?第21講　染色體變異與生物變異在育種上的應用
[考綱要求]　1.染色體結構變異和數(shù)目變異(Ⅱ)。2.生物變異在育種上的應用(Ⅱ)。3.轉基因食品的安全(Ⅰ)。4.實驗：低溫誘導染色體加倍。



1．染色體結構的變異
(1)類型(連線)

(2)結果：使排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，從而導致性狀的變異。
2．染色體數(shù)目的變異
(1)類型
(2)染色體組(根據(jù)果蠅染色體組歸納)

①從染色體來源看，一個染色體組中不含同源染色體。
②從形態(tài)、大小和功能看，一個染色體組中所含的染色體各不相同。
③從所含的基因看，一個染色體組中含有控制本物種生物性狀的一整套基因，但不能重復。
(3)單倍體、二倍體和多倍體
項目
單倍體
二倍體
多倍體
概念
體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體
體細胞中含有兩個染色體組的個體
體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體
發(fā)育起點
配子
受精卵
受精卵
植株特點
(1)植株弱小
(2)高度不育
正常可育
(1)莖稈粗壯
(2)葉片、果實和種子較大
(3)營養(yǎng)物質含量豐富
體細胞染色體組數(shù)
≥1
2
≥3
形成過程
雄配子單倍體
＋
雌配子單倍體
↓受精作用
受精卵生物體
形成原因
自然原因
單性生殖
正常的有性生殖
外界環(huán)境條件劇變(如低溫)
人工誘導
花藥離體培養(yǎng)
秋水仙素處理單倍體幼苗
秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗
舉例
蜜蜂的雄蜂
幾乎全部的動物和過半數(shù)的高等植物
香蕉(三倍體)；馬鈴薯(四倍體)；八倍體小黑麥


(1)DNA分子中發(fā)生三個堿基對的缺失導致染色體結構變異(　×　)
(2)染色體易位或倒位不改變基因數(shù)量，對個體性狀不會產(chǎn)生影響(　×　)
(3)體細胞中含有兩個染色體組的個體是二倍體，含有三個或三個以上染色體組的個體是多倍體(　×　)
(4)用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體(　×　)
(5)單倍體含有的染色體組數(shù)都是奇數(shù)(　×　)
易錯警示　有關染色體變異的3點提醒
(1)單倍體所含染色體組的個數(shù)不定，可能含1個、2個或多個染色體組，也可能含同源染色體或等位基因。
(2)單倍體并非都不育。多倍體的配子中若含有偶數(shù)個染色體組，則其發(fā)育成的單倍體中含有同源染色體就可育。
(3)“可遺傳”≠“可育”。三倍體無子西瓜、騾子、二倍體的單倍體等均表現(xiàn)為“不育”，但它們均屬于可遺傳變異。

考向一　辨析三種可遺傳變異

可遺傳變異類型的辨析
(1)圖甲①～④的結果中哪些是由染色體變異引起的？它們分別屬于哪類變異？能在光學顯微鏡下觀察到的是哪幾個？

提示?、偃旧w片段缺失；②染色體片段易位；③基因突變；④染色體片段倒位。①②④均為染色體變異，可在光學顯微鏡下觀察到，③為基因突變，不能在光學顯微鏡下觀察到。
(2)圖乙、丙均發(fā)生了某些片段的交換，其交換對象分別是什么？它們分別屬于哪類變異？

提示　圖乙發(fā)生了非同源染色體間片段的交換，圖丙發(fā)生的是同源染色體上的非姐妹染色單體間相應片段的交換；前者屬于染色體結構變異中的“易位”，后者屬于交叉互換型基因重組。
歸納總結　利用三個“關于”區(qū)分三種變異
(1)關于“互換”：同源染色體上的非姐妹染色單體之間的交叉互換，屬于基因重組；非同源染色體之間的互換，屬于染色體結構變異中的易位。
(2)關于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重復(增加)，屬于染色體結構變異；DNA分子上若干堿基對的缺失、增添(增加)，屬于基因突變。
(3)關于變異的水平：基因突變、基因重組屬于分子水平的變異，在光學顯微鏡下觀察不到；染色體變異屬于細胞水平的變異，在光學顯微鏡下可以觀察到。

1．下列有關生物變異的說法，正確的是(　　)
A．某生物體內(nèi)某條染色體上多了幾個或少了幾個基因，這種變化屬于染色體數(shù)目的變異
B．黃圓豌豆×綠皺豌豆→綠圓豌豆，這種變異來源于基因突變
C．DNA分子中堿基對的增添、缺失和替換不一定都是基因突變
D．親代與子代之間，子代與子代之間出現(xiàn)了各種差異，是因為受精過程中進行了基因重組
答案　C
解析　某生物體內(nèi)某條染色體上多了幾個或少了幾個基因，這種變化屬于染色體結構的變異，A錯誤；黃圓豌豆×綠皺豌豆→綠圓豌豆，這屬于雜交育種，而雜交育種的原理是基因重組，B錯誤；DNA分子中堿基對的增添、缺失和替換不一定都是基因突變，如突變發(fā)生在沒有遺傳效應的DNA片段(基因以外的非編碼序列)中，沒有引起基因結構的改變，則不屬于基因突變，C正確；親代與子代之間，子代與子代之間出現(xiàn)了各種差異，是在產(chǎn)生配子的減數(shù)分裂過程中發(fā)生了基因重組，D錯誤。
2．如圖①②③④分別表示不同的變異類型，其中圖③中的基因2由基因1變異而來。下列有關說法正確的是(　　)

A．圖①②都表示易位，發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時期
B．圖③中的變異屬于染色體結構變異中的缺失
C．圖④中的變異屬于染色體結構變異中的缺失或重復
D．圖中4種變異能夠遺傳的是①③
答案　C
解析　圖①表示交叉互換，發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時期，圖②表示易位，A錯誤；圖③中的變異屬于基因突變中的堿基對的缺失，B錯誤；圖④中，若染色體3正常，染色體4則發(fā)生染色體結構變異中的缺失，若染色體4正常，染色體3則發(fā)生染色體結構變異中的重復，C正確；圖中4種變異都是遺傳物質的改變，都能夠遺傳，D錯誤。
考向二　染色體組及生物體倍性的判斷

據(jù)圖回答下列問題：

(1)甲、乙、丙、丁4個細胞中，染色體組的數(shù)目依次為________。
(2)蜜蜂中的雄蜂是由卵細胞直接發(fā)育形成的，則雄蜂是________倍體；卵細胞能發(fā)育成完整個體的原因是__________________________________________。
(3)如果含丙細胞的生物由受精卵發(fā)育而來，則該生物屬于________倍體；如果其由配子直接發(fā)育而來，則其屬于________倍體；無論哪種情況，該生物都是________(填“不可育”或“可育”)的，原因是______________________________________________。
提示　(1)1、2、3、2
(2)單　含有控制該生物生長、發(fā)育、繁殖等所需的全套遺傳信息
(3)三　單　不可育　在減數(shù)分裂時聯(lián)會紊亂，不能形成正常的配子
歸納總結　
(1)三種方法確定染色體組數(shù)量
①染色體形態(tài)法
同一形態(tài)的染色體→有幾條就有幾組，如圖中有4個染色體組。

②等位基因個數(shù)法
控制同一性狀的等位基因→有幾個就有幾組，如AAabbb個體中有3個染色體組。
③公式法
染色體組數(shù)＝，如圖中有4個染色體組。
(2)“兩看法”判斷單倍體、二倍體和多倍體


3．下列是對a～h所示的生物體細胞圖中各含有幾個染色體組的敘述，正確的是(　　)


A．細胞中含有一個染色體組的是h圖，該個體是單倍體
B．細胞中含有兩個染色體組的是g、e圖，該個體是二倍體
C．細胞中含有三個染色體組的是a、b圖，但該個體未必是三倍體
D．細胞中含有四個染色體組的是f、c圖，該個體一定是四倍體
答案　C
解析　分析題圖可知，a、b圖含有三個染色體組，c、h圖含有兩個染色體組，e、f圖含有四個染色體組，d、g圖含有一個染色體組。確認單倍體、二倍體、多倍體必須先看發(fā)育起點——若由配子發(fā)育而來，無論含幾個染色體組均屬單倍體，若由受精卵發(fā)育而來，有幾個染色體組即為幾倍體。
4．下列對圖中所示細胞所含染色體的相關敘述，正確的是(　　)

A．圖a含有2個染色體組，圖b含有3個染色體組
B．如果圖b表示體細胞，則圖b代表的生物一定是三倍體
C．如果圖c表示由受精卵發(fā)育成的生物的體細胞，則該生物一定是二倍體
D．圖d代表的生物一定是由卵細胞發(fā)育而成的，是單倍體
答案　C
解析　圖a為有絲分裂后期，含有4個染色體組，圖b含有3個染色體組，A項錯誤；如果圖b生物是由配子發(fā)育而成的，則圖b代表的生物是單倍體，如果圖b生物是由受精卵發(fā)育而成的，則圖b代表的生物是三倍體，B項錯誤；圖c中含有2個染色體組，若是由受精卵發(fā)育而成的，則該細胞所代表的生物一定是二倍體，C項正確；圖d中只含有1個染色體組，一定是單倍體，可能是由雄配子或雌配子發(fā)育而成的，D項錯誤。

1．單倍體育種
(1)原理：染色體(數(shù)目)變異。
(2)過程

(3)優(yōu)點：明顯縮短育種年限。
(4)缺點：技術復雜。
2．多倍體育種
(1)方法：用秋水仙素或低溫處理。
(2)處理材料：萌發(fā)的種子或幼苗。
(3)原理


(4)實例：三倍體無子西瓜的培育

①兩次傳粉
②用秋水仙素處理幼苗后，分生組織分裂產(chǎn)生的莖、葉、花染色體數(shù)目加倍，而未經(jīng)處理部分(如根部細胞)的染色體數(shù)不變。
③三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜植株在減數(shù)分裂過程中，由于染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常配子。
3．雜交育種
(1)原理：基因重組。
(2)過程
①培育雜合子品種
選取符合要求的純種雙親雜交(♀×♂)→F1(即為所需品種)。
②培育隱性純合子品種
選取符合要求的雙親雜交(♀×♂)→F1F2→選出表現(xiàn)型符合要求的個體種植并推廣。
③培育顯性純合子品種
a．植物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1→F1自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型，連續(xù)自交至不發(fā)生性狀分離為止。
b．動物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1→F1雌雄個體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交，選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個體。
(3)優(yōu)點：操作簡便，可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起。
(4)缺點：獲得新品種的周期長。
4．誘變育種
(1)原理：基因突變。
(2)過程

(3)優(yōu)點
①可以提高突變率，在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。
②大幅度地改良某些性狀。
(4)缺點：有利變異個體往往不多，需要處理大量材料。

(1)抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組可獲得抗蟲矮稈小麥(　√　)
(2)通過花藥離體培養(yǎng)可獲得抗銹病高產(chǎn)小麥新品種(　×　)
(3)單倍體育種中，通過花藥離體培養(yǎng)所得的植株均為純合的二倍體(　×　)
(4)誘變育種可通過改變基因的結構達到育種目的(　√　)
(5)用二倍體西瓜給四倍體西瓜授粉，則四倍體植株上會結出三倍體無子西瓜(　×　)
易錯警示　有關育種的4點易錯提醒
(1)誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生新基因，創(chuàng)造變異新類型，后者只是實現(xiàn)原有基因的重新組合。
(2)育種中“最簡便”與“最快速”的差異?！白詈啽恪敝赜诩夹g含量應為“易操作”，如雜交育種，雖然年限長，但農(nóng)民自己可簡單操作?！白羁焖佟眲t未必簡便，如單倍體育種可明顯縮短育種年限，但其技術含量卻較高。
(3)“單倍體育種”≠“花藥離體培養(yǎng)”：單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理等過程；花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種的一個操作步驟。
(4)單倍體育種和多倍體育種都需用秋水仙素處理，前者操作對象是幼苗期的單倍體植株；后者操作對象為萌發(fā)期的種子或幼苗期的正常植株。

考向一　分析單倍體育種與多倍體育種的應用
5．下圖為某二倍體植物單倍體育種過程，下列敘述正確的是(　　)

A．①中發(fā)生了染色體數(shù)目變異
B．②一般采用花藥離體培養(yǎng)的方法
C．③中秋水仙素抑制著絲點分裂
D．④中選到的植株中為純合子
答案　B
解析　①為雜交過程，產(chǎn)生的子代染色體數(shù)目沒有改變，A錯誤；②為花藥離體培養(yǎng)過程，可獲得單倍體植株，B正確；③中秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成，但是不抑制著絲點的分裂，C錯誤；④過程產(chǎn)生比例相等的4種純合子，D錯誤。
6．某二倍體植株的體細胞中染色體數(shù)為24，基因型為AaBb。請據(jù)圖完成下列問題：

(1)圖中A所示的細胞分裂方式是______________。
(2)產(chǎn)生的花粉基因型有________種，由花粉發(fā)育成的單倍體有哪幾種基因型？__________。
(3)若C處是指用秋水仙素處理，則個體①的體細胞中含染色體________________條，它是純合子還是雜合子？______________。
(4)若該植物進行自花傳粉，在形成的以個體②組成的群體中可能有幾種基因型？__________________。
(5)若A表示水稻的高稈基因，a表示水稻的矮稈基因；B表示水稻的抗病基因，b表示水稻的不抗病基因，這兩對基因按自由組合定律遺傳。那么該水稻自花傳粉的后代中，矮稈抗病的個體所占比例是____________，若要獲得穩(wěn)定遺傳的矮稈抗病水稻，應讓矮稈抗病的水稻進行自交，在自交的后代中純種的矮稈抗病水稻所占比例為________。
(6)若要盡快獲得純種的矮稈抗病水稻，則應采用圖中____________(填字母)過程進行育種，這種育種方法稱為__________________。
答案　(1)減數(shù)分裂　(2)4　AB、Ab、aB、ab　(3)24　純合子　(4)9種　(5) 　　
(6)A、B、C　單倍體育種
解析　植物產(chǎn)生花粉或卵細胞要經(jīng)過減數(shù)分裂，由于該植株基因型為AaBb，所以能產(chǎn)生4種基因型花粉，將花粉經(jīng)花藥離體培養(yǎng)產(chǎn)生的單倍體也應該有4種基因型：AB、Ab、aB、ab?；ǚ壑腥旧w數(shù)是體細胞的一半，即12條，經(jīng)秋水仙素處理后的純合子染色體數(shù)應該為24條，基因型為AaBb的個體自交，后代應該有9種基因型。矮稈抗病的個體基因型有兩種：aaBB和aaBb，在后代中所占比例是(aaBB)＋(aaBb)＝。當矮稈抗病的水稻進行自交，純合子(aaBB)是，自交后代中純種矮稈抗病比例為，而雜合子(aaBb)是，自交的后代中純種矮稈抗病比例為×＝，所以矮稈抗病的水稻進行自交，后代中矮稈抗病純合子所占比例為＋＝。
考向二　分析誘變育種和雜交育種的應用
7．如圖表示培育多種花色的某種植物的流程，下列敘述正確的是(　　)

A．培育粉紅花N運用的遺傳學原理是基因突變
B．用X射線照射深紅花S的種子后即可獲得粉紅花M植株
C．白花N的自交后代不會發(fā)生性狀分離，能穩(wěn)定遺傳
D．深紅花S與白花N雜交，產(chǎn)生深紅花植株的概率為
答案　C
解析　培育粉紅花N運用的遺傳學原理是染色體結構變異，A錯誤；由于基因突變具有不定向性，因此用X射線照射深紅花S的種子后不一定能獲得粉紅花M植株，B錯誤；白花N為純合子，能穩(wěn)定遺傳，其自交后代不會發(fā)生性狀分離，C正確；深紅花S與白花N雜交，產(chǎn)生深紅花植株的概率為1，D錯誤。
8．小麥品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合子(有一對基因雜合即可稱為雜合子)，生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉(Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種。請分別設計小麥品種間雜交育種程序以及馬鈴薯品種間雜交育種程序，要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明(寫出包括親本在內(nèi)的三代即可)。
答案　如圖

(注：①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出現(xiàn)的9種基因型和4種表現(xiàn)型；②寫出F2的9種基因型和4種表現(xiàn)型即可)

解析　小麥品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種，可采用雜交育種的方法；馬鈴薯品種是雜合子(有一對基因雜合即可稱為雜合子)，生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉(Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種，可先采用雜交育種的方法獲得黃肉、抗病品種，再用塊莖進行無性繁殖，遺傳圖解見答案。
考向三　生物育種的綜合判斷

圖中甲、乙表示水稻兩個品種，A、a和B、b分別表示位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑥表示培育水稻新品種的過程，請分析：

(1)圖中哪種途徑為單倍體育種？這種方法為什么能縮短育種年限？
提示　圖中①③⑤過程表示單倍體育種。采用花藥離體培養(yǎng)獲得的單倍體植株，經(jīng)人工誘導染色體加倍后，植株細胞內(nèi)每對染色體上的基因都是純合的，自交后代不會發(fā)生性狀分離，因此縮短了育種年限。
(2)圖中哪一標號處需用秋水仙素處理？應如何處理？
提示　圖示⑤處需用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得純合子；⑥處常用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，以誘導染色體加倍。
(3)④⑥的育種原理分別是什么？
提示?、艿挠N原理為基因突變，⑥的育種原理為染色體變異。
(4)圖中最簡便及最難以達到育種目標的育種途徑分別是哪個過程？
提示　圖中最簡便的育種途徑為①②過程所示的雜交育種，但育種周期較長；最難以達到育種目標的途徑為④過程所示的誘變育種。
(5)雜交育種選育從F2開始的原因是什么？其實踐過程中一定需要連續(xù)自交嗎？為什么？
提示　因為從F2開始發(fā)生性狀分離。不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，需要連續(xù)自交篩選直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要在F2中出現(xiàn)該性狀個體即可。
(6)在培育無子西瓜的過程中，為何用一定濃度的秋水仙素溶液處理二倍體西瓜的芽尖？三倍體西瓜為什么無種子？一顆種子都沒有嗎？
提示　西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方，用秋水仙素處理有利于抑制細胞有絲分裂時形成紡錘體，從而形成四倍體西瓜植株。三倍體植株不能進行正常的減數(shù)分裂形成生殖細胞，因此，不能形成種子。但并非絕對一顆種子都沒有，原因是在進行減數(shù)分裂時，有可能形成正常的卵細胞。
歸納總結　根據(jù)育種程序圖識別育種名稱和過程

(1)首先要識別圖解中各字母表示的處理方法：A—雜交，D—自交，B—花藥離體培養(yǎng)，C—秋水仙素處理，E—誘變處理，F(xiàn)—秋水仙素處理，G—轉基因技術，H—脫分化，I—再分化，J—包裹人工種皮。這是識別各種育種方法的主要依據(jù)。
(2)根據(jù)以上分析可以判斷：“親本新品種”為雜交育種，“親本新品種”為單倍體育種，“種子或幼苗新品種”為誘變育種，“種子或幼苗新品種”為多倍體育種，“植物細胞新細胞愈傷組織胚狀體人工種子―→新品種”為基因工程育種。

9．為提高產(chǎn)量，在生產(chǎn)中使用的玉米種子都是雜交種?，F(xiàn)有長果穗(M)白粒(n)和短果穗(m)黃粒(N)兩個玉米雜合子品種，為了達到長期培育長果穗黃粒(MmNn)雜交種玉米的目的，請你完善下列兩個品種間雜交育種方案：
方案一：長果穗白粒(Mmnn)和短果穗黃粒(mmNn)品種分別連續(xù)自交，___________________。
方案二：讓長果穗白粒(Mmnn)和短果穗黃粒(mmNn)兩玉米雜合子品種雜交，_____________。
方案三：請以遺傳圖解的形式表示并簡要說明。
答案　方案一：分別選育出基因型為MMnn和mmNN的玉米植株，部分自交留種，部分雜交即可獲得長果穗黃粒的雜交玉米
方案二：從子代中選擇表現(xiàn)型為短果穗白粒的玉米留種，選擇表現(xiàn)型為長果穗黃粒的玉米植株連續(xù)自交，再選育出基因型為MMNN的玉米留種，取一部分留種的玉米間相互雜交即可獲得長果穗黃粒的雜交玉米
方案三：

10．在家兔中黑毛(B)對褐毛(b)是顯性，短毛(E)對長毛(e)是顯性，遵循基因的自由組合定律?，F(xiàn)有純合黑色短毛兔、褐色長毛兔、褐色短毛兔三個品種。請回答：
(1)設計培育出能穩(wěn)定遺傳的黑色長毛兔的育種方案的簡要程序：
第一步：讓基因型為________的兔子和基因型為____________的異性兔子雜交，得到F1。
第二步：讓F1____________________________，得到F2。
第三步：選出F2中表現(xiàn)型為黑色長毛兔的個體，讓它們各自與表現(xiàn)型為________的異性兔雜交，分別觀察每對兔子產(chǎn)生的子代，若后代足夠多且____________，則該F2中的黑色長毛兔即為能穩(wěn)定遺傳的黑色長毛兔。
(2)該育種方案原理是____________________________。
(3)在上述方案的第三步是否能改為讓F2中表現(xiàn)型為黑色長毛的雌雄兔子兩兩相互交配，若兩只兔子所產(chǎn)生的子代均為黑色長毛，則這兩只兔子就是能穩(wěn)定遺傳的黑色長毛兔？______(填“能”或“不能”)，原因是_____________________________。
答案　(1)BBEE　bbee　雌雄個體相互交配　褐色長毛兔(或褐色短毛兔)　不出現(xiàn)性狀分離　(2)基因重組　(3)不能　兩只黑色長毛的雌雄兔子交配，所產(chǎn)生的子代均為黑色長毛，只能說明這兩只黑色長毛兔中至少有一只能穩(wěn)定遺傳
解析　(1)要想獲得基因型為BBee的黑色長毛兔，應選擇黑色短毛兔(BBEE)和褐色長毛兔(bbee)作為親本雜交，但是獲得的F1全為雜合子，因此必須讓F1個體之間相互交配，在F2中選擇黑色長毛兔，然后再通過測交的方法選擇出后代不發(fā)生性狀分離的即可。(2)雜交育種的原理為基因重組。(3)黑色長毛兔的基因型為B_ee，讓黑色長毛的雌雄兔子兩兩相互交配，若所產(chǎn)生的子代均為黑色長毛，只能說明這兩只黑色長毛兔中至少有一只能穩(wěn)定遺傳，并不能確定這兩只兔子就是能穩(wěn)定遺傳的黑色長毛兔。

1．實驗原理
低溫處理植物分生組織細胞→抑制紡錘體的形成→染色體不能被拉向兩極→細胞不能分裂→細胞染色體數(shù)目加倍。
2．實驗步驟


1．低溫誘導植物染色體數(shù)目變化的實驗中的試劑及其作用
試劑
使用方法
作用
卡諾氏液
將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1 h
固定細胞形態(tài)
體積分數(shù)為95%的酒精
沖洗用卡諾氏液處理的根尖
洗去卡諾氏液
質量分數(shù)為15%的鹽酸
與體積分數(shù)為95%的酒精等體積混合，作為解離液
解離根尖細胞
蒸餾水
浸泡解離后的根尖約10 min
洗去藥液，防止解離過度
改良苯酚品紅染液
把漂洗干凈的根尖放進盛有改良苯酚品紅染液的玻璃皿中染色3～5 min
使染色體著色

2．低溫誘導植物染色體數(shù)目變化的實驗與觀察植物根尖分生組織細胞有絲分裂實驗的操作步驟基本相同，但也有不同。
項目
低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化
觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂
培養(yǎng)
待洋蔥長出1 cm左右不定根時放入冰箱低溫室(4 ℃)誘導培養(yǎng)36 h
適宜溫度下培養(yǎng)
固定
解離前用卡諾氏液進行固定，然后用體積分數(shù)為95%的酒精沖洗2次
不用固定
染色
用改良苯酚品紅染液
用醋酸洋紅液或龍膽紫溶液

問題探究
(1)本實驗是否溫度越低效果越顯著？
提示　不是。必須為“適當?shù)蜏亍?，以防止溫度過低對根尖細胞造成傷害。
(2)觀察時是否所有細胞中染色體均已加倍？
提示　不是。只有少部分細胞實現(xiàn)染色體加倍。
(3)待洋蔥長出不定根時，為何要將整個裝置放入冰箱內(nèi)低溫處理長達36 h?
提示　如果低溫誘導洋蔥根尖時間過短，細胞將無法完成一個完整的細胞周期，進而可能觀察不到染色體數(shù)目加倍的細胞。
(4)卡諾氏液和解離液的作用一樣嗎？
提示　不一樣。卡諾氏液是固定液的一種，用于固定細胞形態(tài)以及細胞內(nèi)的各種結構，固定之后細胞死亡并且定型，不再代謝也不再變化。解離液的作用主要是溶解細胞間的連接物質，將組織中的細胞分散開來，便于觀察，解離之后細胞死亡。

考向一　實驗基礎
11．用質量分數(shù)為2%的秋水仙素處理植物分生組織5～6 h，能夠誘導細胞內(nèi)染色體加倍。某生物小組為了探究用一定時間的低溫(如4 ℃)處理水培的洋蔥根尖是否也能誘導細胞內(nèi)染色體加倍進行了相關實驗設計。下列關于該實驗的敘述中，錯誤的是(　　)
A．本實驗的假設是用一定時間的低溫處理水培的洋蔥根尖能夠誘導細胞內(nèi)染色體加倍
B．本實驗可以在顯微鏡下觀察和比較經(jīng)過不同處理后根尖細胞內(nèi)的染色體數(shù)目
C．本實驗需要制作根尖細胞的臨時裝片，制作步驟是解離→漂洗→染色→制片
D．本實驗可以看到一個細胞完整的染色體數(shù)目加倍的過程
答案　D
解析　由于在裝片制作過程中已經(jīng)將細胞殺死，所以用顯微鏡觀察時看不到一個細胞完整的染色體數(shù)目加倍的過程，故D項錯誤。
12．將洋蔥(2n＝16)放在裝滿清水的廣口瓶上，讓洋蔥底部接觸水面。待洋蔥長出約1 cm左右的不定根時，再將整個裝置放入4 ℃環(huán)境下繼續(xù)培養(yǎng)36 h，然后取根尖制作成臨時裝片在顯微鏡下觀察。下列與此相關的敘述中，正確的是(　　)
A．卡諾氏液的作用是使洋蔥根尖的組織細胞相互分離開來
B．顯微鏡視野中可以觀察到16、32或64條染色體的細胞
C．顯微鏡視野中可以觀察到四分體和同源染色體分離現(xiàn)象
D．4 ℃的低溫通過抑制著絲點的分裂而使細胞染色體數(shù)目加倍
答案　B
解析　卡諾氏液的作用是固定細胞形態(tài)，解離液的作用是使組織細胞相互分離開來，A錯誤；由于低溫誘導，有的細胞中染色體數(shù)目加倍，有的仍為正常二倍體，加倍后染色體數(shù)目為32條，或沒有加倍的細胞中染色體數(shù)目在有絲分裂后期為32條，加倍后的染色體在有絲分裂后期為64條，而正常細胞染色體數(shù)目為16條，B正確；同源染色體聯(lián)會形成四分體及同源染色體分離是減數(shù)第一次分裂的特征，有絲分裂沒有此現(xiàn)象，C錯誤；低溫抑制細胞分裂過程中紡錘體的形成，而不是抑制著絲點的分裂，染色體無法被拉向兩極而保留在一個細胞中，從而使染色體數(shù)目加倍，D錯誤。
考向二　實驗拓展
13．以下材料選自某同學所做實驗的部分記錄。
實驗名稱：低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化。
實驗步驟：
培養(yǎng)固定：將洋蔥放在裝滿清水的廣口瓶上，待根長出1 cm左右，剪取根尖0.5～1 cm，置于盛有清水的培養(yǎng)皿內(nèi)，并在冰箱的冷藏室誘導培養(yǎng)36 h，將誘導后的根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1 h，然后用體積分數(shù)為95%的酒精沖洗兩次。
裝片制作：解離→染色→漂洗→制片。
觀察：先用低倍鏡尋找染色體形態(tài)較好的分裂圖像，確認某個細胞染色體發(fā)生數(shù)目變化后，再用高倍鏡觀察。
實驗結論：低溫條件下根尖所有細胞染色體數(shù)目都加倍。
問題：(1)請將上述內(nèi)容中錯誤之處予以改正。
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)低溫誘導染色體數(shù)目加倍的原因是________________________________。如果要探究誘導染色體數(shù)目變化的最適溫度，請寫出簡單的設計思路：_______________________。
答案　(1)①將整個培養(yǎng)裝置放入冰箱的低溫室內(nèi)(4 ℃)
②解離→漂洗→染色→制片　
③部分細胞染色體數(shù)目發(fā)生變化或者沒有細胞發(fā)生染色體數(shù)目變化　
(2)低溫抑制紡錘體的形成　設置不同溫度梯度的實驗組，觀察并比較實驗結果
解析　(1)由于實驗是低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化，所以在實驗過程中，待洋蔥長出約1 cm的不定根時，要將整個培養(yǎng)裝置放入冰箱的低溫室內(nèi)(4 ℃)，誘導培養(yǎng)36 h；細胞有絲分裂裝片制作過程為取材→解離→漂洗→染色→制片→觀察，所以實驗中將漂洗與染色顛倒了；細胞在低溫下不會都發(fā)生變異，而且大多數(shù)細胞處于分裂間期，所以低溫條件下根尖只有部分細胞染色體數(shù)目發(fā)生變化或者沒有細胞發(fā)生染色體數(shù)目的變化。(2)低溫誘導染色體數(shù)目加倍的原因是低溫抑制紡錘體的形成，溫度不同，誘導的效果也不一樣；要探究誘導染色體數(shù)目變化的最適溫度，需要設置不同溫度梯度的實驗組，觀察并比較實驗結果。
14．四倍體大蒜的產(chǎn)量比二倍體大蒜高許多，為探究誘導大蒜染色體數(shù)目加倍的最適溫度，設計了如下實驗：
(1)實驗材料及用具：大蒜、培養(yǎng)皿、恒溫箱、卡諾氏液、體積分數(shù)為95%的酒精、質量分數(shù)為15%的鹽酸、顯微鏡、改良苯酚品紅染液等。
(2)實驗步驟
①取5個培養(yǎng)皿，編號并分別加入紗布和適量的水。
②將培養(yǎng)皿分別放入－4 ℃、0 ℃、________、________、12 ℃的恒溫箱中培養(yǎng)1 h。
③取大蒜隨機均分成________組，分別放入5個培養(yǎng)皿中誘導培養(yǎng)36小時。
④分別取根尖0.5～1 cm，放入________中固定0.5～1 h，然后用________________沖洗2次。
⑤制作裝片：解離→________→________→制片。
⑥低倍鏡檢測，統(tǒng)計每組視野中的染色體數(shù)目加倍率，并記錄結果。
(3)實驗結果：染色體數(shù)目加倍率最高的一組為最適溫度。
(4)實驗分析
①設置實驗步驟②的目的是______________________________________________。
②除低溫外，______________也可以誘導染色體數(shù)目加倍，原理是______________________。
答案　(2)②4 ℃　8 ℃?、??、芸ㄖZ氏液　體積分數(shù)為95%的酒精?、萜础∪旧?br /> (4)①將培養(yǎng)皿放在不同溫度下恒溫處理，是為了進行相互對照；恒溫處理1 h是為了在DNA復制時盡可能使細胞處于設定溫度中，以排除其他溫度干擾　②秋水仙素　抑制紡錘體的形成
解析　本實驗的目的是探究誘導大蒜染色體數(shù)目加倍的最適溫度，所以溫度應設置為自變量，不同溫度處理是為了進行相互對照，恒溫處理1 h是為了在DNA復制時盡可能使細胞處于設定溫度中，以排除其他溫度的干擾。但低溫并不能使所有細胞染色體數(shù)目加倍，所以要統(tǒng)計加倍率來確定最適溫度。



1．染色體結構改變的實質是排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，從而導致性狀的變異。
2．染色體組的準確表述是細胞中的一組非同源染色體，在形態(tài)和功能上各不相同，但又互相協(xié)調，共同控制生物的生長、發(fā)育、遺傳和變異。
3．單倍體是指體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。
4．多倍體是指由受精卵發(fā)育而來的個體，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體。
5．能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型的育種方式是誘變育種。
6．能將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀集中到同一生物個體上的育種方式是雜交育種。
1．(2015·海南，21)關于基因突變和染色體結構變異的敘述，正確的是(　　)
A．基因突變都會導致染色體結構變異
B．基因突變與染色體結構變異都導致個體表現(xiàn)型改變
C．基因突變與染色體結構變異都導致堿基序列的改變
D．基因突變與染色體結構變異通常都能用光學顯微鏡觀察
答案　C
解析　基因突變只是基因中個別堿基對的替換、增添或缺失，而染色體結構變異是染色體中某個片段的增加、缺失、倒位、易位，所以基因突變不會導致染色體結構變異，A錯誤；基因突變中若發(fā)生堿基對的替換，可能因為密碼子的簡并性，不會改變氨基酸的種類，進而表現(xiàn)型也不會改變，若突變個體之前為一個顯性純合子AA，突變成為Aa，個體的表現(xiàn)型也可能不改變，B錯誤；基因突變中無論是堿基對的替換、增添、缺失，都會引起基因中堿基序列發(fā)生改變，染色體結構變異中染色體某個片段的增加、缺失、倒位、易位的情況也會導致DNA中堿基序列發(fā)生改變，C正確；基因突變是染色體的某個位點上堿基對的改變，這種改變在光學顯微鏡下是無法直接觀察到的，而染色體結構變異是可以用顯微鏡直接觀察到的，D錯誤。
2．圖中甲、乙兩個體的一對同源染色體中各有一條發(fā)生變異(字母表示基因)。下列敘述正確的是(　　)

A．個體甲的變異對表現(xiàn)型無影響
B．個體乙細胞減數(shù)分裂形成的四分體異常
C．個體甲自交的后代，性狀分離比為3∶1
D．個體乙染色體沒有基因缺失，表現(xiàn)型無異常
答案　B
解析　個體甲的變異屬于缺失基因“e”所在片段，可影響表現(xiàn)型，A項錯誤；個體乙發(fā)生的變異是倒位，減數(shù)分裂形成的四分體異常，B項正確；含缺失染色體的配子一般是不可育的，故其后代一般不發(fā)生性狀分離，C項錯誤；個體乙染色體沒有基因缺失，但發(fā)生倒位，表現(xiàn)型發(fā)生異常，D項錯誤。
3．(2017·江蘇，19)一株同源四倍體玉米的基因型為Aaaa，其異常聯(lián)會形成的部分配子也可受精形成子代。下列相關敘述正確的是(　　)

A．上圖表示的過程發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期
B．自交后代會出現(xiàn)染色體數(shù)目變異的個體
C．該玉米單穗上的籽?；蛐拖嗤?br /> D．該植株花藥培養(yǎng)加倍后的個體均為純合子
答案　B
解析　同源染色體的聯(lián)會發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的前期，A錯誤；由于異常聯(lián)會，形成染色體數(shù)目異常的配子，自交后代會出現(xiàn)染色體數(shù)目變異的個體，B正確；經(jīng)過減數(shù)分裂可以形成多種不同類型的配子，該玉米單穗上的籽?；蛐涂赡懿煌珻錯誤；由于減數(shù)分裂可形成雜合的配子，則該植株花藥培養(yǎng)加倍后的個體可為雜合子，D錯誤。
4．(2018·天津，2)蘆筍是雌雄異株植物，雄株性染色體為XY，雌株為XX；其幼莖可食用，雄株產(chǎn)量高。以下為兩種培育雄株的技術路線。有關敘述錯誤的是(　　)

A．形成愈傷組織可通過添加植物生長調節(jié)劑進行誘導
B．幼苗乙和丙的形成均經(jīng)過脫分化和再分化過程
C．雄株丁的親本的性染色體組成分別為XY、XX
D．與雄株甲不同，雄株丁培育過程中發(fā)生了基因重組
答案　C
解析　植物組織培養(yǎng)過程中，生長素與細胞分裂素用量的比例適中時，可促進愈傷組織的形成，A正確；由花粉培養(yǎng)形成幼苗利用的是植物組織培養(yǎng)技術，這一過程需要經(jīng)過脫分化和再分化，B正確；雄株丁(XY)的親本為乙、丙，乙、丙都是由花粉培育的幼苗經(jīng)染色體加倍形成的，故雄株丁的親本的性染色體組成分別為XX、YY，C錯誤；植株乙、丙雜交產(chǎn)生植株丁的過程中發(fā)生了減數(shù)分裂，故會發(fā)生非同源染色體上的非等位基因自由組合的基因重組過程，D正確。
5．(2019·江蘇，4)下列關于生物變異與育種的敘述，正確的是(　　)
A．基因重組只是基因間的重新組合，不會導致生物性狀變異
B．基因突變使DNA序列發(fā)生的變化，都能引起生物性狀變異
C．弱小且高度不育的單倍體植株，進行加倍處理后可用于育種
D．多倍體植株染色體組數(shù)加倍，產(chǎn)生的配子數(shù)加倍，有利于育種
答案　C
解析　基因重組是生物變異的來源之一，可能會導致生物性狀變異，A錯誤；因為密碼子具有簡并性以及基因的顯隱性等，所以基因突變不一定導致生物性狀發(fā)生改變，B錯誤；弱小且高度不育的單倍體植株經(jīng)加倍處理后，其染色體數(shù)目加倍而成為可育的植株，可用于育種，C正確；多倍體植株染色體組數(shù)加倍，產(chǎn)生的配子數(shù)不變，D錯誤。
6．某自花且閉花受粉植物，抗病性和莖的高度是獨立遺傳的性狀?？共『透胁∮苫騌和r控制，抗病為顯性；莖的高度由兩對獨立遺傳的基因(D、d，E、e)控制，同時含有D和E表現(xiàn)為矮莖，只含有D或E表現(xiàn)為中莖，其他表現(xiàn)為高莖?，F(xiàn)有感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子，欲培育純合的抗病矮莖品種。請回答：
(1)自然狀態(tài)下，該植物一般都是________合子。
(2)若采用誘變育種，在γ射線處理時，需要處理大量種子，其原因是基因突變具有_________和多害少利性這三個特點。
(3)若采用雜交育種，可通過將上述兩個親本雜交，在F2等分離世代中________抗病矮莖個體，再經(jīng)連續(xù)自交等純合化手段，最后得到穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種。據(jù)此推測，一般情況下，控制性狀的基因數(shù)越多，其育種過程所需的______________。若只考慮莖的高度，親本雜交所得的F1在自然狀態(tài)下繁殖，則理論上F2的表現(xiàn)型及其比例為_______________。
(4)若采用單倍體育種，該過程涉及的原理有______________________________。請用遺傳圖解表示其過程(說明：選育結果只需寫出所選育品種的基因型、表現(xiàn)型及其比例)。
答案　(1)純　(2)不定向性、低頻性　(3)選擇　年限越長　高莖∶中莖∶矮莖＝1∶6∶9　
(4)細胞的全能性、基因重組和染色體變異　如下圖

解析　(1)由于該植物是自花且閉花受粉植物，所以在自然狀態(tài)下一般都是純合子。
(2)誘變育種時，用γ射線處理種子的原理是基因突變。由于基因突變具有不定向性、低頻性和多害少利性等特點，所以需要處理大量種子。
(3)如果采用雜交育種的方式，將上述兩個親本雜交，得F1，在F1自交所得的F2中選出抗病矮莖個體(D_E_R_)，再通過連續(xù)自交及逐代淘汰的手段，最終獲得能穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種(DDEERR)。一般情況下，控制性狀的基因數(shù)量越多，需進行的自交和篩選操作越多，因此其育種過程所需年限越長。若只考慮莖的高度，F(xiàn)1(DdEe)在自然狀態(tài)下繁殖即自交后，F(xiàn)2中表現(xiàn)型及比例為9矮莖(9D_E_)∶6中莖(3D_ee、3ddE_)∶1高莖(1ddee)。
(4)若采用單倍體育種的方式獲得所需品種，首先需將花藥進行離體培養(yǎng)得到單倍體，繼而使用秋水仙素對其進行處理使其染色體數(shù)目加倍，該過程涉及的原理有細胞的全能性、基因重組和染色體變異。其遺傳圖解見答案。
一、選擇題
1．下列有關生物變異的說法，不正確的是(　　)
A．DNA分子中堿基對的增添、缺失和替換，一定導致基因突變
B．基因重組是生物變異的重要來源，一般發(fā)生在有性生殖的過程中
C．多倍體育種可以打破物種間的生殖隔離，產(chǎn)生可育后代
D．染色體結構變異會使排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變
答案　A
解析　DNA分子中堿基對的增添、缺失和替換不一定是基因突變，只有引起了基因結構的變化，才是基因突變，A項錯誤；基因重組一般發(fā)生在有性生殖的減數(shù)分裂過程中，B項正確；通過多倍體育種，可以打破物種間的生殖隔離，產(chǎn)生可育后代，如六倍體普通小麥和二倍體黑麥通過雜交和染色體加倍，可以培育出可育的八倍體小黑麥，C項正確；染色體結構變異包括缺失、重復、倒位和易位，會使排列在染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，D項正確。
2．下列關于染色體變異及其應用的敘述，正確的是(　　)
A．染色體增加某一片段可提高基因表達水平，是有利變異
B．三倍體西瓜植株的高度不育與減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會行為有關
C．用秋水仙素處理單倍體植株萌發(fā)的種子或幼苗，一定能獲得純合子
D．體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體是多倍體
答案　B
解析　染色體增加某一片段屬于染色體結構變異，往往對生物體不利，A錯誤；三倍體西瓜植株在減數(shù)分裂過程中，同源染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常的生殖細胞，所以高度不育與同源染色體聯(lián)會行為有關，B正確；用秋水仙素處理單倍體植株的幼苗，獲得的植株不一定是純合子，且單倍體植株不是由種子發(fā)育而來，而是由配子發(fā)育而來，C錯誤；含有三個或三個以上染色體組的個體不一定是多倍體。如果該生物體是由配子發(fā)育而來，則為單倍體；如果該生物體是由受精卵發(fā)育而來，則為多倍體，D錯誤。

3．下圖為某二倍體動物細胞甲在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)的三個細胞乙、丙、丁。下列有關敘述正確的是(　　)

A．圖中乙細胞正在進行有絲分裂，不可能發(fā)生基因突變和基因重組
B．乙細胞的子細胞含有四個染色體組，丙細胞連續(xù)分裂后的子細胞具有一個染色體組
C．丙細胞正在發(fā)生染色體結構變異，丁細胞是染色體結構變異導致的異常聯(lián)會
D．一個丙細胞能產(chǎn)生四種基因型不同的精子，丁細胞能產(chǎn)生兩種基因型的精子
答案　D
解析　乙細胞含有同源染色體，呈現(xiàn)的特點是著絲點分裂，染色體移向細胞兩極，處于有絲分裂后期，可能發(fā)生基因突變，但不能發(fā)生基因重組，A錯誤；乙細胞含有四個染色體組，其分裂產(chǎn)生的子細胞含有兩個染色體組。丙細胞呈現(xiàn)的特點是同源染色體排列在赤道板上，處于減數(shù)第一次分裂中期，連續(xù)分裂后的子細胞(精細胞或卵細胞或極體)具有一個染色體組，B錯誤；丙細胞中發(fā)生的同源染色體的交叉互換可導致染色單體上的基因重組。丁細胞中的“十字結構”的出現(xiàn)，是由于非同源染色體上出現(xiàn)的同源區(qū)段發(fā)生了聯(lián)會現(xiàn)象，該種變異屬于染色體結構變異導致的異常聯(lián)會，C錯誤；一個丙細胞，因發(fā)生了同源染色體的交叉互換而導致其能產(chǎn)生四種基因型不同的精子，丁細胞因染色體結構變異導致聯(lián)會出現(xiàn)異常，能產(chǎn)生兩種基因型的精子(HAa、hBb或HhAB、ab)，D正確。
4.如圖為某動物細胞分裂的示意圖，據(jù)圖判斷該細胞(　　)

A．只分裂形成1種卵細胞
B．含有3對同源染色體
C．含有3個染色體組
D．一定發(fā)生過基因突變
答案　A
解析　由于該圖中的細胞質分配不均等，有姐妹染色單體分離，故屬于次級卵母細胞，處于減數(shù)第二次分裂后期，細胞分裂結束后，產(chǎn)生一個卵細胞和一個極體，A正確；同源染色體已在減數(shù)第一次分裂時分配到不同的細胞中，故題圖細胞中沒有同源染色體，B錯誤；細胞中含有2個染色體組，C錯誤；圖中染色單體分離形成的子染色體上含有G、g基因，既可能是基因突變產(chǎn)生的，也可能是減數(shù)第一次分裂中同源染色體上的非姐妹染色單體交叉互換形成的，D錯誤。
5．在家蠶的飼養(yǎng)中，人們常利用輻射的方法，誘發(fā)家蠶常染色體上的卵色基因轉移到性染色體上，這樣就可在未孵化時區(qū)分出雌雄，及早淘汰雌蠶，提高蠶絲的產(chǎn)量和質量。下列關于該方法敘述錯誤的是(　　)
A．該變異可引起基因結構的改變
B．該變異是染色體結構變異中的易位
C．該變異發(fā)生時定會發(fā)生染色體的斷裂和重新連接
D．該變異類型會導致染色體上的基因座位發(fā)生改變
答案　A
解析　常染色體和性染色體屬于非同源染色體，而非同源染色體之間發(fā)生片段的交換屬于染色體結構變異中的易位，不會引起基因結構的改變，A錯誤、B正確；易位是非同源染色體之間發(fā)生片段的交換，發(fā)生時一定會發(fā)生染色體的斷裂和重新連接，C正確；易位會導致染色體上的基因座位發(fā)生改變，D正確。
6．圖中字母代表正常細胞中所含有的基因，下列說法正確的是(　　)

A．③為多倍體，通常莖稈粗壯、子粒較大
B．④為單倍體，通常莖稈弱小、子粒較小
C．若①和②雜交，后代基因型的比例為1∶5∶5∶1
D．①②③④細胞所代表的個體分別是四倍體、二倍體、三倍體和單倍體
答案　C
解析　如果①②③是由受精卵發(fā)育而成的個體中的正常細胞，則①②③④細胞所代表的個體分別是四倍體、二倍體、三倍體和單倍體，如果①②③是由配子發(fā)育而來的，則不成立。③含3個染色體組，減數(shù)分裂過程中聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生正常配子，不能結出子粒，A、D錯誤；④為單倍體，通常莖稈弱小、高度不育，所以沒有子粒，B錯誤；①(AAaa)經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生3種配子，其基因型及比例為AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，②(Aa)經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生2種配子，其基因型及比例為A∶a＝1∶1，因此，它們雜交所得后代的基因型及比例為AAA∶AAa∶Aaa∶aaa＝1∶5∶5∶1，C正確。
7．下列關于單倍體、二倍體及染色體組的表述，正確的是(　　)
A．單倍體生物體的體細胞中都沒有同源染色體
B．21三體綜合征患者的體細胞中有三個染色體組
C．人的初級卵母細胞中的一個染色體組中可能存在等位基因
D．用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖后，芽尖的細胞中都含有4個染色體組
答案　C
解析　同源四倍體的單倍體中含有兩個染色體組，有同源染色體，A錯誤；21三體綜合征患者的第21號染色體為三條，并不是三倍體，B錯誤；人的初級卵母細胞中的一個染色體組中由于在復制時可能出現(xiàn)基因突變或在減數(shù)第一次分裂前期發(fā)生交叉互換，從而出現(xiàn)等位基因，C正確；多倍體的獲得通常是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，使其染色體加倍，用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗的芽尖后，芽尖細胞中染色體數(shù)目不一定都加倍，D錯誤。
8．油菜中基因G和g控制菜籽的芥酸含量，而芥酸會降低菜籽油的品質。研究人員擬利用高芥酸油菜品種(gg)和水稻抗病基因R培育低芥酸抗病油菜新品種(GGRR)，育種過程如圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　　)

A．若要縮短育種年限，在過程②后可進行單倍體育種
B．過程①與過程②操作順序互換，對育種結果沒有影響
C．過程①誘發(fā)基因突變，其優(yōu)點是提高基因突變的頻率
D．過程②的原理是基因重組，可克服遠緣雜交不親和的障礙
答案　B
解析　單倍體育種能明顯縮短育種年限，因此若要縮短育種年限，在過程②后可進行單倍體育種，A正確；若先導入基因R再人工誘變，這樣可能會導致基因R發(fā)生突變，進而影響育種結果，B錯誤；過程①誘發(fā)基因突變，其優(yōu)點是提高基因突變的頻率，C正確；過程②采用的是基因工程技術，其原理是基因重組，可以克服物種遠緣雜交不親和的障礙，D正確。
9．水稻的高稈、矮稈分別由A和a控制，抗病和不抗病分別由B和b控制。現(xiàn)有基因型為aabb與AABB的水稻品種，下圖為不同的育種方法培育矮稈抗病植株的過程，下列有關敘述正確的是(　　)

A．雜交育種包括過程①③，其原理是基因突變和基因重組
B．人工誘變育種為過程②，B可能來自b的基因突變
C．單倍體育種包括過程①④⑤，過程⑤常用花藥離體培養(yǎng)法
D．多倍體育種包括過程①⑥⑦，原理是染色體結構和數(shù)目變異
答案　B
解析　過程①③為雜交育種，其原理是基因重組，A項錯誤；過程②為人工誘變育種，將aabb人工誘變可獲得aaBB，b變成B的方式為基因突變，B項正確；過程①④⑤為單倍體育種，F(xiàn)1產(chǎn)生的配子經(jīng)花藥離體培養(yǎng)(④)得到單倍體，單倍體經(jīng)秋水仙素處理(⑤)使染色體加倍，選育得到aaBB，C項錯誤；過程①⑥⑦為多倍體育種，可獲得多倍體aaaaBBBB，多倍體育種的原理是染色體數(shù)目變異，D項錯誤。
10．(2019·威海模擬)利用基因型為Aa的二倍體植株培育三倍體幼苗，其途徑如圖所示。下列敘述正確的是(　　)

A．①過程需要秋水仙素處理，并在有絲分裂后期發(fā)揮作用
B．②過程為單倍體育種，能明顯縮短育種期限
C．兩條育種途徑依據(jù)的生物學原理都主要是基因突變和染色體變異
D．兩條育種途徑中，只有通過途徑一才能獲得基因型為AAA的三倍體幼苗
答案　D
解析　①過程是人工誘導染色體數(shù)目加倍，該過程需要秋水仙素處理，而秋水仙素的作用原理是抑制紡錘體的形成，在有絲分裂前期發(fā)揮作用，A錯誤；②過程是花藥離體培養(yǎng)，屬于單倍體育種的步驟之一，B錯誤；圖中途徑一為多倍體育種，途徑二為植物體細胞雜交育種，兩條育種途徑的原理都是染色體變異，C錯誤；途徑一得到的三倍體的基因型為AAA、AAa、Aaa或aaa，途徑二得到的三倍體的基因型為AAa或Aaa，D正確。
11．(2019·四川成都石室中學高三入學考)某人患有染色體異常病，經(jīng)染色體組型分析發(fā)現(xiàn)，其染色體組成為44＋XXY，該患者的親代在形成配子時，有可能發(fā)生(　　)
①初級精母細胞分裂后期，兩條性染色體移向一極
②次級精母細胞分裂后期，兩條性染色體移向一極
③初級卵母細胞分裂后期，兩條性染色體移向一極
④次級卵母細胞分裂后期，兩條性染色體移向一極
A．①② B．①②③④
C．①③④ D．②③④
答案　C
解析　患者的染色體組成為44＋XXY，比正常人多了一條X染色體，由此可推出該患者可能由異常卵細胞XX與正常精子Y形成的受精卵發(fā)育而來，也可能由正常卵細胞X與異常精子XY形成的受精卵發(fā)育而來。異常精子XY的產(chǎn)生，是父親的初級精母細胞在減數(shù)第一次分裂后期，X和Y這兩條同源染色體沒有分離而移向細胞的同一極形成的，①正確、②錯誤；異常卵細胞XX的產(chǎn)生，可能為母親的初級卵母細胞在減數(shù)第一次分裂后期同源染色體XX未分離，也可能是次級卵母細胞在減數(shù)第二次分裂后期，著絲點分裂后形成的兩條X染色體沒有分開而移向細胞的同一極形成的，③④正確。綜上所述，C正確。
二、非選擇題
12．果蠅的正常眼基因(E)對無眼基因(e)為顯性，位于第4號染色體上。第4號染色體多一條或少一條(如下圖)的個體可以生活，而且能夠繁殖。分析回答下列問題：

(1)染色體數(shù)目正常的無眼果蠅與純種正常眼果蠅雜交，F(xiàn)1自交所得F2果蠅的表現(xiàn)型及比例為________________________________________________________________________。
(2)染色體數(shù)目正常的無眼果蠅與第4號染色體單體的正常眼果蠅雜交，子代基因型及比例為______________________________________________________。
(3)為探究某第4號染色體三體正常眼果蠅的基因型，可讓其與染色體數(shù)目正常的無眼果蠅雜交，統(tǒng)計子代的表現(xiàn)型及比例。
①若子代全為正常眼，則該果蠅的基因型為________。
②若子代______________________________________，則該果蠅的基因型為________。
③若子代______________________________________，則該果蠅的基因型為________。
答案　(1)正常眼∶無眼＝3∶1　(2)Ee∶e＝1∶1
(3)①EEE　②正常眼∶無眼＝5∶1　EEe　③正常眼∶無眼＝1∶1　Eee
解析　(1)染色體數(shù)目正常的無眼果蠅與正常眼純種果蠅雜交，F(xiàn)1基因型為Ee，F(xiàn)1自交后代出現(xiàn)性狀分離，所得F2果蠅的表現(xiàn)型及比例為正常眼∶無眼＝3∶1。
(2)染色體數(shù)目正常的無眼果蠅只產(chǎn)生一種配子e，第4號染色體單體的正常眼果蠅能產(chǎn)生含有第4號染色體和不含第4號染色體的兩種比例相等的配子，因此子代基因型及比例為Ee∶e＝1∶1。
(3)第4號染色體三體正常眼果蠅的基因型有三種情況，分別是EEE、EEe或Eee。染色體數(shù)目正常的無眼果蠅只產(chǎn)生一種配子e。第4號染色體三體正常眼果蠅的基因型、產(chǎn)生的配子類型及比例，與染色體數(shù)目正常無眼果蠅雜交后，子代基因型及比例、子代表現(xiàn)型及比例如下表：
第4號染色體三體正常眼果蠅
子代
基因型
配子類型及比例
基因型及比例
表現(xiàn)型及比例
EEE
1E∶1EE
1Ee∶1EEe
全為正常眼
EEe
2E∶2Ee∶1EE∶1e
2Ee∶2Eee∶1EEe∶1ee
正常眼∶無眼＝5∶1
Eee
1E∶2Ee∶1ee∶2e
1Ee∶2Eee∶1eee∶2ee
正常眼∶無眼＝1∶1

13.某二倍體植物的紅花(A)對白花(a)為顯性，高莖(B)對矮莖(b)為顯性，且兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上。為培育紅花矮莖新品種，用甲、乙、丙三種基因型不同的紅花高莖植株分別與白花矮莖植株雜交，F(xiàn)1植株均為紅花高莖。用F1植株隨機交配，F(xiàn)2植株的表現(xiàn)型及比例均為紅花高莖∶紅花矮莖∶白花高莖∶白花矮莖＝9∶1∶1∶1。請回答下列問題：
(1)培育紅花矮莖新品種所利用的育種方法是雜交育種。分析F1植株均為紅花高莖的原因，可能是某些基因型的植株在開花前死亡，死亡個體的基因型包括____________________。若用F1植株和白花矮莖植株雜交，其子代的表現(xiàn)型及比例為____________________。
(2)若用乙的單倍體植株能培育出紅花矮莖新品種，則乙的基因型是________。培育單倍體植株常采用的方法是__________________。由于該單倍體植株高度不育，若要得到可育的紅花矮莖新品種，應在________________(時期)用秋水仙素進行誘導處理。
答案　(1)Aabb和aaBb　紅花高莖∶白花矮莖＝1∶1　(2)AABb　花藥離體培養(yǎng)　有絲分裂前期
解析　(1)F1植株隨機交配，得F2植株的表現(xiàn)型均為9∶1∶1∶1，與9∶3∶3∶1對比分析，可能是基因型為Aabb和aaBb的植株，在開花前死亡，這樣存活個體中含有一種顯性基因的只能是純合子。F1(AaBb)與白花矮莖植株(aabb)雜交，后代的基因型及表現(xiàn)型比例是1AaBb(紅花高莖)∶1aabb(白花矮莖)∶1Aabb(致死)∶1aaBb(致死)。(2)若用乙(基因型為A_B_)的單倍體植株能培養(yǎng)出紅花矮莖(基因型為AAbb)植株，且乙與aabb雜交，F(xiàn)1只有紅花高莖(AaBb)，則乙的基因型是AABb。用花藥離體培養(yǎng)方法獲得單倍體植株，秋水仙素的作用機理是抑制紡錘體的形成，而紡錘體是在細胞分裂前期形成的，故應在有絲分裂前期處理單倍體幼苗。
14．(2019·四川攀枝花十二中第二次月考)100年來，果蠅作為經(jīng)典模式生物在遺傳研究中備受重視。如圖為果蠅正常體細胞和幾種異常體細胞染色體組成圖。請據(jù)圖回答問題：

用紅眼雌果蠅(XRXR)與白眼雄果蠅(XrY)作為親本雜交，在F1群體中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅(記為“M”)。M果蠅出現(xiàn)的原因有三種可能：第一種是環(huán)境改變引起表現(xiàn)型變化，但基因型未變；第二種是親本果蠅發(fā)生基因突變；第三種是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時X染色體不分離。請設計簡便的雜交實驗，確定M果蠅的出現(xiàn)是由哪一種原因引起的。
實驗步驟：_________________________________________________。
結果預測：
Ⅰ.若__________________________________________，則是環(huán)境改變；
Ⅱ.若__________________________________________，則是基因突變；
Ⅲ.若__________________________________________，則是減數(shù)分裂時X染色體不分離。
答案　實驗步驟：M果蠅與正常白眼雌果蠅雜交，觀察子代的表現(xiàn)型　結果預測：Ⅰ.子代出現(xiàn)紅眼(雌)果蠅?、?子代全部為白眼　Ⅲ.無子代產(chǎn)生
解析　紅眼雌果蠅(XRXR)與白眼雄果蠅(XrY)為親本雜交，正常情況下F1果蠅的基因型應為XRXr(紅眼雌果蠅)和XRY(紅眼雄果蠅)，如果M果蠅是由環(huán)境引起的，其基因型應為XRY；如果M是由親代果蠅發(fā)生基因突變造成的，其基因型應為XrY；如果是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時X染色體不分離產(chǎn)生了一個不含性染色體的卵細胞造成的，則M的基因型應為XrO?？梢杂肕果蠅與正常白眼雌果蠅(XrXr)進行雜交，觀察子代表現(xiàn)型來判斷。Ⅰ.若是由環(huán)境引起的：XRY×XrXr，子代的表現(xiàn)型應是紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅＝1∶1；Ⅱ.若是基因突變造成的：XrY×XrXr，子代的表現(xiàn)型應是全為白眼；Ⅲ.若是親代雌果蠅減數(shù)分裂時X染色體不分離造成的：M果蠅(XrO)應該是雄性不育個體，它和白眼雌果蠅雜交無后代。

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