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生物变异与育种、遗传的关系
重 点 研 析
1．生物的变异综合
(1)生物变异的类型
(2)变异的适用范围
①基因突变适用于所有生物；②狭义基因重组发生于进行有性生殖的真核生物；③染色体变异的范围是具有染色体的真核生物。
(3)三种变异的实质解读
若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则：
基因突变——“点”自身变化，但位置、数目不变；
基因重组——“点”的组合发生变化；
染色体结构变异——“线段”的部分片段重复、缺失、倒位、易位，使“点”的位置、数目变化；
染色体数目变异——个别“线段”增添、缺失，或“线段”成倍地增加或成套地减少。
(4)利用三个“关于”区分三种变异
①关于“互换”：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。
②关于“缺失或增加”：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；DNA分子上若干碱基对的缺失或增添(增加)，属于基因突变。
③关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变异，在光学显微镜下一般观察不到；染色体变异属于细胞水平的变异，在光学显微镜下可以观察到。
2．生物的变异在育种上的应用
(1)几种育种方法的比较
育种类型 原理 处理方法 优点 缺点
杂交 育种 基因 重组 先杂交后连续自交、筛选 将优良性状集中到一起 育种年限长
诱变 育种 基因 突变 用化学或物理方法处理生物 能提高突变率，加速育种进程 需处理大量生物材料
单倍体育种 染色体 数目变异 花药离体培养，人工诱导染色体加倍 可获得纯合子，明显缩短育种年限 技术难度大
多倍体育种 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 多倍体植株茎秆粗壮，叶、果实和种子比较大，营养物质含量高 多倍体植株发育迟缓，结实率低
(2)根据不同育种目标选择不同育种方案
育种目标 育种方案
集中双亲 优良性状 单倍体育种(明显缩短育种年限)
杂交育种(耗时较长，但简便易行)
让原品系产生新性状(无中生有) 诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)
使原品系营养器官“增大”或“加强” 多倍体育种
3．利用遗传规律分析产生异常的配子
同源染色体分离和非同源染色体自由组合，是分析减数分裂产生配子类型的基础。分析染色体变异后所产生配子的种类，关键是搞清在发生变异之前，染色体之间是同源还是非同源的关系。下图是几种常见的染色体变异类型产生配子的情况。
分析三体产生的配子类型时，为了避免混淆，可以进行标号，如AAa，可以记为A1A2a，则染色体的三种分离方式为1A1A2、1a，1A1、1A2a，1A2、1A1a，最后把A合并即可得到各种配子的比例。
命 题 研 究
命题点1　生物变异综合
(2025·扬州期末)下图是某动物的一对同源染色体上的部分基因，该动物通过减数分裂产生了若干精细胞，这些精细胞中出现了下表中的6种异常精子。下列有关叙述正确的是(　D　)
编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
异常精子 AB CD Ab D AB Cd aB CCD Ab DC ab CD
A．③的形成过程中碱基序列没有改变
B．①和⑥的形成一定是基因突变的结果
C．表中异常精子的形成都与染色体交换有关
D．形成④⑤的过程中一定发生了染色体片段断裂
解析：③发生的变异包括基因突变和交换型基因重组，而基因突变会改变碱基序列，A错误；①和⑥也可能属于基因重组，即减数第一次分裂前期同源染色体上的非姐妹染色单体之间互换片段，B错误；②④⑤均属于染色体结构变异，分别是缺失、重复和倒位，与染色体交换无关，C错误。
命题点2　生物变异在育种上的应用
(2025·苏州三模)下图为以大麦(2n＝14)和野生球茎大麦(2n＝14)为材料培育大麦新品种的过程。下列相关叙述错误的是(　B　)
A．大麦新品种培育过程中发生了基因重组和染色体变异
B．杂种胚发育成杂种个体时通过减数分裂使染色体消减
C．该育种方式通过人工选择的方式改变生物进化的进程
D．该育种方式打破了生殖隔离，利用野生种基因改良大麦品种
解析：在杂交过程中，普通大麦和野生球茎大麦的基因进行减数分裂时发生了基因重组；杂种个体染色体数目加倍形成纯合二倍体植株，这属于染色体变异，A正确。杂种胚发育成杂种个体时，是在发育过程中发生染色体消减，并非通过减数分裂使染色体消减，B错误。该育种方式通过人工筛选符合要求的纯合二倍体植株，从而改变生物进化的进程，C正确。普通大麦和野生球茎大麦之间存在生殖隔离，该育种方式打破了生殖隔离，将野生种的基因引入大麦中，利用野生种基因改良大麦品种，D正确。
命题点3　生物变异导致异常配子或后代
(2025·黑吉辽蒙卷)某二倍体(2n)植物的三体(2n＋1)变异株可正常生长。该变异株减数分裂得到的配子为“n”型和“n＋1”型两种，其中“n＋1”型的花粉只有约50%的受精率，而卵子不受影响。该变异株自交，假设四体(2n＋2)细胞无法存活，预期子一代中三体变异株的比例约为(　A　)
A．3/5　 B．3/4
C．2/3　 D．1/2
解析：该变异株减数分裂得到的配子为“n”型和“n＋1”型两种，各占1/2。由于“n＋1”型的花粉只有约50%的受精率，所以实际参与受精的精子中“n”型占2/3，“n＋1”型占1/3。卵子的比例为1/2“n”型、1/2“n＋1”型。子一代中二倍体(2n)占(2/3)×(1/2)＝2/6，四体(2n＋2)占(1/2)×(1/3)＝1/6，三体(2n＋1)占(1/2)×(1/3)＋(1/2)×(2/3)＝3/6，其中四体细胞无法存活，则子一代中三体变异株的比例约为(3/6)÷(3/6＋2/6)＝3/5。
题组一　生物的变异综合
1．(2025·南京期末)下列有关染色体变异的叙述，正确的是(　A　)
A．染色体数目变异在有丝分裂和减数分裂过程中都有可能发生
B．同源染色体的非姐妹染色单体之间互换片段也属于染色体变异
C．同一植物不同部位细胞经植物组织培养所得个体的基因型一定相同
D．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
解析：同源染色体的非姐妹染色单体互换片段属于基因重组，B错误；同一植物不同部位细胞是由同一个受精卵经过有丝分裂、分化形成的，其(核)遗传物质一般相同，但花粉是减数分裂形成的，其中的(核)遗传物质减半，因此植物不同部位细胞经组织培养得到的个体基因型可能不同，C错误；多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子中染色体组数可能加倍，也可能会因为联会紊乱无法产生正常的配子，如三倍体无子西瓜，D错误。
2．(2025·泰州期末)某女性一条 4 号染色体和一条 20 号染色体发生了平衡易位，如图所示。下列相关叙述正确的是(　A　)
A．衍生的 4 号染色体形成过程中基因的数目也改变
B．该女性体细胞中可观察到 24 种形态不同的染色体
C．该女性形成的卵细胞都能保持一个正常的染色体组
D．该女性怀孕期间可通过基因检测诊断胎儿是否为平衡易位携带者
解析：由图可知，该女性4号染色体和20号非同源染色体之间发生了易位，衍生的 4 号染色体形成过程中基因的数目发生改变，A正确；该女性体细胞中有25种形态不同的染色体(20对正常的常染色体＋正常的4号＋衍生的4号＋正常的20号＋衍生的20号＋X)，B错误；由于染色体随机移向细胞两极，该女性形成的卵细胞不一定能保持一个正常的染色体组，C错误；平衡易位为染色体异常疾病，故无法通过基因检测诊断，D错误。
3．(2025·海安中学)下图是某变异果蝇精原细胞减数分裂过程中染色体的部分行为变化示意图。下列叙述正确的是(　D　)
A．该变异是染色体互换发生的基因重组
B．该变异改变了果蝇基因的数量和位置
C．图乙所示时期正在发生同源染色体分离
D．按B方式进行的移动会产生正常的精子
解析：图甲中细胞经过减数分裂，染色体的某些片段发生了易位，发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异，A错误；发生易位的染色体，其相关基因的位置发生了改变，基因的数量不改变，B错误；图乙所示时期细胞中的染色体发生了联会配对，处于减数分裂Ⅰ前期，同源染色体分离发生在减数分裂Ⅰ后期，C错误；按B方式产生的精子有一半含有正常的染色体(两条向上移动的全黑、全白的染色体)，会产生正常的精子，D正确。
题组二　生物的变异在育种上的应用
4．(2025·常州期末)我国利用空间站搭载植物种子进行太空育种。下列相关叙述正确的是(　D　)
A．与萌发的种子相比，休眠的植物种子更有利于太空育种
B．从太空返回地球后，没有出现新性状的作物可以直接丢弃
C．太空诱变育种时，种子发生了基因突变、基因重组和染色体变异
D．种子在太空中可能会产生新基因，能为该种植物的进化提供原材料
解析：与休眠种子相比，萌发的种子细胞分裂活跃，DNA复制时更易受辐射等因素影响，基因突变概率更高，A错误；未表现新性状的作物可能携带隐性突变基因，需通过种植观察子代性状，不能直接丢弃，B错误；太空诱变育种主要引发基因突变和染色体变异，基因重组发生在减数分裂，种子未处于生殖阶段，C错误；太空辐射可能诱导产生新基因(如基因突变)，为生物进化提供原材料，D正确。
5．下列相关育种途径，不合理的是(　B　)
A．培育四倍体葡萄和番茄——秋水仙素诱发
B．获得朝天泡眼、透明鳞金鱼——单倍体育种
C．选育含油量高的大豆品种——用辐射方法处理
D．获得具有抗病矮秆优良性状的水稻——杂交育种
解析：秋水仙素通过抑制纺锤体形成使染色体数目加倍，常用于多倍体育种，四倍体葡萄和番茄的培育属于多倍体育种，A合理；单倍体育种通常用于植物，而金鱼为动物，且“朝天泡眼”“透明鳞”可能源于基因突变或人工选择，B不合理；辐射属于物理诱变因子，可诱发基因突变，可用辐射方法处理，选育含油量高的大豆品种，C合理；杂交育种通过基因重组整合不同亲本的优良性状(如抗病与矮秆)，可通过杂交育种获得具有抗病矮秆优良性状的水稻，D合理。
6．育种工作者运用相关工程技术，快速培育出抗除草剂的水稻(2n＝24)，育种流程如下图所示。下列叙述错误的是(　B　)
A．过程①代表花药离体培养，原理是植物细胞具有全能性
B．过程②若无γ射线等因素作用，基因突变不会自发产生
C．过程③需要用除草剂处理，进而筛选出抗除草剂的叶片
D．过程⑤可以用秋水仙素或低温处理使其染色体数目加倍
解析：过程①通过花药离体培养获得单倍体幼苗，利用了植物细胞的全能性(花药中的花粉细胞发育成完整植株)，A正确；基因突变具有自发性，B错误；用③除草剂喷洒单倍体幼苗，目的是筛选出抗除草剂的植株，该过程中除草剂起选择作用，C正确；过程⑤可以用秋水仙素或低温处理使其染色体数目加倍，形成二倍体，从而培育出抗除草剂的水稻(2n＝24)，D正确。
7．(2025·南京期末)下图是研究人员利用埃塞俄比亚芥(BBCC)、甘蓝型油菜(AACC)和芥菜型油菜(AABB)培育新品种(AABBCC)的主要流程，其中A、B、C表示3个不同的染色体组，分别含有10、8、9条染色体。F1可因减数分裂Ⅰ失败而产生不减数配子。下列相关叙述正确的是(　A　)
A．该新品种的育种原理是染色体数目变异
B．埃塞俄比亚芥、甘蓝型油菜均在减数分裂Ⅰ形成17个四分体
C．筛选得到的新品种体细胞中最多含有54条染色体
D．F1因为不含有同源染色体而高度不育
解析：该育种过程有不同物种杂交以及染色体加倍等操作，原理是染色体数目变异，A正确；埃塞俄比亚芥(BBCC)中B有8条染色体，C有9条染色体，减数分裂Ⅰ形成四分体数为8＋9＝17个，甘蓝型油菜(AACC)中A有10条染色体，C有9条染色体，减数分裂Ⅰ形成四分体数为10＋9＝19个，B错误；筛选得到的新品种(AABBCC)体细胞中含有10＋10＋8＋8＋9＋9＝54条染色体，有丝分裂后期最多可含108条染色体，C错误；F1(ABCC)含有C染色体组的同源染色体，而且F1可因减数分裂Ⅰ失败而产生不减数配子，并非不育，D错误。
题组三　生物的变异与异常配子
8．(2025·广东卷)临床发现一例特殊的特纳综合征患者，其体内存在3种核型：“45，X”“46，XX”“47，XXX”(细胞中染色体总数，性染色体组成)。导致该患者染色体异常最可能的原因是(　C　)
A．其母亲卵母细胞减数分裂Ⅰ中X染色体不分离
B．其母亲卵母细胞减数分裂Ⅱ中X染色体不分离
C．胚胎发育早期有丝分裂中1条X染色体不分离
D．胚胎发育早期有丝分裂中2条X染色体不分离
解析：若母亲卵母细胞减数分裂Ⅰ中X染色体不分离，或减数分裂Ⅱ中X染色体不分离，均会形成XX或O的卵细胞，受精后可能产生“47，XXX”或“45，X”的个体，但无法同时出现含3种核型的个体，A、B错误；胚胎发育早期有丝分裂中，若1条X染色体(姐妹染色单体)未分离，会导致部分细胞为“45，X”(少一条X)和“47，XXX”(多一条X)，而正常分裂的细胞仍为“46，XX”，形成3种核型，C正确；胚胎发育早期有丝分裂中，若2条X染色体均未分离，会导致细胞中X染色体数目大幅异常(如4条或0条)，与题干中的核型不符，D错误。
9．(2025·连云港期末)某动物(2n＝4)的基因型为AaXBY，其精巢中两个细胞的染色体组成和基因分布如图所示。下列相关叙述错误的是(　C　)
　　　
甲　　　　　　　乙
A．甲细胞含有一对常染色体和一对性染色体
B．甲细胞正常有丝分裂能形成两种基因型的子细胞
C．甲细胞中的现象是互换导致的
D．形成乙细胞的过程中发生了染色体变异
解析：该生物的基因型为AaXBY，即A和a分布在常染色体上，B分布在X染色体上，根据图甲中基因的分布可知，细胞内含有一对常染色体和一对性染色体，A正确；根据该生物基因型和图甲中基因的分布可知，a基因所在染色体的一条染色单体上的a基因突变为A基因，该细胞进行有丝分裂产生的两个子细胞基因型为AaXBY、AAXBY，B正确；甲细胞中所有染色体的着丝粒都排列在赤道板上，为有丝分裂中期，有丝分裂过程中不会发生互换，图中的现象是基因突变形成的，C错误；乙细胞中不含同源染色体，着丝粒分裂，为减数第二次分裂后期，细胞中一极的染色体为一组非同源染色体，A和a出现在非同源染色体上，说明在非同源染色体之间发生了易位，属于染色体结构变异，D正确。
10．(2025·南京期末)SRY基因是决定雄性性别的基因。人含有SRY基因的个体表现为男性，正常人的该基因仅存在于Y染色体上。下图表示某家庭成员的性染色体组成情况，不考虑基因突变，下列相关叙述正确的是(　C　)
A．甲和乙再生一个孩子，一定还是男孩
B．丁的同源染色体不能正常联会，故不能产生正常配子
C．丙的异常情况成因可能是甲产生了异常配子
D．丁的异常情况成因可能是乙产生了异常配子
解析：甲和乙生育孩子时，孩子的性别取决于甲产生的配子是含Y(含SRY基因)还是含X，甲产生含Y和含X配子的概率均为1/2，所以甲和乙再生一个孩子，是男孩的概率为1/2，A错误；丁的染色体组成为XXY，在减数分裂过程中，三条性染色体联会紊乱，但也有可能产生正常配子，B错误；丙的形成可能是甲产生配子时，发生了染色体易位，C正确；丁为XBXbY，丁的形成可能是甲减数第一次分裂同源染色体未分离导致产生了含XBY的异常精子与含X的卵细胞结合，而不是乙产生异常配子导致的(乙不含B基因)，D错误。
11．同源染色体联会时若不能准确配对，交换发生在不对应的位置上，会使一条染色体发生重复，而另一条染色体发生缺失，这种不等交换最早是在果蝇重棒眼的研究中发现的。下图表示雌果蝇体内某细胞发生这一变化后的染色体情况，下列相关说法错误的是(　C　)
注：方框中表示不等交换的片段，①～④表示染色单体。
A．果蝇重棒眼是染色体结构变异导致的
B．图示的不等交换发生在减数分裂Ⅰ过程中
C．该细胞最终产生的配子种类有4种
D．不考虑其他变异，②③进入同一配子的概率为0
解析：同源染色体联会时若不能准确配对，交换发生在不对应的位置上，会使一条染色体发生重复，而另一条染色体发生缺失，这属于染色体结构变异，A正确；图示发生于减数第一次分裂同源染色体联会时，B正确；雌果蝇体内该细胞即初级卵母细胞，产生的配子即卵细胞只有1个，C错误；②③是同源染色体上的非姐妹染色单体，减数分裂时，同源染色体分离，②③进入同一配子的概率为0，D正确。

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