,图a含有4个染色体组,图b含有3个染色体组;图b含有3个染色体组,如果图b表示体细胞,则该生物可能是三倍体,也可能是单倍体;图c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;图d含有1个染色体组,可能是由卵细胞发育而来的单倍体,也可能是由精子发育而来的单倍体。
判定染色体组的三种方法
(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。如雌果蝇体细胞中有8条染色体,分为4种形态,则染色体组的数目为2。
考向3　结合染色体数目变异,考查科学思维
4.(2025·湖南长沙模拟)二倍体生物体细胞中某对同源染色体少一条的个体称为单体(2n-1)。玉米(2n=20)的各种单体的配子育性及结实率与二倍体的相同,现发现一株野生型玉米的隐性突变体,为确定其突变基因在染色体上的位置,研究人员构建了一系列缺少不同染色体的野生型玉米单体,分别与该隐性突变体杂交,留种并单独种植。下列分析错误的是(　　)
A.玉米单体在减数分裂Ⅰ的过程中,可观察到10对四分体
B.单体产生的原因可能是减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离
C.可构建10种野生型玉米单体并测交来确定突变基因的位置
D.若突变基因位于缺失的染色体上,则杂交子代有2种表型
【答案】 A
【解析】 玉米单体在减数分裂Ⅰ时,由于某对同源染色体缺失一条,无法形成四分体,因此只能观察到9对四分体;单体产生的原因可能是减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离,导致形成n-1的配子,与正常配子结合后形成2n-1个体;玉米有10对同源染色体,需构建10种缺失不同染色体的野生型玉米单体进行测交,通过子代表型确定突变基因位置;设相关基因为A/a,若突变基因位于缺失染色体上,野生型单体(AO)与隐性突变体(aa)杂交,子代基因型为Aa(显性)和Oa(隐性),表型比例为1∶1。
5.(2025·山东卷,22节选)某二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,该植物有2条蓝色素合成途径。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素。已知基因a和基因b不编码蛋白质,无蓝色素时植物的花为白花。相关杂交实验及结果如下表所示,不考虑其他突变和染色体互换;各配子和个体活力相同。
组别 亲本杂 交组合 F1 F2
实验一 甲(白花植株)×乙(白花植株) 全为蓝花 植株 蓝花植株∶ 白花植株= 10∶6
实验二 AaBb(诱变)()×aabb(♀) 发现1株三体蓝花植株,该三体仅基因A或a所在染色体多了1条
(1)据实验一分析,等位基因A、a和B、b的遗传　　　　(填“符合”或“不符合”)自由组合定律。实验一的F2中,蓝花植株纯合体的占比为　 。
(2)已知实验二中被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离。实验二中的F1三体蓝花植株的3种可能的基因型为AAaBb、　　　　　　。请通过1次杂交实验,探究被诱变亲本染色体不分离发生的时期。已知三体细胞减数分裂时,任意2条同源染色体可正常联会并分离,另1条同源染色体随机移向细胞任一极。
实验方案:　　　　(填标号),统计子代表型及比例。
①三体蓝花植株自交　②三体蓝花植株与基因型为aabb的植株测交
预期结果:若　 , 则染色体不分离发生在减数分裂Ⅰ;否则,发生在减数分裂Ⅱ。
【答案】 (1)符合　1/8
(2)AaaBb、aaabb　①　子代蓝花植株∶白花植株=5∶3
【解析】 (1)实验一,亲本甲白花植株和乙白花植株杂交,子一代均为蓝花植株,蓝花植株自交,子二代蓝花植株∶白花植株=10∶6,为9∶3∶3∶1的变式,且已知该二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,因此等位基因A、a和B、b的遗传符合自由组合定律。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素,说明A　B　和aabb表现为蓝花,A　bb和aaB　表现为白花,蓝花植株纯合体为AABB和aabb,分别占1/16,因此蓝花植株纯合体的占比为2/16=1/8。
(2)已知该三体蓝花植株仅基因A或a所在染色体多了1条,且被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离,同时含A、B个体或同时不含A、B个体表现为蓝花,可能的原因是减数第一次分裂含A和a的同源染色体未分离,产生AaB的雄配子,与母本产生的ab配子结合形成AaaBb蓝花植株;也可能是减数第一次分裂正常,减数第二次分裂含A的姐妹染色单体分离后移向同一极,从而产生AAB的雄配子,与母本产生的ab配子结合形成AAaBb的蓝花植株;也可能是减数第二次分裂后期,含a的姐妹染色单体分离后移向同一极,产生aab的雄配子,与母本产生的ab配子结合形成aaabb的蓝花植株。减数第一次分裂异常产生的三体蓝花植株的基因型为AaaBb,减数第二次分裂异常产生的三体蓝花植株的基因型为AAaBb或aaabb,无论自交还是测交,若子代都只有蓝花植株,则该蓝花植株基因型为aaabb,因此需要区分蓝花植株的基因型是AaaBb还是AAaBb。若进行测交,基因型为AaaBb的个体进行测交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,Aaa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶Aa∶aa=1∶2∶2∶1,测交后代含A的个体和不含A的个体比值为1∶1,再考虑B、b基因,测交的结果是Bb∶bb=1∶1,因此子代蓝花植株∶白花植株=1∶1;基因型为AAaBb的个体进行测交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,AAa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶AA∶Aa=2∶1∶1∶2,测交后代含A的个体和不含A的个体比值为5∶1,再考虑B、b基因,测交的结果是Bb∶bb=1∶1,因此子代蓝花植株∶白花植株=1∶1,两种基因型的个体测交结果相同,无法进行判断。若进行自交,基因型为AaaBb的个体进行自交,利用单独分析方法求解,先考虑A、a基因,Aaa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶Aa∶aa=1∶2∶2∶1,含A的配子∶不含A的配子=1∶1,自交后代含A的个体和不含A的个体比值为3∶1,再考虑B、b基因,自交的结果是BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,因此子代蓝花植株∶白花植株=5∶3;基因型为AAaBb的个体进行自交,利用单独分析方法求解,先考虑A、a基因,AAa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶AA∶Aa=2∶1∶1∶2,含A的配子∶不含A的配子=5∶1,自交后代含A的个体和不含A的个体比值为35∶1,再考虑B、b基因,自交的结果是BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,因此子代蓝花植株∶白花植株=(35×3+1)∶(35+3)=53∶19,两种三体蓝花植株自交子代表型及比例不同,可以判断染色体分离异常发生的时期。
考点三　多倍体育种和单倍体育种　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.多倍体育种
2.单倍体育种
提醒　(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,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
【情境·思维·深析】
　三倍体无子西瓜的培育过程如图:
(1)要用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖,原因是西瓜幼苗的芽尖有丝分裂旺盛,用秋水仙素处理可以导致细胞内染色体数目加倍,从而得到四倍体植株。
(2)用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目加倍,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。
(3)两次传粉各有什么作用
【提示】 第一次传粉可以杂交获得三倍体种子;第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。
(4)三倍体西瓜无子的原因:三倍体西瓜在减数分裂过程中,由于染色体联会紊乱,不能产生正常配子。
(5)无子西瓜每年都要制种,很麻烦,有没有别的替代方法
【提示】 方法一:进行无性生殖,将三倍体植株进行组织培养获取大量的组培苗,再进行移栽。
方法二:利用生长素或生长素类调节剂处理二倍体植株未传粉的雌蕊,以促进子房发育成无种子的果实,同时,在花期全时段要进行套袋处理,以避免传粉。
(6)二倍体西瓜与四倍体西瓜是同一物种吗 说明理由。
【提示】 不是,二者杂交的后代不可育。
考向4　分析单倍体育种与多倍体育种的应用,考查科学思维
6.(2024·北京卷,7)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.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
【答案】 A
【解析】 通过显微照片可知,该细胞包括14个四分体,7条单个染色体,由于每个四分体是1对同源染色体,所以14个四分体是28条染色体,再加上7条单个染色体,该细胞共有35条染色体,题图为F1花粉母细胞减数分裂时染色体显微照片,由图中含有四分体可知,该细胞正处于减数分裂Ⅰ前期,此时染色体数目应与F1体细胞中染色体数目相同,故F1体细胞中染色体数目是35条;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,二者有性杂交所得F1体细胞中有5个染色体组,因此F1含有不成对的染色体,同源染色体联会时,可能会出现联会紊乱无法形成正常配子,故F1的育性低于亲本;由题干信息可知,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。
7.(2025·湖北孝感模拟)香水稻具有香味浓郁(DD)、高产(EE)等优良性状,但是不抗除草剂(gg),已知三对性状独立遗传,为培育香味浓郁、高产、抗除草剂(DDEEGG)的优良品种,研究者设计了如图所示的育种流程。下列叙述正确的是(　　)
A.①过程产生的G与g的本质区别是基因中的核糖核苷酸排列顺序不同
B.②过程获得幼苗常用的方法是花药离体培养,花药离体培养的原理是细胞增殖与分化
C.③过程用秋水仙素处理,使着丝粒不分裂导致染色体数目加倍
D.⑤过程最简便的方法是让其自交,观察后代是否发生性状分离
【答案】 D
【解析】 G与g是等位基因,它们的本质区别是基因中的脱氧核苷酸排列顺序不同;②过程获得幼苗常用的方法是花药离体培养,花药离体培养的原理是植物细胞的全能性;③过程用秋水仙素处理,秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成,使染色体不能移向细胞两极,从而导致染色体数目加倍;⑤过程筛选出稳定遗传的品种,最简便的方法是让其自交,通过观察后代是否发生性状分离进行筛选。
1.(2025·河南卷,13)植物细胞质雄性不育由线粒体基因控制,可被核恢复基因恢复育性。现有甲(雄性不育株,38条染色体)和乙(可育株,39条染色体)两份油菜。甲与正常油菜(38条染色体)杂交后代均为雄性不育,甲与乙杂交后代中可育株∶雄性不育株=1∶1,可育株均为39条染色体。下列推断错误的是(　　)
A.正常油菜的初级卵母细胞中着丝粒数与核DNA分子数不等
B.甲乙杂交后代的可育株含细胞质雄性不育基因和核恢复基因
C.乙经单倍体育种获得的40条染色体植株与甲杂交,F1均可育
D.乙的次级精母细胞与初级精母细胞中的核恢复基因数目不等
【答案】 D
【解析】 正常油菜有38条染色体,正常油菜的初级卵母细胞中着丝粒数=染色体数=38个,经过间期复制,核DNA分子数有76个;甲与正常油菜杂交后代均为雄性不育,说明甲含细胞质雄性不育基因,甲、乙杂交,甲只能作母本提供卵细胞,因此后代均含细胞质雄性不育基因,后代中可育株∶雄性不育株=1∶1,可育株均为39条染色体,可知可育株含核恢复基因;乙为可育株,含39条染色体,配子有两种,分别含19和20条染色体,含20条染色体的配子中含核恢复基因,故经单倍体育种获得的40条染色体植株与甲杂交,F1均可育;乙的初级精母细胞中的核恢复基因有2个,次级精母细胞中的核恢复基因数目为0个或2个,故乙的次级精母细胞与初级精母细胞中的核恢复基因数目可能相等。
2.(2024·浙江6月选考,2)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(　　)
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
【答案】 C
【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状,该变异属于染色体结构变异中的重复。
3.(2024·安徽卷,10)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(　　)
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
【答案】 C
【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,子代为具优良性状且抗稻瘟病的杂合子(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、但不一定能保留甲的优良性状,①错误;将甲与乙杂交,F1与甲回交,F2中的抗稻瘟病植株与甲再次回交,依次重复多代,可得到具许多优良性状的纯合品种,但抗稻瘟病植株为杂合子,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甲自身优良性状的纯合新品种,②正确;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具有甲的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,不能保证能保留甲的优良性状,③错误;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,则抗稻瘟病性状相当于杂合,对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正确。
4.(2023·湖北卷,16)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(　　)
　　　　
A B
　　　　
C D
【答案】 B
【解析】 果蝇体内存在两条Ⅱ号染色体,一条发生倒位,另一条没有发生倒位,发生倒位的染色体在间期进行DNA复制时,产生的另一条姐妹染色单体的相应区段也是倒位区段,两条姐妹染色单体上探针识别的区段都位于着丝粒两侧,而不发生倒位的另一条染色体的姐妹染色单体上探针识别的区段都位于着丝粒的同一侧。
(时间:30分钟)　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.(2025·北京期末)在果蝇发育早期,X射线照射可诱发染色体倒位,使控制红色素合成的R基因从染色质浓缩程度低的区域更换到浓缩程度高的区域,导致眼睛呈现红白嵌合的花斑。下列叙述错误的是(　　)
A.该过程中染色体发生了断裂和重接
B.更换位置后的R基因碱基序列发生变化
C.果蝇部分细胞发生了染色体倒位
D.花斑眼表型是R基因表达程度差异所致
【答案】 B
【解析】 由题意可知,X射线可诱发染色体倒位,该过程中染色体发生了断裂和重接;更换位置后的R基因碱基序列不发生变化,只是基因的相对位置发生变化;果蝇部分细胞发生了染色体倒位,所以眼睛呈现红白嵌合的花斑;R基因从染色质浓缩程度低的区域更换到浓缩程度高的区域后,其表达可能因染色质结构紧密程度不同而有差异。
2.(2025·河南南阳模拟)蝗虫细胞中一对同源染色体(A1和A2)配对的情况如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.观察材料可能取自蝗虫的肠上皮细胞
B.此时这对同源染色体排列在细胞板两侧
C.图示异常情况是染色体片段缺失引起的
D.该变异改变了遗传信息,增加了配子的多样性
【答案】 D
【解析】 根据题意可知,蝗虫细胞中一对同源染色体正在配对,所以该细胞正在进行减数分裂,取材不可能来自蝗虫的肠上皮细胞;根据题意可知,蝗虫细胞中一对同源染色体正在配对,处于减数分裂Ⅰ前期,动物细胞没有细胞板,减数分裂Ⅰ中期同源染色体排列在赤道板两侧;图示出现异常情况可能是染色体片段缺失引起的,也可能是染色体片段重复导致的;同源染色体正在配对,图示出现异常情况属于染色体变异,该变异改变了遗传信息,增加了配子的多样性。
3.(2025·山东泰安模拟)图中字母代表正常细胞中所含有的基因,下列说法错误的是(　　)
A.①可以表示经过秋水仙素处理后四倍体西瓜体细胞的基因组成
B.②可以表示果蝇体细胞的基因组成
C.③可以表示21三体综合征患者体细胞的基因组成
D.④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成
【答案】 A
【解析】 秋水仙素处理后的结果为染色体数目加倍,基因数目也加倍,而且基因至少两两相同,而图①细胞的基因型为AAAa,不能表示经秋水仙素处理后的细胞的基因组成;②细胞中含有两对基因,可表示细胞中含有2个染色体组,所以可以表示果蝇体细胞的基因组成;21三体综合征患者多出1条第21号染色体,③可以表示其体细胞的基因组成,此时基因A在21号染色体上;雄性蜜蜂是由未受精的卵细胞发育而来,属于单倍体,只含有一个染色体组,所以④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成。
4.(2025·江苏徐州二模)下列有关“低温诱导植物染色体数目加倍”实验的叙述,错误的是(　　)
A.低温处理的根尖需要先用卡诺氏液固定细胞的形态
B.显微镜下可观察到部分细胞的染色体数目加倍
C.低温处理导致染色体数目加倍的原理与秋水仙素不同
D.若解离时间过短可能会导致细胞相互重叠而影响观察
【答案】 C
【解析】 低温与秋水仙素的作用原理相同,均为抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞的两极。
5.(2025·云南曲靖月考)某二倍体雌雄同株的植物,紫花对白花为显性(分别由基因A和a控制),现用纯合紫花和白花杂交,子代中出现了甲、乙两株基因型为AAa的可育紫花植株。研究人员让甲与白花植株杂交,让乙自交,后代紫花与白花的分离比均为3∶1。甲、乙两植株产生过程中所发生的变异类型分别是(　　)
A.个别染色体数量变异,染色体片段易位
B.染色体片段易位,染色体片段重复
C.个别染色体数量变异,染色体片段重复
D.染色体片段易位,个别染色体数量变异
【答案】 B　
【解析】 如果是个别染色体数量变异导致的,则AAa产生A、Aa、AA、a四种配子的比例为2∶2∶1∶1,若与白花植株杂交,后代紫花与白花的比例为5∶1,若自交,后代紫花与白花的比例为35∶1。如果是染色体片段重复,则AAa产生AA、a两种配子的比例为1∶1,若与白花植株杂交,后代紫花与白花的比例为1∶1,若自交,后代紫花与白花的比例为3∶1。如果是染色体片段易位,则AAa产生A、Aa、AA、a四种配子的比例为1∶1∶1∶1,若与白花植株杂交,后代紫花与白花的比例为3∶1,若自交,后代紫花与白花的比例为15∶1。甲与白花植株杂交,后代紫花与白花的分离比为3∶1,甲植株产生过程发生的变异类型为染色体片段易位;乙自交后代紫花与白花的分离比为3∶1,乙植株产生过程中的变异类型为染色体片段重复。
6.(2025·云南昆明模拟)西瓜可消暑解渴,深受人们喜爱。如图是新品种西瓜的两种培育过程,A～I为相关过程。下列叙述正确的是(　　)
A.A和I过程可用秋水仙素处理,抑制纺锤体的形成
B.D和E过程都需要人工授粉,两次授粉目的相同
C.G过程中雌雄配子结合发生了基因重组
D.无子西瓜与二倍体西瓜属于不同的物种
【答案】 A
【解析】 D过程中的人工授粉是为了通过受精作用得到三倍体,E过程中的人工授粉是为了刺激三倍体植株的子房发育成果实;基因重组可发生在减数分裂过程中,G过程中雌雄配子的结合不会发生基因重组;无子西瓜为三倍体,其原始生殖细胞中含有三个染色体组,减数分裂时联会紊乱,不能形成可育的配子,因此无子西瓜不是一个新物种。
7.(2024·黑吉辽卷,15)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(　　)
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
【答案】 C
【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;植物可进行无性繁殖,可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;Gggg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含有2或0个G基因;若同源染色体两两联会,GGgg个体自交,GGgg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。
8.(2025·河南郑州二模)蕲艾为异源四倍体,其染色体组成如图1。两条超长10号染色体上的基因可以和8、9号染色体上的基因一一对应,推测蕲艾早期蒿属祖先为正常的二倍体(2n=18),后经染色体变异得到另一类蒿属祖先,两类蒿属祖先异源杂交后的品系经染色体加倍后形成四倍体,其形成机制如图2。下列相关叙述错误的是(　　)
A.蕲艾形成过程中既有染色体结构变异,也有染色体数目变异
B.图2中①为16
C.图1中10号染色体的形成发生在异源杂交之后
D.图2中品种乙在减数分裂过程中可形成17个四分体
【答案】 C
【解析】 蕲艾为异源四倍体,其含有两条超长的10号染色体,且上面的基因可以和8、9号染色体上的基因一一对应,推测10号染色体是变异蒿属祖先的8、9号两条染色体连接而成的产物,因此蕲艾形成过程中既有染色体结构变异,也有染色体数目变异;根据品种甲含有两个染色体组,17条染色体,而早期蒿属祖先2n=18,产生的配子中含有9条染色体,可知变异蒿属祖先产生的配子应含17-9=8(条)染色体,故变异蒿属祖先的染色体数2n=16,即图2中①为16;图1中10号染色体是变异蒿属祖先的8、9号两条染色体连接而成的产物,这种变异发生在异源杂交之前,才会保证子代细胞内出现两条这样的10号染色体;图2中品种乙含有早期蒿属祖先的两个染色体组和变异蒿属祖先的两个染色体组,品种乙在减数分裂过程中可以形成9+8=17(个)四分体。
9.(2025·陕西榆林三模)普通小麦为六倍体(6n=42),记为42W,长穗偃麦草为二倍体(2n=14),记为14E。在没有同源染色体时,减数分裂过程中E染色体随机进入细胞一极。长穗偃麦草含有抗病、高产等基因,小麦育种专家欲将长穗偃麦草的抗病、高产基因转移到普通小麦细胞中,进行了如下图所示的杂交育种过程,最终培育成符合预期目标的“小麦二体异附加系”新品种戊。下列相关说法错误的是(　　)
A.该育种方法依据的变异原理有基因重组和染色体数目变异
B.①过程可用低温或秋水仙素处理F1幼苗
C.甲植株的细胞减数分裂过程中可以观察到28个四分体
D.丁自交产生的子代中,含有2条来自长穗偃麦草的染色体的戊占1/3
【答案】 D
【解析】 该育种需进行杂交和秋水仙素处理,故依据的原理有基因重组和染色体数目变异;甲品系是在F1的基础上获得的多倍体,因此①过程需要用秋水仙素或低温处理F1幼苗,原理是秋水仙素或低温抑制纺锤体的形成,使细胞染色体数目加倍;甲为异源八倍体,来自普通小麦的42W可形成21个四分体,来自长穗偃麦草的14E可形成7个四分体,共28个四分体;丁体细胞中含有1条长穗偃麦草染色体,丁产生的配子的染色体组成及比例为21W+0E∶21W+1E=1∶1,因此丁自交所得子代植株的染色体组成及比例为(42W+2E)∶(42W+1E)∶(42W+0E)=1∶2∶1,故自交子代中含有2条来自长穗偃麦草的染色体的戊占1/4。
10.植物三体(2n+1)是遗传学研究中非常重要的非整倍体材料,常用于基因定位。三体细胞减数分裂时,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞的一极。某黄豆突变株表现为黄叶(ee),为进行E/e基因的染色体定位,研究人员用该突变株作父本,分别与不同的三体(3号染色体三体和7号染色体三体)绿叶纯合植株杂交,再选择F1中的三体与黄叶植株杂交得F2,部分研究结果如下(不考虑致死情况):
杂交一:突变株()×3三体(♀)→F1,F1中三体×黄叶→F2黄叶(21),绿叶(110)
杂交二:突变株()×7三体(♀)→F1,F1中三体×黄叶→F2黄叶(115),绿叶(120)
以下说法错误的是(　　)
A.突变株基因e位于3号染色体上
B.F1出现三体的概率为1/2
C.F1中的3三体减数分裂能产生两种不同基因型的配子,比例为1∶1
D.三体绿叶纯合植株的基因型为EEE或EE
【答案】 C
【解析】 假设突变株基因e位于3号染色体上,突变株()×3三体(♀),突变株的基因型为ee,三体绿叶纯合植株的基因型为EEE,F1的基因型为EEe、Ee,F1中三体(EEe)与黄叶(ee)进行杂交,F1中三体产生的配子及比例为E∶Ee∶EE∶e=2∶2∶1∶1,F2的基因型及比例为Ee∶Eee∶EEe∶ee=2∶2∶1∶1,表型及比例为黄叶∶绿叶=1∶5。突变株()×7三体(♀),突变株的基因型为ee,三体绿叶纯合植株的基因型为EE,F1的基因型为Ee,F1中三体(Ee)与黄叶(ee)进行杂交,F1中三体产生的配子及比例为E∶e=1∶1,F2的基因型及比例为Ee∶ee=1∶1,表型及比例为黄叶∶绿叶=1∶1。与题意相符,故突变株基因e位于3号染色体上,F1出现三体的概率是1/2;F1中的3三体(EEe)减数分裂能产生四种不同基因型的配子,即E∶Ee∶EE∶e=
2∶2∶1∶1;突变株基因e位于3号染色体上,三体(3号染色体三体和7号染色体三体)绿叶纯合植株基因型分别为EEE或EE。
11.(2025·福建厦门模拟)西瓜是重要的经济作物,随着人们生活水平提高,消费者对西瓜的品质提出了更高要求。无子或少子西瓜由于食用便捷、果肉利用率高,深受广大消费者的欢迎。回答下列问题。
(1)三倍体西瓜存在成苗率低、坐果性差等生产难题,为了适应市场需要,研究人员利用染色体易位品系进行二倍体少子西瓜的研究。将野生型品系a和育性正常的染色体易位系a(6号染色体和10号染色体相互易位)杂交获得染色体易位系杂种一代(F1),过程如图1所示。
注:610表示部分10号染色体片段易位到6号染色体上,106表示部分6号染色体片段易位到10号染色体上。
①F1减数分裂Ⅰ前期,易位染色体和正常染色体联会形成“十字”结构,如图2所示。该结构的染色体存在2种分离方式:邻近式分离和交替式分离。其中邻近式分离产生的配子染色体组成类型有①②、②④、　　　　,交替式分离产生的配子染色体组成类型有　　　　。
②部分染色体缺失是配子败育的直接原因。上述染色体分离方式中只有　　　　式分离产生的配子才能正常发育。F1自交得到F2,F2个体产生的配子中完全可育∶部分败育的比例约为1∶1(只考虑6号、10号染色体),其中配子完全可育的个体染色体组成类型有　　　　　　　(用图2中的序号表示)。
(2)为了进一步发挥染色体易位系培育少子西瓜的优势,研究人员利用一些纯合野生型品系和诱变获得的纯合染色体易位系进行杂交实验,结果如下:
不同野生型品系和染色体易位系杂交
后代F1雄配子育性情况
实验组 P F1雄配 子育性
Ⅰ 野生型品系a×染色体易位系a 48.07%败育
Ⅱ 野生型品系b×染色体易位系b 74.29%败育
Ⅲ 染色体易位系a×染色体易位系b 87.63%败育
注:染色体易位系b的1号染色体和5号染色体相互易位、4号染色体和8号染色体相互易位。
若要进一步提高配子的败育率以获得籽粒更少的二倍体西瓜,请根据实验的结果对筛选易位品系提出合理建议: 　。
【答案】 (1)③④、①③　①④、②③　交替　①①④④、②②③③
(2)通过诱变育种等途径诱导并筛选出染色体相互易位次数更高的易位品系
【解析】 (1)图中显示F1染色体邻近式分离产生的配子染色体组成类型有①②、②④、③④、①③,交替式分离产生的配子染色体组成类型有①④、②③。邻近式分离和交替式分离是易位染色体分离的两种方式,部分染色体缺失是配子败育的直接原因。邻近式分离产生的配子含有重复和缺失染色体,而交替式分离产生的配子染色体组成完整,所以能产生正常配子的是交替式分离,正常配子的染色体组成为①和④、②和③。F1自交得到F2,F2个体产生的配子中完全可育∶部分败育的比例约为1∶1(只考虑6号、10号染色体),其中配子完全可育的个体染色体组成类型有①①④④、②②③③。(2)从实验结果看,染色体易位系a×染色体易位系b杂交产生的F1雄配子败育率最高,说明易位越多,育性越低,所以为了进一步提高配子的败育率以获得籽粒更少的二倍体西瓜,可以通过诱变育种等途径诱导并筛选出染色体相互易位次数更高的易位品系。第29讲　染色体变异
课标 要求 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。
考情 分析 1.染色体数目变异及实验 2025·黑吉辽内蒙古卷,15;2025·江苏卷,12;2025·河南卷,13;2025·浙江6月选考,10;2024·黑吉辽卷,15;2023·江苏卷,10
2.染色体结构变异 2024·山东卷,17;2023·湖北卷,16
3.染色体变异与育种 2024·北京卷,7;2024·安徽卷,10;2023·辽宁卷,2
考点一　染色体结构变异
1.染色体变异
(1)概念:生物体的体细胞或生殖细胞内染色体　　　　或　　　　的变化。
(2)类型:染色体　　　　的变异和染色体　　　　的变异。
2.染色体结构的变异
(1)类型及实例。
类型 图解 显微观察的 联会异常 举例
缺失 果蝇缺刻翅、猫叫综合征　
　 果蝇棒状眼
　 果蝇花斑眼、人类慢性粒细胞白血病
　 果蝇卷翅的形成
提醒　DNA分子上若干基因的缺失或重复(增添)导致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。染色体变异属于细胞水平变异,在光学显微镜下能观察到;基因突变属于分子水平变异,在光学显微镜下观察不到。
(2)结果:染色体结构的改变,会使排列在染色体上的　　　　　　　　发生改变,导致性状的变异。
(3)对生物性状的影响:大多数染色体结构变异对生物体是　 　　　,有的甚至会导致　　　 　　　。
考向1　围绕染色体结构变异,考查科学思维
1.(2026·贵州黔南开学考试)研究发现,慢性髓性白血病(CML)患者体内9号染色体与22号染色体发生片段互换,导致9号染色体上的ABL基因与22号染色体上的BCR基因连接,形成融合基因BCRABL(如图)。该融合基因的表达产物具有持续活化的酪氨酸激酶活性,引起ABL基因过量表达,进而造成造血干细胞增殖失控,最终在骨髓中大量积累恶性增殖的白细胞。下列相关叙述正确的是(　　)
A.上述变异会导致染色体上基因的排列顺序发生改变
B.9号和22号染色体间的片段互换属于基因重组
C.图示中的9号染色体上的ABL基因属于抑癌基因
D.ABL过量表达可能会导致造血干细胞的细胞周期延长
1.染色体易位与基因重组(互换型)的区别
项目 易位 互换
范围 非同源染色体之间 同源染色体非姐妹染色单体之间
交换 基因 非等位基因 等位基因
图示
2.染色体间的易位可分为单向易位和相互易位。前者指一条染色体的某一片段转移到了另一条染色体上,而后者则指两条染色体间相互交换了片段,较为常见。如图为两种易位发生后在四分体时期的染色体联会情况:
(1)单向易位。
(2)相互易位(平衡易位)。
2.(2025·江西上饶二模)某精原细胞同源染色体中的一条发生倒位,如图甲。减数分裂过程中,由于染色体倒位,同源染色体联会时会形成倒位环,此时经常伴随同源染色体的互换,如图乙。完成分裂后,若配子中出现染色体片段缺失,染色体上增加某个相同片段,则不能存活,而出现倒位的配子能存活。下列叙述正确的是(　　)
A.图甲发生了①至③区段的倒位
B.图乙细胞中Ⅱ和Ⅲ发生互换
C.该精原细胞减数分裂时染色体有片段缺失
D.该精原细胞共产生了3种类型的可育雄配子
考点二　染色体数目变异
1.染色体数目的变异
(1)类型及实例。
(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　　　　　　。
②从形态、大小和功能看,一个染色体组中所含的染色体　　　　　　。
③从所含的基因看,一个染色体组中含有控制本物种　　　　　　　　,但不能重复。
④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
　　　　　　　　称为一个染色体组。
2.单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
发育 起点 　　　 一般为 受精卵 一般为受精卵
植株 特点 植株弱小, 　　　 正常可育 　　　　,叶片、果实和种子较大,营养物质含量有所增加
染色 体组 一至多个 两个 三个或三个以上
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 　　　 　　　 秋水仙素处理　　　　　 秋水仙素处理　　　　　　　
举例 蜜蜂 的雄蜂 自然界中,几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体,如玉米、水稻等 多倍体在植物中很常见,在动物中极少见,如香蕉是三倍体植物
(必修2 P89正文)单倍体　　　　(填“都是”或“不都是”)高度不育的,理由是　 　。
3.低温诱导植物细胞染色体数目的变化
(1)实验原理。
用低温处理植物的　　 　　细胞,能够　　 　　　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,植物细胞的染色体数目发生变化。
(2)实验步骤。
(3)实验现象: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。
(4)实验中的试剂及其作用。
考向2　结合染色体组与单倍体、二倍体和多倍体,考查科学思维
3.对于下图所示细胞中所含的染色体,下列叙述正确的是(　　)
A.图a含有2个染色体组,图b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单倍体
判定染色体组的三种方法
(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。如雌果蝇体细胞中有8条染色体,分为4种形态,则染色体组的数目为2。
考向3　结合染色体数目变异,考查科学思维
4.(2025·湖南长沙模拟)二倍体生物体细胞中某对同源染色体少一条的个体称为单体(2n-1)。玉米(2n=20)的各种单体的配子育性及结实率与二倍体的相同,现发现一株野生型玉米的隐性突变体,为确定其突变基因在染色体上的位置,研究人员构建了一系列缺少不同染色体的野生型玉米单体,分别与该隐性突变体杂交,留种并单独种植。下列分析错误的是(　　)
A.玉米单体在减数分裂Ⅰ的过程中,可观察到10对四分体
B.单体产生的原因可能是减数分裂Ⅰ后期同源染色体未分离
C.可构建10种野生型玉米单体并测交来确定突变基因的位置
D.若突变基因位于缺失的染色体上,则杂交子代有2种表型
5.(2025·山东卷,22节选)某二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,该植物有2条蓝色素合成途径。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素。已知基因a和基因b不编码蛋白质,无蓝色素时植物的花为白花。相关杂交实验及结果如下表所示,不考虑其他突变和染色体互换;各配子和个体活力相同。
组别 亲本杂 交组合 F1 F2
实验一 甲(白花植株)×乙(白花植株) 全为蓝花植株 蓝花植株∶ 白花植株=10∶6
实验二 AaBb(诱变)(♂)×aabb(♀) 发现1株三体蓝花植株,该三体仅基因A或a所在染色体多了1条
(1)据实验一分析,等位基因A、a和B、b的遗传　　　　(填“符合”或“不符合”)自由组合定律。实验一的F2中,蓝花植株纯合体的占比为　。
(2)已知实验二中被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离。实验二中的F1三体蓝花植株的3种可能的基因型为AAaBb、　　　　　　。请通过1次杂交实验,探究被诱变亲本染色体不分离发生的时期。已知三体细胞减数分裂时,任意2条同源染色体可正常联会并分离,另1条同源染色体随机移向细胞任一极。
实验方案:　　　　(填标号),统计子代表型及比例。
①三体蓝花植株自交　②三体蓝花植株与基因型为aabb的植株测交
预期结果:若　 , 则染色体不分离发生在减数分裂Ⅰ;否则,发生在减数分裂Ⅱ。
考点三　多倍体育种和单倍体育种
1.多倍体育种
2.单倍体育种
提醒　(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,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
【情境·思维·深析】
　三倍体无子西瓜的培育过程如图:
(1)要用一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖,原因是西瓜幼苗的芽尖　 　旺盛,用秋水仙素处理可以导致细胞内染色体数目加倍,从而得到四倍体植株。
(2)用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目　　　　,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目　　　 　。
(3)两次传粉各有什么作用
(4)三倍体西瓜无子的原因: 　。
(5)无子西瓜每年都要制种,很麻烦,有没有别的替代方法
(6)二倍体西瓜与四倍体西瓜是同一物种吗 说明理由。
考向4　分析单倍体育种与多倍体育种的应用,考查科学思维
6.(2024·北京卷,7)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.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
7.(2025·湖北孝感模拟)香水稻具有香味浓郁(DD)、高产(EE)等优良性状,但是不抗除草剂(gg),已知三对性状独立遗传,为培育香味浓郁、高产、抗除草剂(DDEEGG)的优良品种,研究者设计了如图所示的育种流程。下列叙述正确的是(　　)
A.①过程产生的G与g的本质区别是基因中的核糖核苷酸排列顺序不同
B.②过程获得幼苗常用的方法是花药离体培养,花药离体培养的原理是细胞增殖与分化
C.③过程用秋水仙素处理,使着丝粒不分裂导致染色体数目加倍
D.⑤过程最简便的方法是让其自交,观察后代是否发生性状分离
1.(2025·河南卷,13)植物细胞质雄性不育由线粒体基因控制,可被核恢复基因恢复育性。现有甲(雄性不育株,38条染色体)和乙(可育株,39条染色体)两份油菜。甲与正常油菜(38条染色体)杂交后代均为雄性不育,甲与乙杂交后代中可育株∶雄性不育株=1∶1,可育株均为39条染色体。下列推断错误的是(　　)
A.正常油菜的初级卵母细胞中着丝粒数与核DNA分子数不等
B.甲乙杂交后代的可育株含细胞质雄性不育基因和核恢复基因
C.乙经单倍体育种获得的40条染色体植株与甲杂交,F1均可育
D.乙的次级精母细胞与初级精母细胞中的核恢复基因数目不等
2.(2024·浙江6月选考,2)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(　　)
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
3.(2024·安徽卷,10)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(　　)
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
4.(2023·湖北卷,16)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(　　)
　
A B
　　 　　
C D第29讲　染色体变异
(时间:30分钟)
1.(2025·北京期末)在果蝇发育早期,X射线照射可诱发染色体倒位,使控制红色素合成的R基因从染色质浓缩程度低的区域更换到浓缩程度高的区域,导致眼睛呈现红白嵌合的花斑。下列叙述错误的是(　　)
A.该过程中染色体发生了断裂和重接
B.更换位置后的R基因碱基序列发生变化
C.果蝇部分细胞发生了染色体倒位
D.花斑眼表型是R基因表达程度差异所致
2.(2025·河南南阳模拟)蝗虫细胞中一对同源染色体(A1和A2)配对的情况如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.观察材料可能取自蝗虫的肠上皮细胞
B.此时这对同源染色体排列在细胞板两侧
C.图示异常情况是染色体片段缺失引起的
D.该变异改变了遗传信息,增加了配子的多样性
3.(2025·山东泰安模拟)图中字母代表正常细胞中所含有的基因,下列说法错误的是(　　)
A.①可以表示经过秋水仙素处理后四倍体西瓜体细胞的基因组成
B.②可以表示果蝇体细胞的基因组成
C.③可以表示21三体综合征患者体细胞的基因组成
D.④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成
4.(2025·江苏徐州二模)下列有关“低温诱导植物染色体数目加倍”实验的叙述,错误的是(　　)
A.低温处理的根尖需要先用卡诺氏液固定细胞的形态
B.显微镜下可观察到部分细胞的染色体数目加倍
C.低温处理导致染色体数目加倍的原理与秋水仙素不同
D.若解离时间过短可能会导致细胞相互重叠而影响观察
5.(2025·云南曲靖月考)某二倍体雌雄同株的植物,紫花对白花为显性(分别由基因A和a控制),现用纯合紫花和白花杂交,子代中出现了甲、乙两株基因型为AAa的可育紫花植株。研究人员让甲与白花植株杂交,让乙自交,后代紫花与白花的分离比均为3∶1。甲、乙两植株产生过程中所发生的变异类型分别是(　　)
A.个别染色体数量变异,染色体片段易位
B.染色体片段易位,染色体片段重复
C.个别染色体数量变异,染色体片段重复
D.染色体片段易位,个别染色体数量变异
6.(2025·云南昆明模拟)西瓜可消暑解渴,深受人们喜爱。如图是新品种西瓜的两种培育过程,A~I为相关过程。下列叙述正确的是(　　)
A.A和I过程可用秋水仙素处理,抑制纺锤体的形成
B.D和E过程都需要人工授粉,两次授粉目的相同
C.G过程中雌雄配子结合发生了基因重组
D.无子西瓜与二倍体西瓜属于不同的物种
7.(2024·黑吉辽卷,15)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(　　)
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
8.(2025·河南郑州二模)蕲艾为异源四倍体,其染色体组成如图1。两条超长10号染色体上的基因可以和8、9号染色体上的基因一一对应,推测蕲艾早期蒿属祖先为正常的二倍体(2n=18),后经染色体变异得到另一类蒿属祖先,两类蒿属祖先异源杂交后的品系经染色体加倍后形成四倍体,其形成机制如图2。下列相关叙述错误的是(　　)
A.蕲艾形成过程中既有染色体结构变异,也有染色体数目变异
B.图2中①为16
C.图1中10号染色体的形成发生在异源杂交之后
D.图2中品种乙在减数分裂过程中可形成17个四分体
9.(2025·陕西榆林三模)普通小麦为六倍体(6n=42),记为42W,长穗偃麦草为二倍体(2n=14),记为14E。在没有同源染色体时,减数分裂过程中E染色体随机进入细胞一极。长穗偃麦草含有抗病、高产等基因,小麦育种专家欲将长穗偃麦草的抗病、高产基因转移到普通小麦细胞中,进行了如下图所示的杂交育种过程,最终培育成符合预期目标的“小麦二体异附加系”新品种戊。下列相关说法错误的是(　　)
A.该育种方法依据的变异原理有基因重组和染色体数目变异
B.①过程可用低温或秋水仙素处理F1幼苗
C.甲植株的细胞减数分裂过程中可以观察到28个四分体
D.丁自交产生的子代中,含有2条来自长穗偃麦草的染色体的戊占1/3
10.植物三体(2n+1)是遗传学研究中非常重要的非整倍体材料,常用于基因定位。三体细胞减数分裂时,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞的一极。某黄豆突变株表现为黄叶(ee),为进行E/e基因的染色体定位,研究人员用该突变株作父本,分别与不同的三体(3号染色体三体和7号染色体三体)绿叶纯合植株杂交,再选择F1中的三体与黄叶植株杂交得F2,部分研究结果如下(不考虑致死情况):
杂交一:突变株(♂)×3三体(♀)→F1,F1中三体×黄叶→F2黄叶(21),绿叶(110)
杂交二:突变株(♂)×7三体(♀)→F1,F1中三体×黄叶→F2黄叶(115),绿叶(120)
以下说法错误的是(　　)
A.突变株基因e位于3号染色体上
B.F1出现三体的概率为1/2
C.F1中的3三体减数分裂能产生两种不同基因型的配子,比例为1∶1
D.三体绿叶纯合植株的基因型为EEE或EE
11.(2025·福建厦门模拟)西瓜是重要的经济作物,随着人们生活水平提高,消费者对西瓜的品质提出了更高要求。无子或少子西瓜由于食用便捷、果肉利用率高,深受广大消费者的欢迎。回答下列问题。
(1)三倍体西瓜存在成苗率低、坐果性差等生产难题,为了适应市场需要,研究人员利用染色体易位品系进行二倍体少子西瓜的研究。将野生型品系a和育性正常的染色体易位系a(6号染色体和10号染色体相互易位)杂交获得染色体易位系杂种一代(F1),过程如图1所示。
注:610表示部分10号染色体片段易位到6号染色体上,106表示部分6号染色体片段易位到10号染色体上。
①F1减数分裂Ⅰ前期,易位染色体和正常染色体联会形成“十字”结构,如图2所示。该结构的染色体存在2种分离方式:邻近式分离和交替式分离。其中邻近式分离产生的配子染色体组成类型有①②、②④、　　　　,交替式分离产生的配子染色体组成类型有　　　　　　 。
②部分染色体缺失是配子败育的直接原因。上述染色体分离方式中只有　　　　式分离产生的配子才能正常发育。F1自交得到F2,F2个体产生的配子中完全可育∶部分败育的比例约为1∶1(只考虑6号、10号染色体),其中配子完全可育的个体染色体组成类型有　　　　　　　
(用图2中的序号表示)。
(2)为了进一步发挥染色体易位系培育少子西瓜的优势,研究人员利用一些纯合野生型品系和诱变获得的纯合染色体易位系进行杂交实验,结果如下:
不同野生型品系和染色体易位系杂交
后代F1雄配子育性情况
实验组 P F1雄配子育性
Ⅰ 野生型品系a×染色体易位系a 48.07%败育
Ⅱ 野生型品系b×染色体易位系b 74.29%败育
Ⅲ 染色体易位系a×染色体易位系b 87.63%败育
注:染色体易位系b的1号染色体和5号染色体相互易位、4号染色体和8号染色体相互易位。
若要进一步提高配子的败育率以获得籽粒更少的二倍体西瓜,请根据实验的结果对筛选易位品系提出合理建议:
　　　　　　　　 　。 第29讲　染色体变异
(时间:30分钟)　　 　　
1.(2025·北京期末)在果蝇发育早期,X射线照射可诱发染色体倒位,使控制红色素合成的R基因从染色质浓缩程度低的区域更换到浓缩程度高的区域,导致眼睛呈现红白嵌合的花斑。下列叙述错误的是(　　)
A.该过程中染色体发生了断裂和重接
B.更换位置后的R基因碱基序列发生变化
C.果蝇部分细胞发生了染色体倒位
D.花斑眼表型是R基因表达程度差异所致
【答案】 B
【解析】 由题意可知,X射线可诱发染色体倒位,该过程中染色体发生了断裂和重接;更换位置后的R基因碱基序列不发生变化,只是基因的相对位置发生变化;果蝇部分细胞发生了染色体倒位,所以眼睛呈现红白嵌合的花斑;R基因从染色质浓缩程度低的区域更换到浓缩程度高的区域后,其表达可能因染色质结构紧密程度不同而有差异。
2.(2025·河南南阳模拟)蝗虫细胞中一对同源染色体(A1和A2)配对的情况如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.观察材料可能取自蝗虫的肠上皮细胞
B.此时这对同源染色体排列在细胞板两侧
C.图示异常情况是染色体片段缺失引起的
D.该变异改变了遗传信息,增加了配子的多样性
【答案】 D
【解析】 根据题意可知,蝗虫细胞中一对同源染色体正在配对,所以该细胞正在进行减数分裂,取材不可能来自蝗虫的肠上皮细胞;根据题意可知,蝗虫细胞中一对同源染色体正在配对,处于减数分裂Ⅰ前期,动物细胞没有细胞板,减数分裂Ⅰ中期同源染色体排列在赤道板两侧;图示出现异常情况可能是染色体片段缺失引起的,也可能是染色体片段重复导致的;同源染色体正在配对,图示出现异常情况属于染色体变异,该变异改变了遗传信息,增加了配子的多样性。
3.(2025·山东泰安模拟)图中字母代表正常细胞中所含有的基因,下列说法错误的是(　　)
A.①可以表示经过秋水仙素处理后四倍体西瓜体细胞的基因组成
B.②可以表示果蝇体细胞的基因组成
C.③可以表示21三体综合征患者体细胞的基因组成
D.④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成
【答案】 A
【解析】 秋水仙素处理后的结果为染色体数目加倍,基因数目也加倍,而且基因至少两两相同,而图①细胞的基因型为AAAa,不能表示经秋水仙素处理后的细胞的基因组成;②细胞中含有两对基因,可表示细胞中含有2个染色体组,所以可以表示果蝇体细胞的基因组成;21三体综合征患者多出1条第21号染色体,③可以表示其体细胞的基因组成,此时基因A在21号染色体上;雄性蜜蜂是由未受精的卵细胞发育而来,属于单倍体,只含有一个染色体组,所以④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成。
4.(2025·江苏徐州二模)下列有关“低温诱导植物染色体数目加倍”实验的叙述,错误的是(　　)
A.低温处理的根尖需要先用卡诺氏液固定细胞的形态
B.显微镜下可观察到部分细胞的染色体数目加倍
C.低温处理导致染色体数目加倍的原理与秋水仙素不同
D.若解离时间过短可能会导致细胞相互重叠而影响观察
【答案】 C
【解析】 低温与秋水仙素的作用原理相同,均为抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞的两极。
5.(2025·云南曲靖月考)某二倍体雌雄同株的植物,紫花对白花为显性(分别由基因A和a控制),现用纯合紫花和白花杂交,子代中出现了甲、乙两株基因型为AAa的可育紫花植株。研究人员让甲与白花植株杂交,让乙自交,后代紫花与白花的分离比均为3∶1。甲、乙两植株产生过程中所发生的变异类型分别是(　　)
A.个别染色体数量变异,染色体片段易位
B.染色体片段易位,染色体片段重复
C.个别染色体数量变异,染色体片段重复
D.染色体片段易位,个别染色体数量变异
【答案】 B　
【解析】 如果是个别染色体数量变异导致的,则AAa产生A、Aa、AA、a四种配子的比例为2∶2∶1∶1,若与白花植株杂交,后代紫花与白花的比例为5∶1,若自交,后代紫花与白花的比例为35∶1。如果是染色体片段重复,则AAa产生AA、a两种配子的比例为1∶1,若与白花植株杂交,后代紫花与白花的比例为1∶1,若自交,后代紫花与白花的比例为3∶1。如果是染色体片段易位,则AAa产生A、Aa、AA、a四种配子的比例为1∶1∶1∶1,若与白花植株杂交,后代紫花与白花的比例为3∶1,若自交,后代紫花与白花的比例为15∶1。甲与白花植株杂交,后代紫花与白花的分离比为3∶1,甲植株产生过程发生的变异类型为染色体片段易位;乙自交后代紫花与白花的分离比为3∶1,乙植株产生过程中的变异类型为染色体片段重复。
6.(2025·云南昆明模拟)西瓜可消暑解渴,深受人们喜爱。如图是新品种西瓜的两种培育过程,A～I为相关过程。下列叙述正确的是(　　)
A.A和I过程可用秋水仙素处理,抑制纺锤体的形成
B.D和E过程都需要人工授粉,两次授粉目的相同
C.G过程中雌雄配子结合发生了基因重组
D.无子西瓜与二倍体西瓜属于不同的物种
【答案】 A
【解析】 D过程中的人工授粉是为了通过受精作用得到三倍体,E过程中的人工授粉是为了刺激三倍体植株的子房发育成果实;基因重组可发生在减数分裂过程中,G过程中雌雄配子的结合不会发生基因重组;无子西瓜为三倍体,其原始生殖细胞中含有三个染色体组,减数分裂时联会紊乱,不能形成可育的配子,因此无子西瓜不是一个新物种。
7.(2024·黑吉辽卷,15)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(　　)
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
【答案】 C
【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;植物可进行无性繁殖,可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;Gggg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含有2或0个G基因;若同源染色体两两联会,GGgg个体自交,GGgg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。
8.(2025·河南郑州二模)蕲艾为异源四倍体,其染色体组成如图1。两条超长10号染色体上的基因可以和8、9号染色体上的基因一一对应,推测蕲艾早期蒿属祖先为正常的二倍体(2n=18),后经染色体变异得到另一类蒿属祖先,两类蒿属祖先异源杂交后的品系经染色体加倍后形成四倍体,其形成机制如图2。下列相关叙述错误的是(　　)
A.蕲艾形成过程中既有染色体结构变异,也有染色体数目变异
B.图2中①为16
C.图1中10号染色体的形成发生在异源杂交之后
D.图2中品种乙在减数分裂过程中可形成17个四分体
【答案】 C
【解析】 蕲艾为异源四倍体,其含有两条超长的10号染色体,且上面的基因可以和8、9号染色体上的基因一一对应,推测10号染色体是变异蒿属祖先的8、9号两条染色体连接而成的产物,因此蕲艾形成过程中既有染色体结构变异,也有染色体数目变异;根据品种甲含有两个染色体组,17条染色体,而早期蒿属祖先2n=18,产生的配子中含有9条染色体,可知变异蒿属祖先产生的配子应含17-9=8(条)染色体,故变异蒿属祖先的染色体数2n=16,即图2中①为16;图1中10号染色体是变异蒿属祖先的8、9号两条染色体连接而成的产物,这种变异发生在异源杂交之前,才会保证子代细胞内出现两条这样的10号染色体;图2中品种乙含有早期蒿属祖先的两个染色体组和变异蒿属祖先的两个染色体组,品种乙在减数分裂过程中可以形成9+8=17(个)四分体。
9.(2025·陕西榆林三模)普通小麦为六倍体(6n=42),记为42W,长穗偃麦草为二倍体(2n=14),记为14E。在没有同源染色体时,减数分裂过程中E染色体随机进入细胞一极。长穗偃麦草含有抗病、高产等基因,小麦育种专家欲将长穗偃麦草的抗病、高产基因转移到普通小麦细胞中,进行了如下图所示的杂交育种过程,最终培育成符合预期目标的“小麦二体异附加系”新品种戊。下列相关说法错误的是(　　)
A.该育种方法依据的变异原理有基因重组和染色体数目变异
B.①过程可用低温或秋水仙素处理F1幼苗
C.甲植株的细胞减数分裂过程中可以观察到28个四分体
D.丁自交产生的子代中,含有2条来自长穗偃麦草的染色体的戊占1/3
【答案】 D
【解析】 该育种需进行杂交和秋水仙素处理,故依据的原理有基因重组和染色体数目变异;甲品系是在F1的基础上获得的多倍体,因此①过程需要用秋水仙素或低温处理F1幼苗,原理是秋水仙素或低温抑制纺锤体的形成,使细胞染色体数目加倍;甲为异源八倍体,来自普通小麦的42W可形成21个四分体,来自长穗偃麦草的14E可形成7个四分体,共28个四分体;丁体细胞中含有1条长穗偃麦草染色体,丁产生的配子的染色体组成及比例为21W+0E∶21W+1E=1∶1,因此丁自交所得子代植株的染色体组成及比例为(42W+2E)∶(42W+1E)∶(42W+0E)=1∶2∶1,故自交子代中含有2条来自长穗偃麦草的染色体的戊占1/4。
10.植物三体(2n+1)是遗传学研究中非常重要的非整倍体材料,常用于基因定位。三体细胞减数分裂时,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞的一极。某黄豆突变株表现为黄叶(ee),为进行E/e基因的染色体定位,研究人员用该突变株作父本,分别与不同的三体(3号染色体三体和7号染色体三体)绿叶纯合植株杂交,再选择F1中的三体与黄叶植株杂交得F2,部分研究结果如下(不考虑致死情况):
杂交一:突变株()×3三体(♀)→F1,F1中三体×黄叶→F2黄叶(21),绿叶(110)
杂交二:突变株()×7三体(♀)→F1,F1中三体×黄叶→F2黄叶(115),绿叶(120)
以下说法错误的是(　　)
A.突变株基因e位于3号染色体上
B.F1出现三体的概率为1/2
C.F1中的3三体减数分裂能产生两种不同基因型的配子,比例为1∶1
D.三体绿叶纯合植株的基因型为EEE或EE
【答案】 C
【解析】 假设突变株基因e位于3号染色体上,突变株()×3三体(♀),突变株的基因型为ee,三体绿叶纯合植株的基因型为EEE,F1的基因型为EEe、Ee,F1中三体(EEe)与黄叶(ee)进行杂交,F1中三体产生的配子及比例为E∶Ee∶EE∶e=2∶2∶1∶1,F2的基因型及比例为Ee∶Eee∶EEe∶ee=2∶2∶1∶1,表型及比例为黄叶∶绿叶=1∶5。突变株()×7三体(♀),突变株的基因型为ee,三体绿叶纯合植株的基因型为EE,F1的基因型为Ee,F1中三体(Ee)与黄叶(ee)进行杂交,F1中三体产生的配子及比例为E∶e=1∶1,F2的基因型及比例为Ee∶ee=1∶1,表型及比例为黄叶∶绿叶=1∶1。与题意相符,故突变株基因e位于3号染色体上,F1出现三体的概率是1/2;F1中的3三体(EEe)减数分裂能产生四种不同基因型的配子,即E∶Ee∶EE∶e=
2∶2∶1∶1;突变株基因e位于3号染色体上,三体(3号染色体三体和7号染色体三体)绿叶纯合植株基因型分别为EEE或EE。
11.(2025·福建厦门模拟)西瓜是重要的经济作物,随着人们生活水平提高,消费者对西瓜的品质提出了更高要求。无子或少子西瓜由于食用便捷、果肉利用率高,深受广大消费者的欢迎。回答下列问题。
(1)三倍体西瓜存在成苗率低、坐果性差等生产难题,为了适应市场需要,研究人员利用染色体易位品系进行二倍体少子西瓜的研究。将野生型品系a和育性正常的染色体易位系a(6号染色体和10号染色体相互易位)杂交获得染色体易位系杂种一代(F1),过程如图1所示。
注:610表示部分10号染色体片段易位到6号染色体上,106表示部分6号染色体片段易位到10号染色体上。
①F1减数分裂Ⅰ前期,易位染色体和正常染色体联会形成“十字”结构,如图2所示。该结构的染色体存在2种分离方式:邻近式分离和交替式分离。其中邻近式分离产生的配子染色体组成类型有①②、②④、　　　　,交替式分离产生的配子染色体组成类型有　　　　。
②部分染色体缺失是配子败育的直接原因。上述染色体分离方式中只有　　　　式分离产生的配子才能正常发育。F1自交得到F2,F2个体产生的配子中完全可育∶部分败育的比例约为1∶1(只考虑6号、10号染色体),其中配子完全可育的个体染色体组成类型有　　　　　　　(用图2中的序号表示)。
(2)为了进一步发挥染色体易位系培育少子西瓜的优势,研究人员利用一些纯合野生型品系和诱变获得的纯合染色体易位系进行杂交实验,结果如下:
不同野生型品系和染色体易位系杂交
后代F1雄配子育性情况
实验组 P F1雄配 子育性
Ⅰ 野生型品系a×染色体易位系a 48.07%败育
Ⅱ 野生型品系b×染色体易位系b 74.29%败育
Ⅲ 染色体易位系a×染色体易位系b 87.63%败育
注:染色体易位系b的1号染色体和5号染色体相互易位、4号染色体和8号染色体相互易位。
若要进一步提高配子的败育率以获得籽粒更少的二倍体西瓜,请根据实验的结果对筛选易位品系提出合理建议: 　。
【答案】 (1)③④、①③　①④、②③　交替　①①④④、②②③③
(2)通过诱变育种等途径诱导并筛选出染色体相互易位次数更高的易位品系
【解析】 (1)图中显示F1染色体邻近式分离产生的配子染色体组成类型有①②、②④、③④、①③,交替式分离产生的配子染色体组成类型有①④、②③。邻近式分离和交替式分离是易位染色体分离的两种方式,部分染色体缺失是配子败育的直接原因。邻近式分离产生的配子含有重复和缺失染色体,而交替式分离产生的配子染色体组成完整,所以能产生正常配子的是交替式分离,正常配子的染色体组成为①和④、②和③。F1自交得到F2,F2个体产生的配子中完全可育∶部分败育的比例约为1∶1(只考虑6号、10号染色体),其中配子完全可育的个体染色体组成类型有①①④④、②②③③。(2)从实验结果看,染色体易位系a×染色体易位系b杂交产生的F1雄配子败育率最高,说明易位越多,育性越低,所以为了进一步提高配子的败育率以获得籽粒更少的二倍体西瓜,可以通过诱变育种等途径诱导并筛选出染色体相互易位次数更高的易位品系。

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