5.2 染色体变异-【晨读晚练】2024-2025学年高一生物知识速记与提升（人教版2019必修2）

5.2 染色体变异 （必背要点+必知重难+知识检测） 一、染色体数目的变异 1.类型：染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内 的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以 为基数成倍地 。 2.二倍体和多倍体： （1）二倍体： 细胞中含有 的个体叫作二倍体。例如，野生马铃薯为二倍体，其 细胞中有 个染色体组，每个染色体组包括12条 不同的 染色体。在自然界，几乎 都是二倍体。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。 （2）多倍体： 细胞中含有 的个体，统称为多倍体。在多倍体中，四倍体可以通过 形成含有两个染色体组的配子。三倍体因为原始生殖细胞中有三套 染色体，减数分裂时出现 ，因此不能形成 的配子。在自然界，多倍体在 中很常见，在 中极少见。 （3）多倍体植株特点：与二倍体植株相比，多倍体的植株常常是茎秆 ，叶片、果实和种子都 ， 等营养物质的含量都有所增加。因此，人们常常采用 多倍体的方法来获得多倍体，培育新品种。 （4）人工诱导多倍体：人工诱导多倍体的方法很多，如 处理等。目前最常用而且最有效的方法，是用秋水仙素来处理 。当秋水仙素作用于 的细胞时，能够 的形成，导致 ，从而引起细胞内染色体数目加倍。染色体数目加倍的细胞继续进行 分裂，将来就可能发育成多倍体植株。 3.单倍体： （1）概念：在生物的体细胞中，染色体数目不仅可以成倍地增加，还可以成套地减少。体细胞中的染色体数目与 染色体数目相同的个体，叫作单倍体。 （2）单倍体植株特点：与正常植株相比，单倍体植株长得 ，而且高度 。但是，利用单倍体植株培育新品种却能明显 育种年限。 （3）单倍体育种：育种工作者常常采用 的方法来获得单倍体植株，然后经过 使染色体数目加倍，恢复到正常植株的染色体数目。用这种方法培育得到的植株，不仅能够正常 ，而且每对染色体上的成对的基因都是 的，自交的后代不会发生 。 二、探究：低温诱导植物细胞染色体数目的变化 1.实验原理：低温处理植物 组织细胞，能够抑制 的形成，以致影响细胞 分裂中 ，导致细胞 ，于是，植物细胞染色体数目发生变化。 2.方法步骤： （1）低温诱导：将洋葱（或大葱、蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待洋葱长出约1cm的不定根时，将整个装置放入冰箱 ，诱导培养 h。 （2）固定细胞形态：剪取诱导处理的根尖约0.5～1cm，放入 中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态，然后用 冲洗2次。 （3）制作装片：包括 4个步骤。 （4）观察比较：先用 倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。确认某个细胞发生 后，再用 倍镜观察。 3.实验现象：视野中既有正常的 细胞，也有 的细胞。 三、染色体的结构变异 1.类型：在 的影响下，染色体发生的结构变异主要有下图4种类型。图1表示染色体中 引起变异，图2表示染色体中 引起变异，图3表示染色体的 引起变异，图4表示染色体中 引起变异。 2.结果及影响：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的 发生改变，而导致 的变异。大多数染色体结构变异对生物体是 ，有的甚至会导致生物体 。 一.三种可遗传的变异的比较 1.不遗传变异与可遗传的变异 (1)变异的概念：生物的亲子代之间及同一亲代的各子代之间，均有或多或少的差异，这种差异就是变异。 (2)类型： ①不遗传变异→原因：环境变化引起的,遗传物质未发生改变 ②可遗传变异→来源：基因突变、基因重组和染色体变异：由亲代生殖细胞内遗传物质的改变引起的，能够遗传给后代。 (3)特点:①不遗传变异一般只在当代表现出来；一般不能遗传给后代；这种变异一般是定向的，例如，个体摄入过多的糖可能导致肥胖。 ②可遗传的变异可以在当代表现，也可以在后代中出现；变异一旦发生，就有可能遗传给后代；这种变异是不定向的。 2.基因突变、基因重组、染色体变异的区别 项目 基因突变 基因重组 染色体变异 变异实质 基因碱基序列的改变 控制不同性状的基因重新组合 染色体结构或数目变化 适用范围 任何生物均可发生(包括病毒) 自然状态下，通常在真核生物有性生殖产生配子时发生 真核生物核遗传中发生 产生结果 产生新的基因，但基因数目和位置不变 产生新的基因型，未发生基因的改变 可引起基因数目或排列顺序的变化 鉴定方法 光学显微镜下均无法检出,可根据性状进行判断 光学显微镜下可检出 类型 ①自发突变; ②诱发突变 ①自由组合型； ②互换型 ①染色体结构的变异； ②染色体数目的变异 意义 产生新基因的途径;生物变异的根本来源;为生物的进化提供了丰富的原材料 生物变异的主要来源之一,对生物进化具有重要的意义 对生物进化有一定意义 实例 镰状细胞贫血、细胞癌变 黄圆与绿皱豌豆杂交,后代产生黄皱与绿圆个体 八倍体小黑麦雄蜂 3.利用四个“关于”区分三种可遗传的变异 (1)关于“互换” 司源染色体的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组:非同源染色体之间交换片段,属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“增添或缺失” DNA 分子中若干基因的增添或缺失,属于染色体结构变异;基因中碱基的增添或缺失,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上的变化,在光学显微镜下观以观察到。 (4)关于变异的“质”和“量”若把基因视为染色体上的一个“点”，染色体视为其所在的“线段”，则: ①基因突变--“点”的变化(“点”的质变，但数目不变)。 ②基因重组--“点”的结合或交换(“点”的质与量一般不变)。 ③染色体变异--“线段”发生结构或数目的变化。 a.染色体结构变异--“线段”的部分片段重复、缺失、倒位、易位(“点”的质不变,数目或位置变化)。 b.染色体数目变异--个别“线段”增添、缺失或“线段组”成倍增加、成套减少(“点”的质不变,数目变化)。 二、染色体变异在育种中的应用 1.多倍体育种与单倍体育种的比较 注意：使用秋水仙素诱变育种的3 点说明 (1)为什么用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗？萌发的种子或幼苗有丝分裂旺盛，秋水仙素可抑制纺锤体的形成，使产生的新细胞中染色体数目加倍。 (2)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，属于多倍体育种 (3)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。单倍体育种只能处理幼苗，多倍体育种可处理萌发的种子或幼苗 2.实例分析 (1)多倍体育种--三倍体无子西瓜的培育 (2) 单倍体育种--培育矮秆抗病(ddTT)小麦 注意：(1)用秋水仙素处理的是单倍体幼苗而不是萌发的种子,所以一般地上部分细胞内染色体数目加倍,地下部分细胞内染色体数目不变。 (2)单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程不能认为花药离体培养就是单倍体育种的全部,单倍体育种常常需要先通过杂交将两种优良性状的基因重组到同一个个体中。 (3)单倍体育种时,若亲本为二倍体,则经花药离体培养和人工诱导后获得的品种为纯合子;若亲本为多倍体,则经花药离体培养和人工诱导后获得的品种不一定为纯合子。 （限时：15min） 一、单选题 1．关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是（　　） A．每个染色体组中的染色体均为非同源染色体 B．每个染色体组中都含有常染色体和性染色体 C．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同 D．二倍体植物的配子只含有一个染色体组 2．下列关于染色体组、单倍体、多倍体的叙述，正确的是（    ） A．体细胞中含有三个染色体组的个体一定是三倍体 B．配子中含有的全部染色体称为一个染色体组 C．单倍体生物都不能产生可育的配子 D．未受精的配子发育成的个体是单倍体 3．研究表明细胞在分裂的过程中，由于外界环境或内部因素的原因，影响细胞的正常分裂而发生变异。下列叙述错误的是（    ） A．父母均为正常，生出一个XXY的色盲男孩的原因是母亲减数分裂Ⅱ过程中出现了差错 B．用秋水仙素处理幼苗时，抑制纺锤体形成使着丝粒不能分开从而形成多倍体 C．豌豆细胞在细胞分裂间期，淀粉分支酶基因插入了一段DNA序列导致基因突变 D．若父母一方减数分裂Ⅰ后期21号同源染色体没分开，有可能使其子女患21三体综合征 4．下列有关“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验条件及试剂使用的叙述，错误的是（    ） ①低温诱导：与“多倍体育种”中的“秋水仙素”作用机理相同 ②酒精：与“检测生物组织中的脂肪”中的作用相同 ③卡诺氏液：与“探究酵母菌细胞呼吸方式”中NaOH作用相同 ④甲紫溶液：与“观察根尖分生区细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”使用目的相同 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 5．用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6 h，能够诱导细胞内染色体加倍。某生物小组为了探究用一定时间的低温（如4 ℃）处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体加倍进行了相关实验设计。下列关于该实验的叙述中，错误的是（　　） A．本实验的假设是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍 B．本实验可以在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内的染色体数目 C．本实验需要制作根尖细胞的临时装片，制作步骤是解离→漂洗→染色→制片 D．本实验可以看到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程 6．如图是某精原细胞内两对同源染色体发生的结构变化，染色体上的字母表示基因，相关叙述正确的是（    ） A．染色体结构改变后，N基因和b基因的表达不会受到影响 B．图中所示的染色体结构改变，会涉及DNA分子的断裂和连接 C．染色体结构改变后，B和N基因在同源染色体相同位置上，是等位基因 D．染色体结构改变后，该细胞形成精子时，等位基因N和n一定发生分离 7．如图是发生在生物细胞中的一些特殊变化，下列有关叙述不符合生物学原理的是（    ） A．①过程一定发生了基因突变，但生物性状不一定改变 B．②过程可发生在减数第一次分裂前期，导致生物性状重新组合 C．③过程发生了染色体结构的变异，其结果往往对生物体有害 D．①不能在光学显微镜下观察到，③一般可在光学显微镜下观察到 8．下图是培育三倍体无子西瓜的流程图，下列说法正确的是（    ） A．四倍体西瓜不能进行正常的减数分裂 B．秋水仙素能抑制细胞分裂后期着丝粒的分裂 C．三倍体无子西瓜的育种原理是染色体结构变异 D．三倍体植株所结的无子西瓜偶尔也会形成少量种子 9．禾谷类作物是最重要的粮食作物，单倍体育种是有效推进禾谷类作物优良品种培育的有效手段，科研人员已利用单倍体育种技术培育了一批具有优良性状的禾谷类作物。下列关于单倍体育种的叙述，错误的是（    ） A．单倍体育种主要利用染色体数目变异的原理 B．单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍 C．单倍体植株缺乏染色体，植株通常是高度不育的 D．利用单倍体育种技术培育纯种可明显缩短育种年限 二、非选择题 10．生物的变异在育种中有重要应用，下列是变异在水稻、小麦与果蝇的选育过程中的应用，结合题意分析作答： I.水稻(2n＝24)自花受粉，水稻的无香味(Y)对有香味(y)为显性。无香味人工杂交水稻(如图1)经过长期诱变处理得到以下三种类型的变异(如图2)。 (1)类型一的产生是因为y基因内发生了碱基的 ，属于 (填“显性”或“隐性”)突变。 (2)类型二发生的变异类型为 ，若类型二的植株M可正常产生配子，各种配子活力相同且可育，但含Y或y基因的个体才能存活，则该变异个体自交后代的表型及分离比是 。 (3)类型三的植株N自交，子代无香味∶有香味＝2∶1，对该异常分离比的出现，同学们经讨论分析提出两种假说。假说一：含两条缺失染色体的受精卵不能发育；假说二：含缺失染色体的雄配子受精能力为正常雄配子的1/2。为了探究假说的正确性，请利用植株N的自交子代完成以下实验设计。 实验方案：任选一株 植株作父本和 进行杂交，统计子代表型及分离比。 预期结果和结论： ①若 ，则假说一正确； ②若 ，则假说二正确。 II. 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，如下图所示（其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组）。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。 (4)在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是 。这说明一粒小麦和斯氏麦草之间存在 。与二倍体相比，最终培育的多倍体普通小麦的优点是 （答出2点即可）。 (5)杂种二培养成普通小麦的方法可用一定浓度的 处理芽尖，作用原理是 。 (6)现有甲、乙两个普通小麦品系（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 。 (7)随着空间站技术的发展，也可采用太空育种的方法培育高产普通小麦，育种工作者往往要对“太空种子”做大量的筛选，主要原因是 。 III. 几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。 (8)图示果蝇发生的变异类型是 。 (9)白眼雌果蝇（XrXrY）最多能产生Xr、XrXr、 和 四种类型的配子，该果蝇与红眼雄果蝇（XRY）杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为 。 (10)用黑身白眼雌果蝇（aaXrXr）与灰身红眼雄果蝇（AAXRY）杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼，F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为 ，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为 。 (11)用红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（XrY）为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇（记为“M”）。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。 实验步骤： 。 结果预测： I.若 ，则是环境改变 II.若 ，则是基因突变； III.若 ，则是减数分裂时X染色体不分离。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.2 染色体变异 （必背要点+必知重难+知识检测） 一、染色体数目的变异 1.类型：染色体数目的变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。 2.二倍体和多倍体： （1）二倍体：体细胞中含有两个染色体组的个体叫作二倍体。例如，野生马铃薯为二倍体，其体细胞中有两个染色体组，每个染色体组包括12条形态和功能不同的非同源染色体。在自然界，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。 （2）多倍体：体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，统称为多倍体。在多倍体中，四倍体可以通过减数分裂形成含有两个染色体组的配子。三倍体因为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。在自然界，多倍体在植物中很常见，在动物中极少见。 （3）多倍体植株特点：与二倍体植株相比，多倍体的植株常常是茎秆粗壮，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都有所增加。因此，人们常常采用人工诱导多倍体的方法来获得多倍体，培育新品种。 （4）人工诱导多倍体：人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理等。目前最常用而且最有效的方法，是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗。当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，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。染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就可能发育成多倍体植株。 3.单倍体： （1）概念：在生物的体细胞中，染色体数目不仅可以成倍地增加，还可以成套地减少。体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体。 （2）单倍体植株特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。但是，利用单倍体植株培育新品种却能明显缩短育种年限。 （3）单倍体育种：育种工作者常常采用花药（花粉）离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍，恢复到正常植株的染色体数目。用这种方法培育得到的植株，不仅能够正常生殖，而且每对染色体上的成对的基因都是纯合的，自交的后代不会发生性状分离。 二、探究：低温诱导植物细胞染色体数目的变化 1.实验原理：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，植物细胞染色体数目发生变化。 2.方法步骤： （1）低温诱导：将洋葱（或大葱、蒜）放在装满清水的广口瓶上，让洋葱的底部接触水面。待洋葱长出约1cm的不定根时，将整个装置放入冰箱冷藏室，诱导培养48～72h。 （2）固定细胞形态：剪取诱导处理的根尖约0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次。 （3）制作装片：包括解离、漂洗、染色和制片4个步骤。 （4）观察比较：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。 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。 三、染色体的结构变异 1.类型：在自然条件或人为因素的影响下，染色体发生的结构变异主要有下图4种类型。图1表示染色体中某一片段缺失引起变异，图2表示染色体中增加某一片段引起变异，图3表示染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体引起变异，图4表示染色体中某一片段位置颠倒引起变异。 2.结果及影响：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。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。 一.三种可遗传的变异的比较 1.不遗传变异与可遗传的变异 (1)变异的概念：生物的亲子代之间及同一亲代的各子代之间，均有或多或少的差异，这种差异就是变异。 (2)类型： ①不遗传变异→原因：环境变化引起的,遗传物质未发生改变 ②可遗传变异→来源：基因突变、基因重组和染色体变异：由亲代生殖细胞内遗传物质的改变引起的，能够遗传给后代。 (3)特点:①不遗传变异一般只在当代表现出来；一般不能遗传给后代；这种变异一般是定向的，例如，个体摄入过多的糖可能导致肥胖。 ②可遗传的变异可以在当代表现，也可以在后代中出现；变异一旦发生，就有可能遗传给后代；这种变异是不定向的。 2.基因突变、基因重组、染色体变异的区别 项目 基因突变 基因重组 染色体变异 变异实质 基因碱基序列的改变 控制不同性状的基因重新组合 染色体结构或数目变化 适用范围 任何生物均可发生(包括病毒) 自然状态下，通常在真核生物有性生殖产生配子时发生 真核生物核遗传中发生 产生结果 产生新的基因，但基因数目和位置不变 产生新的基因型，未发生基因的改变 可引起基因数目或排列顺序的变化 鉴定方法 光学显微镜下均无法检出,可根据性状进行判断 光学显微镜下可检出 类型 ①自发突变; ②诱发突变 ①自由组合型； ②互换型 ①染色体结构的变异； ②染色体数目的变异 意义 产生新基因的途径;生物变异的根本来源;为生物的进化提供了丰富的原材料 生物变异的主要来源之一,对生物进化具有重要的意义 对生物进化有一定意义 实例 镰状细胞贫血、细胞癌变 黄圆与绿皱豌豆杂交,后代产生黄皱与绿圆个体 八倍体小黑麦雄蜂 3.利用四个“关于”区分三种可遗传的变异 (1)关于“互换” 司源染色体的非姐妹染色单体之间的互换，属于基因重组:非同源染色体之间交换片段,属于染色体结构变异中的易位。(2)关于“增添或缺失” DNA 分子中若干基因的增添或缺失,属于染色体结构变异;基因中碱基的增添或缺失,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上的变化,在光学显微镜下观以观察到。 (4)关于变异的“质”和“量”若把基因视为染色体上的一个“点”，染色体视为其所在的“线段”，则: ①基因突变--“点”的变化(“点”的质变，但数目不变)。 ②基因重组--“点”的结合或交换(“点”的质与量一般不变)。 ③染色体变异--“线段”发生结构或数目的变化。 a.染色体结构变异--“线段”的部分片段重复、缺失、倒位、易位(“点”的质不变,数目或位置变化)。 b.染色体数目变异--个别“线段”增添、缺失或“线段组”成倍增加、成套减少(“点”的质不变,数目变化)。 二、染色体变异在育种中的应用 1.多倍体育种与单倍体育种的比较 注意：使用秋水仙素诱变育种的3 点说明 (1)为什么用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗？萌发的种子或幼苗有丝分裂旺盛，秋水仙素可抑制纺锤体的形成，使产生的新细胞中染色体数目加倍。 (2)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，属于多倍体育种 (3)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。单倍体育种只能处理幼苗，多倍体育种可处理萌发的种子或幼苗 2.实例分析 (1)多倍体育种--三倍体无子西瓜的培育 (2) 单倍体育种--培育矮秆抗病(ddTT)小麦 注意：(1)用秋水仙素处理的是单倍体幼苗而不是萌发的种子,所以一般地上部分细胞内染色体数目加倍,地下部分细胞内染色体数目不变。 (2)单倍体育种主要包括杂交、花药离体培养、秋水仙素处理和筛选四个过程不能认为花药离体培养就是单倍体育种的全部,单倍体育种常常需要先通过杂交将两种优良性状的基因重组到同一个个体中。 (3)单倍体育种时,若亲本为二倍体,则经花药离体培养和人工诱导后获得的品种为纯合子;若亲本为多倍体,则经花药离体培养和人工诱导后获得的品种不一定为纯合子。 （限时：15min） 一、单选题 1．关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是（　　） A．每个染色体组中的染色体均为非同源染色体 B．每个染色体组中都含有常染色体和性染色体 C．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同 D．二倍体植物的配子只含有一个染色体组 【答案】B 【分析】细胞中的一组非同源染色体，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，这样的一组染色体称为一个染色体组；同源染色体是指形状和大小一般相同，一条来自父方，一条来自母方的染色体。 【详解】A、由染色体组的定义可知，一个染色体组中所有染色体均为非同源染色体，不含同源染色体，A正确； B、有些高等植物细胞中无性染色体，如豌豆，染色体无常染色体和性染色体之分，B错误； C、一个染色体组中的所有染色体在形态和功能上各不相同， 因此染色体DNA的碱基序列不同，C正确； D、二倍体植物体细胞含有两个染色体组，减数分裂形成配子时染色体数目减半，即配子只含一个染色体组，D正确。 2．下列关于染色体组、单倍体、多倍体的叙述，正确的是（    ） A．体细胞中含有三个染色体组的个体一定是三倍体 B．配子中含有的全部染色体称为一个染色体组 C．单倍体生物都不能产生可育的配子 D．未受精的配子发育成的个体是单倍体 【答案】D 【分析】几倍体的判断：①如果生物体由受精卵（或合子）发育而成，生物体细胞内有几个染色体组，此生物就叫几倍体；②如果生物体由生殖细胞（卵细胞或花粉）直接发育而成，无论细胞内含有几个染色体组，此生物体都不能叫几倍体，而只能叫单倍体。另外，还要考虑染色体组倍性的变化：若染色体组数目倍性减半，则形成单倍体，如植物的花药离体培养形成单倍体植株，蜜蜂的孤雌生殖发育成雄蜂；若染色体组数目成倍增加形成多倍体，如八倍体的小黑麦等。 【详解】A、体细胞中含有三个染色体组的个体如果是由受精卵发育来的，一定是三倍体，如果是由配子发育来的，是单倍体，A错误； B、二倍体的配子中含有的全部染色体称为一个染色体组，B错误； C、单倍体生物若含有成对的染色体组，如四倍体的单倍体，能产生可育的配子，C错误； D、单倍体是由未受精的配子发育成的个体，D正确。 3．研究表明细胞在分裂的过程中，由于外界环境或内部因素的原因，影响细胞的正常分裂而发生变异。下列叙述错误的是（    ） A．父母均为正常，生出一个XXY的色盲男孩的原因是母亲减数分裂Ⅱ过程中出现了差错 B．用秋水仙素处理幼苗时，抑制纺锤体形成使着丝粒不能分开从而形成多倍体 C．豌豆细胞在细胞分裂间期，淀粉分支酶基因插入了一段DNA序列导致基因突变 D．若父母一方减数分裂Ⅰ后期21号同源染色体没分开，有可能使其子女患21三体综合征 【答案】B 【分析】1、可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异： （1） 基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，这会导致基因结构的改变，进而产生新基因。 （2）基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的非等位基因重新组合。 （3）染色体变异包括染色体结构变异(重复、缺失、易位、倒位)和染色体数目变异。 2、秋水仙素作用的机理：人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理，目前最常用且最有效的方法是用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗，当秋水仙素作用于正在分裂的细胞时，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，染色体数目加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来可能发育成多倍体植株。 【详解】A、色盲是伴X染色体隐性遗传病(假设用B、b表示)，该夫妇的基因型为XBXb、XBY，男孩的基因型为XbXbY，则该男孩是由基因型为XbXb的卵细胞和基因型为Y的精子结合形成的，而基因型为XbXb的卵细胞是由于女方减数分裂Ⅱ后期，两条含有基因b的子染色体没有分离移向同一极所致，A正确； B、秋水仙素的作用是抑制纺锤体形成，但着丝粒仍会断裂，B错误； C、豌豆细胞在细胞分裂间期，豌豆淀粉分支酶基因中插入了一段外来的DNA序列，会导致基因突变使淀粉分支酶不能合成，C正确； D、若父母一方减数分裂Ⅰ后期21号同源染色体未分开，会产生两种配子，一种配子多了一条21号染色体，而另一种少了一条21号染色体，多了一条21号染色体的卵细胞（含有2条21号染色体）与正常精子（1条21号染色体）结合，子女可能会患21三体综合征，D正确。 4．下列有关“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验条件及试剂使用的叙述，错误的是（    ） ①低温诱导：与“多倍体育种”中的“秋水仙素”作用机理相同 ②酒精：与“检测生物组织中的脂肪”中的作用相同 ③卡诺氏液：与“探究酵母菌细胞呼吸方式”中NaOH作用相同 ④甲紫溶液：与“观察根尖分生区细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”使用目的相同 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 【答案】B 【分析】“低温诱导植物染色体数目的变化”实验中几种溶液的作用：（1）卡诺氏液：固定细胞的形态。（2）甲紫染液：细胞核染色，便于观察染色体的行为。（3）15%的盐酸和95%的酒精形成的解离液：解离，使细胞分离开。（4）95%的酒精溶液：洗去附着在根尖的卡诺氏液。 【详解】①“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”与“多倍体育种”中的“秋水仙素”作用机理相同，均是抑制纺锤体形成，①正确； ②“低温诱导植物染色体数目的变化”实验中有2处用到酒精，一是用95%的酒精冲洗掉卡诺氏液、二是作为解离液的成分之一；在“检测生物组织中的脂肪”中滴加1～2滴50%的酒精洗去浮色，两者的作用不同，②错误； ③卡诺氏液在“低温诱导植物染色体数目的变化”实验中用于固定根尖细胞，“探究酵母菌细胞呼吸方式”中“NaOH”用于吸收空气中的二氧化碳，③错误； ④甲紫溶液与“观察根尖分生区细胞的有丝分裂”中“醋酸洋红液”使用目的相同，均是使染色体着色，④正确。 综上分析，B符合题意，ACD不符合题意。 5．用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6 h，能够诱导细胞内染色体加倍。某生物小组为了探究用一定时间的低温（如4 ℃）处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体加倍进行了相关实验设计。下列关于该实验的叙述中，错误的是（　　） A．本实验的假设是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍 B．本实验可以在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内的染色体数目 C．本实验需要制作根尖细胞的临时装片，制作步骤是解离→漂洗→染色→制片 D．本实验可以看到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程 【答案】D 【分析】低温诱导染色体数目加倍实验的原理：低温能抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向两极，导致细胞中染色体数目加倍；观察细胞中染色体数目是否加倍，需要制作临时装片，其步骤为：解离→漂洗→染色→制片。 【详解】A、根据题干信息可知，该实验的目的是探究用一定时间的低温（如4 ℃）处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体加倍，因此可以提出的实验假设是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍，A正确； B、根尖细胞内的染色体数目是可以在显微镜下观察到的，B正确； C、根据以上分析已知，制作根尖细胞的临时装片的步骤为：解离→漂洗→染色→制片，C正确； D、由于在装片制作的解离步骤中已经将细胞杀死了，所以用显微镜观察时是看不到一个细胞完整的染色体数目加倍过程的，D错误。 6．如图是某精原细胞内两对同源染色体发生的结构变化，染色体上的字母表示基因，相关叙述正确的是（    ） A．染色体结构改变后，N基因和b基因的表达不会受到影响 B．图中所示的染色体结构改变，会涉及DNA分子的断裂和连接 C．染色体结构改变后，B和N基因在同源染色体相同位置上，是等位基因 D．染色体结构改变后，该细胞形成精子时，等位基因N和n一定发生分离 【答案】B 【分析】 染色体结构变异：①缺失：染色体的某一片段缺失引起变异；②重复：染色体增加某一片段引起变异；③易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起变异；④倒位：染色体上的某一片段位置颠倒引起的变异。 等位基因是同源染色体上同一位置控制同一性状的不同表现形式的基因。 【详解】A、基因之间会互相影响，染色体结构改变后，N基因和b基因的表达可能受到影响，A错误； B、DNA和蛋白质构成染色体，图中所示的染色体结构改变，会涉及DNA分子的断裂和连接，B正确； C、染色体结构改变后，B和N基因在同源染色体相同位置上，但是为非等位基因，C错误； D、染色体结构改变后，该细胞形成精子时，等位基因N和n可能随非同源染色体自由组合分到细胞同一极，不一定发生分离，D错误。 7．如图是发生在生物细胞中的一些特殊变化，下列有关叙述不符合生物学原理的是（    ） A．①过程一定发生了基因突变，但生物性状不一定改变 B．②过程可发生在减数第一次分裂前期，导致生物性状重新组合 C．③过程发生了染色体结构的变异，其结果往往对生物体有害 D．①不能在光学显微镜下观察到，③一般可在光学显微镜下观察到 【答案】A 【分析】分析图片内容： ①发生DNA片段中碱基对的替换，但不确定是否发生在基因内部，所以无法确定是否为基因突变； ②发生同源染色体上非姐妹染色单体片段的互换，属于基因重组； ③发生非同源染色体上片段的交换，属于染色体结构变异中的易位。 【详解】A、基因是有遗传效应的DNA片段，图中DNA片段可能不是基因，所以①过程不一定发生了基因突变，A错误； B、②过程表示同源染色体的非姐妹染色单体之间的片段互换，可发生在减数第一次分裂前期，导致生物性状重新组合，B正确； C、③过程发生了染色体结构变异中的易位，其结果往往对生物体有害，C正确； D、①为基因突变，不能在光学显微镜下观察到；③为染色体结构变异，一般可在光学显微镜下观察到，D正确。 8．下图是培育三倍体无子西瓜的流程图，下列说法正确的是（    ） A．四倍体西瓜不能进行正常的减数分裂 B．秋水仙素能抑制细胞分裂后期着丝粒的分裂 C．三倍体无子西瓜的育种原理是染色体结构变异 D．三倍体植株所结的无子西瓜偶尔也会形成少量种子 【答案】D 【分析】无子西瓜的培育的具体方法：用秋水仙素处理幼苗期的普通二倍体西瓜，得到四倍体西瓜；用四倍体西瓜作母本，用二倍体西瓜作父本，杂交得到含有三个染色体组的西瓜种子；种植三倍体西瓜的种子，这样的三倍体西瓜是开花后是不会立即结果的，还需要授给普通二倍体西瓜的成熟花粉，以刺激三倍体西瓜的子房发育成为果实，这样就会得到三倍体西瓜。 【详解】A、四倍体西瓜能进行正常的减数分裂产生配子，可育，A错误； B、秋水仙素能抑制细胞分裂前期纺锤丝的形成，B错误； C、三倍体无子西瓜的培育采用了多倍体育种的方法，其所依据的原理是染色体数目变异，C错误； D、三倍体无子西瓜在形成配子过程中染色体联会素乱，但也可能形成正常配子，其概率极低，对三倍体植株授以二倍体植株的花粉，三倍体植株所结的无子西瓜偶尔也会形成少量种子，D正确。 9．禾谷类作物是最重要的粮食作物，单倍体育种是有效推进禾谷类作物优良品种培育的有效手段，科研人员已利用单倍体育种技术培育了一批具有优良性状的禾谷类作物。下列关于单倍体育种的叙述，错误的是（    ） A．单倍体育种主要利用染色体数目变异的原理 B．单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍 C．单倍体植株缺乏染色体，植株通常是高度不育的 D．利用单倍体育种技术培育纯种可明显缩短育种年限 【答案】C 【分析】1、杂交育种原理：基因重组（通过基因分离、自由组合或连锁交换，分离出优良性状或使各种优良性状集中在一起）。 2、诱变育种原理：基因突变。方法：用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使其在细胞分裂间期DNA复制时发生差错，从而引起基因突变。举例：太空育种、青霉素高产菌株的获得。 3、单倍体育种原理：染色体数目变异。方法与优点：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。优点是明显缩短育种年限，原因是纯合体自交后代不发生性状分离。 【详解】A、单倍体育种利用了花药的离体培养，原理是染色体数目变异，A正确； BD、单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理，通过花药离体培养获得单倍体植株，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，获得染色体数目加倍的个体，该过程获得的个体通常是纯合子，故可以明显缩短育种年限，BD正确； C、单倍体植株有染色体，C错误。 二、非选择题 10．生物的变异在育种中有重要应用，下列是变异在水稻、小麦与果蝇的选育过程中的应用，结合题意分析作答： I.水稻(2n＝24)自花受粉，水稻的无香味(Y)对有香味(y)为显性。无香味人工杂交水稻(如图1)经过长期诱变处理得到以下三种类型的变异(如图2)。 (1)类型一的产生是因为y基因内发生了碱基的 ，属于 (填“显性”或“隐性”)突变。 (2)类型二发生的变异类型为 ，若类型二的植株M可正常产生配子，各种配子活力相同且可育，但含Y或y基因的个体才能存活，则该变异个体自交后代的表型及分离比是 。 (3)类型三的植株N自交，子代无香味∶有香味＝2∶1，对该异常分离比的出现，同学们经讨论分析提出两种假说。假说一：含两条缺失染色体的受精卵不能发育；假说二：含缺失染色体的雄配子受精能力为正常雄配子的1/2。为了探究假说的正确性，请利用植株N的自交子代完成以下实验设计。 实验方案：任选一株 植株作父本和 进行杂交，统计子代表型及分离比。 预期结果和结论： ①若 ，则假说一正确； ②若 ，则假说二正确。 II. 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，如下图所示（其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组）。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。 (4)在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是 。这说明一粒小麦和斯氏麦草之间存在 。与二倍体相比，最终培育的多倍体普通小麦的优点是 （答出2点即可）。 (5)杂种二培养成普通小麦的方法可用一定浓度的 处理芽尖，作用原理是 。 (6)现有甲、乙两个普通小麦品系（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 。 (7)随着空间站技术的发展，也可采用太空育种的方法培育高产普通小麦，育种工作者往往要对“太空种子”做大量的筛选，主要原因是 。 III. 几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。 (8)图示果蝇发生的变异类型是 。 (9)白眼雌果蝇（XrXrY）最多能产生Xr、XrXr、 和 四种类型的配子，该果蝇与红眼雄果蝇（XRY）杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为 。 (10)用黑身白眼雌果蝇（aaXrXr）与灰身红眼雄果蝇（AAXRY）杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼，F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为 ，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为 。 (11)用红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（XrY）为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇（记为“M”）。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。 实验步骤： 。 结果预测： I.若 ，则是环境改变 II.若 ，则是基因突变； III.若 ，则是减数分裂时X染色体不分离。 【答案】(1) 增添、缺失或替换 显性 (2) 易位 无香味∶有香味＝4∶1 (3) 无香味 多株有香味植株 无香味∶有香味＝1∶1 全部为无香味或无香味∶有香味＝1∶2 (4) 无同源染色体，不能进行正常的减数分裂 生殖隔离 营养物质含量高、茎秆粗壮 (5) 秋水仙素 抑制纺锤体形成，诱导染色体数目加倍 (6)甲、乙两个品系杂交，F1自交，选取F2中既抗病又抗倒伏且自交后代不发生性状分离的植株。 (7)太空育种的原理是基因突变，基因突变具有不定向性、低频性 (8)染色体数目变异 (9) XrY Y XRXr、XRXrY (10) 3∶1 1/18 (11) M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表型 子代出现红眼（雌）果蝇（或子代雌果蝇全部为红眼、雄果蝇全部为白眼） 子代全部是白眼 无子代产生 【分析】基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。染色体变异分为染色体结构的变异和染色体数目的变异，后者包括两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。利用染色体数目的变异可以进行多倍体育种。位于性染色体上的基因所控制的性状，在遗传上总是和性别相关联，这种现象叫作伴性遗传。 【详解】（1）分析题意和题图可知，无香味人工杂交水稻基因型是Yy，图中类型一的基因型是YY，说明图中类型一的产生是由于基因y突变为Y所致，即发生了显性突变。基因突变是由于基因内发生了碱基对的增添、缺失或替换导致的。 （2）类型二中发生了非同源染色体之间的片段交换，属于染色体结构变异中的易位。若类型二的植株M可正常产生配子，各种配子活力相同且可育，但含Y或y基因的个体才能存活，则该过程类似于非同源染色体上的两对非等位基因的自由组合，由于含Y或y基因的个体才能存活，雌雄配子随机结合的16种组合方式中，有一种组合方式形成的受精卵不含Y和y基因，由该受精卵发育成的个体死亡，据此可推知：该变异个体自交后代的表型及分离比是无香味∶有香味＝12∶3＝4∶1。 （3）类型三的植株Y所在染色体有缺失（可记为Y-）。若类型三的植株N自交结果出现2∶1的分离比是因为假说一（含两条缺失染色体的受精卵不能发育）导致的，则自交后代的无香味植株基因型为Y-y；若植株N自交结果出现2∶1的分离比是因为假说二（含缺失染色体的雄配子受精能力为正常雄配子的1/2）导致的，则自交后代的无香味植株基因型为Y-y和Y-Y-。可见，为了探究假说的正确性，利用植株N的自交子代完成的实验设计方案是：任选一株子代的无香味植株作父本和多株有香味植株作母本进行杂交，统计子代表型及分离比。若假说一正确，则亲代为Y-y×yy，子代中Y-y∶yy＝1∶1，表现为无香味∶有香味＝1∶1；若假说二正确，则亲代为Y-Y-×yy或Y-y×yy，由于含缺失染色体的雄配子受精能力为正常雄配子的1/2，则子代全部为无香味或无香味∶有香味＝1∶2。 （4）由图可知：在普通小麦的形成过程中，杂种一含有的2个染色体组分别来自一粒小麦和斯氏麦草两个不同的物种，由于杂种一无同源染色体，减数分裂时无法联会，不能形成可育的配子，所以是高度不育的。这说明一粒小麦和斯氏麦草之间存在生殖隔离。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是茎秆粗壮、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有所增加。 （5）由于秋水仙素能抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而使植物细胞中的染色体数目加倍，所以秋水仙素是人工诱导多倍体形成常用的一种试剂，因此用杂种二培育普通小麦的方法是可用一定浓度的秋水仙素处理芽尖。选择芽尖的原因是该部位细胞分裂旺盛，有利于诱导染色体数目加倍。 （6）若要以甲（抗病易倒伏）、乙（易感病抗倒伏）的两个普通小麦纯合品系为实验材料，设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，可让甲、乙两个品种杂交，F1自交，选取F2中既抗病又抗倒伏的类型，让其连续自交，直到获得后代不发生性状分离的植株。 （7）采用太空育种的方法培育高产普通小麦，这是采用了诱变育种的方法，该育种方法的原理是基因突变，而基因突变具有不定向性、低频性，因此育种工作者往往要对“太空种子”做大量的筛选，才能筛选出目标类型。 （8）据图可知，XXY和XXX个体的体细胞中都多了一条X染色体，XO和OY个体的体细胞中均少了一条性染色体，因此图示果蝇发生的变异类型属于染色体数目变异。 （9）白眼雌果蝇（XrXrY）产生配子的过程中，由于性染色体为三条，其中任意两条配对正常分离、另一条随机移向细胞的一极，产生含两条或一条性染色体的配子，其雌配子的种类及比例为2Xr∶2XrY∶1XrXr∶1Y＝2∶2∶1∶1。该果蝇与红眼雄果蝇（XRY）杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为XRXr、XRXrY。 （10）用黑身白眼雌果蝇（aaXrXr）与灰身红眼雄果蝇（AAXRY）杂交，F1的基因型是AaXRXr、AaXrY，F2中灰身红眼（A_XR_）果蝇的概率是3/4×1/2＝3/8，黑身白眼(aaXrXr和aaXrY)果蝇的概率是1/4×1/4＋1/4×1/4＝1/8，所以F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为3∶1。F2灰身红眼雌果蝇的基因型是1/3AAXRXr或是2/3AaXRXr，灰身白眼雄果蝇的基因型是1/3AAXrY或是2/3AaXrY。从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身的概率是aa＝2/3×2/3×1/4＝1/9，子代中出现白眼的概率是XrXr＋XrY＝1/2，所以子代中出现黑身白眼果蝇的概率为1/9×1/2＝1/18。 （11）红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（XrY）为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇（记为“M”）。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。若通过杂交实验来确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的，可以让M果蝇与正常白眼雌果蝇（XrXr）杂交，分析子代的表型。若为环境改变引起，则M的基因型为XRY，M与XrXr杂交，子代雌果蝇全部为红眼，雄果蝇全部为白眼；若为基因突变引起，则M的基因型为XrY，M与XrXr杂交，子代全部是白眼；若为减数分裂时X染色体不分离导致的，则M的基因型为XrO，表现为雄性不育，因此M与XrXr杂交，没有子代产生。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$