内容正文:
探究实践九 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 对应学生P191
1.实验原理
用低温处理植物分生组织细胞,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.于是,植物
细胞的染色体数目发生变化.
2.实验流程
(1)实验步骤
(2)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.
3.低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及
其作用
关注实验中的两个易误点
(1)选材:
①选用的实验材料为无色或白色便于观察.
②常用的观察材料有洋葱、大蒜等.
③选材时应选用能进行分裂的分生组织细胞,
否则不会出现染色体数目加倍的情况.
(2)观察:
①换用高倍镜观察材料,只能用细准焦螺旋进
行调焦,切不可动粗准焦螺旋.
②显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的
细胞.
1.本实验是否温度越低效果越显著?
答案:不是.必须为“适当低温”,以防止温度过低
对根尖细胞造成伤害.
2.待洋葱长出不定根时,为何要将整个装置放入冰箱
内低温处理长达48h?
答案:如果低温诱导洋葱根尖时间过短,细胞将无
法完成一个细胞周期,进而可能观察不到染色体数
目加倍的细胞.
3.请设计一个实验,探究秋水仙素诱导染色体加倍最
适的浓度,写出实验的基本思路.
答案:确定系列浓度梯度,根据染色体加倍的细胞
数量比例确定最适浓度.如果第一次实验浓度设
置梯度较大,还可以在细胞染色体加倍最多的两组
所对应的浓度之间设置更小浓度梯度继续实验.
1.(2024海南卷)多花报春(AA)和轮花报春(BB)
均是二倍体植物,其中 A、B分别代表两个远缘物
种的1个染色体组,每个染色体组均含9条染色
体.异源四倍体植物丘园报春(AABB)形成途径
如图.下列有关叙述错误的是 ( )
多花报春×轮花报春
(AA)
↓
(BB)
F1 植株
(AB)
染色体加倍↓
丘园报春
(AABB)
A.多花报春芽尖细胞有丝分裂后期染色体数目为
36条
B.F1 植株通过减数分裂可产生A、B两种配子
C.利用秋水仙素或低温处理F1 幼苗,均可获得丘
园报春
D.丘园报春减数分裂过程中能形成18个四分体
解析:B [多花报春AA体细胞含有2×9=18条
染色体,其芽尖细胞有丝分裂后期染色体数目为
18×2=36条,A正确;A、B分别代表两个远缘物
种的1个染色体组,F1 植株中含有9对异源染色
体,高度不育,不能产生正常的配子,B错误;利用
秋水仙素或低温处理F1 幼苗,均可使其染色体加
倍,获得丘园报春,C正确;丘园报春为异源四倍
体,含有36条染色体,减数分裂过程中能形成18
个四分体,D正确.]
2.(2025焦作一中质检)下列有关“低温诱导植物细
胞染色体数目的变化”实验的叙述,正确的是
( )
A.低温会抑制纺锤体的形成
B.甲紫溶液的作用是固定和染色
C.固定和解离后都是用体积分数为95%的酒精
漂洗
D.在高倍镜下可以观察到二倍体细胞变为四倍体
的过程
解析:A [低温能抑制细胞有丝分裂过程中纺锤
体的形成,使细胞分裂后期染色体不能向两极移
动,导致细胞中染色体数目加倍,A正确;甲紫溶液
242
高考总复习 生物学
的作用是对染色体进行染色,B错误;解离后的漂
洗液是清水,C错误;由于经过固定和解离后细胞
失活,所以在高倍显微镜下不可能观察到细胞从二
倍体变为四倍体的过程,D错误.]
3.(不定项)(2025河北石家庄调研)低温诱导植物
(洋葱根尖)细胞染色体数目变化的实验中,下列相
关叙述正确的是 ( )
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48~72h,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,用醋酸洋红液对染
色体染色
D.低温处理洋葱根尖分生组织细胞,作用的时期
是细胞有丝分裂中期
解析:AC [低温能够抑制纺锤体的形成,但不影
响着丝粒分裂,B错误;给染色体染色使用的是甲
紫溶液或醋酸洋红液等碱性染料,C正确;低温处
理洋葱根尖分生组织细胞,作用的时期是细胞有丝
分裂前期,D错误.]
4.科学工作者在研究不同浓度的秋水仙素对科优
527和博Ⅱ优128两种水稻品种染色体加倍的影
响时得到的数据如下表.请回答下列问题.
品种
浓度
(%)
处理芽
数(个)
芽成活
率(%)
染色体加
倍株数(株)
染色体加
倍比率(%)
科优
527
0.01
0.02
0.03
200
71 1 0.71
67 3 2.34
65 7 5.93
博Ⅱ
优128
0.01
0.02
0.03
200
67 6 4.72
64 9 7.37
61 15 13.16
(1)该实验的自变量为 ;实
验选择芽作为处理对象的原因是
.
(2)利用秋水仙素处理或用药物破坏水稻芽尖生长
点细胞中的高尔基体都可以使细胞内染色体数目
加倍,但二者的原理不同,前者是不能形成纺锤体,
后者是 .
(3)分析表中数据可知,对于同一品种水稻来说,秋
水仙素浓度与芽成活率、染色体加倍比率的关系为
;同
一浓度的秋水仙素对不同品种水稻染色体加倍比
率的影响不同,原因可能是不同品种水稻对秋水仙
素反应的 不同.
解析:(1)根据题表分析可知,该实验的自变量是秋
水仙素的浓度和水稻的品种;秋水仙素的作用机理
是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成,进而导致染
色体数目加倍.由于芽尖生长点细胞分裂旺盛,易
发生变异,所以该实验选择芽作为处理对象更容易
获得染色体数目加倍的细胞.
(2)高尔基体与植物细胞分裂末期细胞壁的形成有
关,因此用药物破坏水稻芽尖生长点细胞中的高尔
基体会导致子细胞壁不能形成,进而导致细胞中染
色体数目加倍.
(3)根据表格数据分析可知,对于同一品种水稻来
说,随着秋水仙素浓度的增加,芽成活率逐渐降低,
染色体加倍株数和比率逐渐增大.同一浓度的秋
水仙素对不同品种水稻染色体加倍比率的影响不
同,说明不同品种水稻对秋水仙素反应的敏感程度
不同.
答案:(1)秋水仙素的浓度和水稻的品种 芽尖生
长点细胞分裂旺盛,易发生变异 (2)抑制细胞壁
形成 (3)随着秋水仙素浓度的增加,芽成活率降
低,染色体加倍比率增大 敏感程度
对应学生P192
[真题研析]———浸润素养
[例] (2024浙江1月选考)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交叉互换,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发生交叉互换
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
[关键信息点]
①
同源染色体联会时,倒位的染色体会形成倒
位环,交叉互换会出现缺失和重复
②
配子中出现染色体片段缺失或染色体上增
加某个片段不能存活
解析:C [染色体异常遗传病:由染色体异常引起
的遗传病(包括数目异常和结构异常).染色体数
目异常包括:个别染色体数目的增加或减少;以染
色体组的形式成倍的增加或减少.染色体结构异
常包括:重复、缺失、倒位和易位.由图甲可知是
bcd发生了倒位,因此是①到④区段发生倒位,A
342
第六单元 基因的本质与表达
错误;由图乙可知,细胞中染色单体Ⅱ和Ⅳ发生了
交叉互换,B错误;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,经过倒位后交叉互换,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,C正确,D错误.]
[真题品悟]———厚积素养
[考向1] 染色体数目变异
1.(2024北京卷)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
解析:A [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.
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,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,A错误;
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,因此受精作用后形成的F1 体细胞中有5个
染色体组,F1 花粉母细胞减数分裂时,会出现来自
六倍体小麦的染色体无法正常联会配对形成四分
体的情况,从而出现部分染色体以单个染色体的形
式存在的情况,B正确;F1 体细胞中存在异源染色
体,所以同源染色体联会配对时,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,
C正确;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,D正确.]
2.(2024安徽卷)甲是具有许多优良性状纯合品种
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
解析:C [①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,子代为优良性状的杂合子,以及
抗稻瘟病(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植株,但其他
性状不一定是优良性状的纯合子,①错误;②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,可得到其他许多优良性
状的纯合品种水稻,但抗稻瘟病植株可能为纯合子
或杂合子,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自
身优良性状的纯合新品种,②正确;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
体数目加倍为纯合二倍体,从中选取抗稻瘟病且其
他许多优良性状的纯合植物为所需新品种,只选取
抗稻瘟病植株,不能保证其他性状优良纯合,③错
误;④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.
综上所述,②④正确,即C正确,ABD错误.]
[考向2] 染色体结构变异
3.(2024江苏卷)图示果蝇细胞中基因沉默蛋白
(PcG)的缺失,引起染色质结构变化,导致细胞增
殖失控形成肿瘤.下列相关叙述错误的是 ( )
A.PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集,抑制了基
因表达
B.细胞增殖失控可由基因突变引起,也可由染色
质结构变化引起
C.DNA和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中
基因的转录
D.图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调
控的一种机制
解析:D [PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集,影
响RNA聚合酶与DNA分子的结合,抑制了基因
表达,A正确;细胞增殖失控可由基因突变(如原癌
基因和抑癌基因发生突变)引起;根据题意“基因沉
默蛋白(PcG)的缺失,引起染色质结构变化,导致
细胞增殖失控形成肿瘤”可知,也可由染色质结构
变化引起,B正确;DNA和组蛋白的甲基化修饰属
于表观遗传,都能影响细胞中基因的转录,C正确;
原核细胞没有染色质,D错误.]
442
高考总复习 生物学
4.(2024重庆卷)有研究者构建了 H基因条件敲除
小鼠用于相关疾病的研究,原理如图.构建过程如
下:在H 基因前后均插入LX序列突变成h基因
(仍正常表达H蛋白),获得 Hh雌性小鼠;将噬菌
体的G酶基因插入6号染色体上,获得G+G-雄鼠
(G+表示插入,G-表示未插入G酶基因)
图1
图2
(1)以上述雌雄小鼠为亲本,最快繁殖两代就可以获
得H 基因条件敲除小鼠(hhG+G- 和hhG+G+).
在该过程中,用于繁殖F1 的基因型是 .
长期采用近亲交配,会导致小鼠后代生存和生育能
力下降,诱发这种情况的遗传学原因是
.
在繁殖时,研究人员偶然发现一只G+G-不表达G
酶的小鼠,经检测发现在6号和8号染色体上含有
部分G 酶基因序列,该异常结果形成的原因是
.
(2)部分小鼠的基因型鉴定结果如图2,③的基因
型为 .结合图1的原理,若将图2中
所有基因型的小鼠都喂食TM试剂一段时间后,检
测H蛋白水平为0的是 (填序号).
(3)某种病的患者在一定年龄会表现出智力障碍,
该病与H蛋白表达下降有关(小鼠 H蛋白与人的
功能相同).现有H基因完全敲除鼠甲和 H基因
条件敲除鼠乙用于研究缺失 H蛋白导致该病发生
的机制,更适合的小鼠是 (“甲”或
“乙”),原因是 .
解析:(1)亲本为 HhG-G-、HHG+G-,要获得 H
基因条件敲除小鼠hhG+G- 和hhG+G+,则用于
繁殖F1 的基因型是 HhG+G-.近亲繁殖会导致
隐性致病基因纯合可能性增加,会导致小鼠后代生
存和生育能力下降.6号和8号染色体上含有部
分G酶基因序列,G酶基因序列分开到两条染色体
上,异常表达,其变异为染色体片段从一条染色体
移接到另一条非同源染色体上.
(2)由图2可知,③含有基因 H、h、G,故其基因型
为HhG+G+、HhG+G-.结合图1和图2,①只含
有h基因,仍正常表达 H 蛋白,②③都含有 H 基
因,可正常表达 H蛋白,④含有h基因和G基因,
TM试剂激活G酶可剪切LX序列,使h基因异常,
无法表达H蛋白,故检测H蛋白水平为0的是④.
(3)患者在一定年龄会表现出智力障碍,该病与 H
蛋白表达下降有关,由题干和题图可知,乙的 H基
因敲除后表达受TM 试剂调控,故选择 H基因条
件敲除鼠乙.
答案:(1)HhG+G- 近亲繁殖会导致隐性致病基
因纯合可能性增加 染色体片段从一条染色体移
接到另一条非同源染色体上
(2)HhG+G+、HhG+G- ④
(3)乙 乙的H基因敲除后表达受TM试剂调控
第35讲 生物的进化
对应学生P194
知识体系———定内容 核心素养———定能力
生命
观念
通过搜集生物进化理论发展的资料,探讨
生物进化观点对人们思想观念的影响
科学
思维
用科学方法讨论自然选择使种群基因频率
发生变化
科学
探究
探讨耐药菌的出现与抗生素滥用的关系
542
第六单元 基因的本质与表达