【备考2024】一轮新人教版生物学学案：必修2 第7单元 第2讲　染色体变异（含解析）

【备考2024】一轮新人教版生物学学案
第七单元　生物的变异和进化
第2讲　染色体变异
考点1　染色体变异
一、染色体数目的变异
1．染色体数目变异的类型
(1)细胞内个别染色体的增加或减少。
(2)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．染色体组
(1)概念
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)举例
野生马铃薯的染色体组成(白色为荧光标记)
野生马铃薯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。
3．单倍体、二倍体和多倍体
项目 单倍体 二倍体 多倍体
概念 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 体细胞中含有两个染色体组的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
发育起点 配子 受精卵(通常是) 受精卵(通常是)
植株特点 ①植株弱小 ②高度不育 正常可育 ①茎秆粗壮 ②叶片、果实和种子较大 ③营养物质含量都有所增加
体细胞染色体组数 ≥1 2 ≥3
三倍体和四倍体形成过程
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(只含有一个染色体组) 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
二、染色体结构的变异
1．变异类型、图解及实例(连线)
提示：①—c—Ⅰ　②—d—Ⅱ　③—a—Ⅳ　④—b—Ⅲ
2．结果：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．对生物体的影响：大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
1．人工种植的香蕉，大多是三倍体，依靠无性生殖来繁殖后代。目前，香蕉的种植面临香蕉枯萎病的威胁，感染了病菌的香蕉大面积减产，甚至绝收。有人说，三倍体香蕉正在走向绝灭。你怎样看待这个问题？说出你的理由。(必修2　P98“复习与提高”)
提示：三倍体香蕉只能靠无性生殖来繁殖后代。与有性生殖相比，无性生殖几乎不产生新的变异。当环境改变时，如有病菌侵染时，三倍体香蕉由于不能适应新的环境而面临灭绝的风险。
2．果蝇的缺刻翅是由于一条X染色体上发生了片段缺失所致，你认为最简单的验证方法是什么？(必修2　P90“图5－7”)
提示：在显微镜下观察亲代缺刻翅雌果蝇体细胞内两条X染色体的形态大小
1．DNA分子中发生三个碱基的缺失不会导致染色体结构变异。 (√)
2．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。 (×)
提示：染色体易位可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，且染色体变异大多对生物体是不利的。
3．非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。 (×)
提示：非同源染色体某片段的移接，可以发生在减数分裂或有丝分裂过程中。
4．体细胞中含有三个染色体组的生物体一定是三倍体。 (×)
提示：若该个体是由配子发育来的，则为单倍体。
5．单倍体一定是不育的。 (×)
提示：若单倍体体细胞中含有奇数个染色体组一般不可育，有偶数个染色体组一般可育。
1．三倍体不育的原因是_______________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：三倍体的原始生殖细胞中有三个染色体组，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子
2．若两个含有两个染色体组的配子结合，发育的个体的体细胞中含有四个染色体组，即此个体为四倍体，四倍体形成的原因还有_________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：若二倍体在种子萌发或幼苗时期受某种因素影响，体细胞在进行有丝分裂时，染色体只复制未分离，也会形成四倍体
1．染色体结构变异与基因突变的比较
项目 染色体结构变异 基因突变
本质 染色体片段的缺失、重复、易位或倒位 碱基的替换、增添或缺失
发生变化的基因的数目 1个或多个 1个
变异水平 细胞 分子
光镜检测 可见 不可见
2．易位与互换的比较
项目 染色体易位 互换
图解
区别 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
属于染色体结构变异 属于基因重组
可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到
1．有人选取豌豆的高茎与矮茎杂交得子一代，子一代全为高茎。子一代自交得子二代，子二代出现了性状分离，但分离比并不是预期的3∶1，而是出现了高茎∶矮茎＝35∶1。试分析产生这一现象的可能原因，并设计一个实验方案加以证明。
提示：假设相关基因用D、d表示。子一代自交后代出现高茎∶矮茎＝35∶1的原因可能是染色体加倍形成了四倍体DDdd，DDdd减数分裂产生三种配子DD∶Dd∶dd＝1∶4∶1。让子一代与矮茎豌豆测交，若后代出现高茎∶矮茎＝5∶1，则说明子一代是四倍体DDdd。
2．单体是染色体变异的一种特殊类型。单体比正常个体少一条染色体，用(2n－1)表示(例如：若1号染色体任意一条染色体缺少则称为该植物的1号单体，依次类推)。某自花受粉植物(2n＝16)最多有多少种单体？若这些单体可以产生配子，并能用于杂交，则可用于基因的染色体定位。某育种专家在该植物培育过程中偶然发现一个隐性纯合突变个体，请设计实验来判断该隐性突变基因位于第几号染色体上。
提示：8种；让隐性突变个体分别与各种单体杂交，若某种单体的子代中出现隐性突变类型，则该隐性基因在相应的染色体上。
考查染色体组、单倍体和多倍体
1．(2020·全国卷Ⅱ)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是(　　)
A．二倍体植物的配子只含有一个染色体组
B．每个染色体组中的染色体均为非同源染色体
C．每个染色体组中都含有常染色体和性染色体
D．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同
C　[一个染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们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，B、D选项正确；二倍体植物的配子是经减数分裂产生的，配子中只含有一个染色体组，A选项正确；雌雄同体的高等植物如水稻、豌豆等没有性染色体，C选项错误。]
2．下列关于单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是(　　)
A．单倍体不一定含一个染色体组，含一个染色体组的个体是单倍体
B．多倍体植株常常是茎秆粗壮，果实和种子较大且都可用种子繁殖后代的个体
C．三倍体因减数分裂时出现联会紊乱，故不能形成可育的配子
D．可采用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗的方法人工诱导获得多倍体
B　[多倍体植株的茎秆粗壮，果实和种子较大，营养物质含量多，但含有奇数个染色体组的多倍体，由于联会紊乱，不能产生正常配子，故没有种子，B错误。]
考查单体和三体
3．某大豆突变株表现为黄叶，其基因组成为rr。为进行R/r基因的染色体定位，用该突变株作父本，与不同的三体(2n＋1)绿叶纯合子植株杂交，选择F1中的三体与黄叶植株杂交得F2，下表为部分研究结果。以下叙述错误的是(　　)
母体 F2表型及数量
黄叶 绿叶
9 三体 21 110
10 三体 115 120
A．F1中三体的概率是1/2
B．可用显微观察法初步鉴定三体
C．突变株基因r位于10号染色体上
D．三体绿叶纯合子的基因型为RRR或RR
C　[假设R/r基因位于某号染色体上，用该突变株(rr)作父本，与三体绿叶纯合子(RRR)植株杂交，F1为1/2Rr、1/2RRr，选择F1中的三体(RRr)与黄叶植株(rr)杂交得F2，F2为Rr∶Rrr∶RRr∶rr＝2∶2∶1∶1，即绿叶∶黄叶＝5∶1。根据表格分析可知，由于该突变株与9 三体绿叶纯合子植株杂交，F2中绿叶∶黄叶≈5∶1，该突变株与10 三体绿叶纯合子植株杂交，F2中绿叶∶黄叶≈1∶1，所以R/r基因位于9号染色体上。根据分析可知，F1中三体的概率是1/2，A正确；三体属于染色体数目变异，可用显微观察法初步鉴定三体，B正确；突变株基因r位于9号染色体上，C错误；若R/r基因位于与形成三体有关的染色体上，则三体绿叶纯合子的基因型为RRR，若R/r基因位于与形成三体无关的染色体上，则三体绿叶纯合子的基因型为RR，D正确。]
4．(2022·湖北武汉调研)某二倍体植物花的颜色与显性基因A的数量相关，含有3、2、1、0个A基因的植株的花色分别为深红色、红色、浅红色、白色。该植物种群有6号染色体缺失1条的单体植株和增添1条的三体植株，单体植株不含6号染色体的花粉败育。用浅红色的单体植株作父本，红色三体植株作母本进行杂交，观察F1的表型。下列判断正确的是(　　)
A．上述单体植株的成因可能是其父本减数分裂异常
B．三体植株与正常植株相比，染色体组的数目增加
C．若A基因位于6号染色体，则F1不会出现白色花植株
D．若A基因不位于6号染色体，则F1会出现深红色花植株
C　[单体植株不含6号染色体的花粉败育，单体植株少1条染色体，不可能是其父本减数分裂异常产生少1条染色体的雄配子，A错误；染色体组是二倍体配子中的染色体组成，三体植株只是多一条染色体，染色体组的数量没有增加，B错误；若A基因位于6号染色体，用浅红色的单体植株(A)作父本，只能产生A的雄配子，与红色三体植株(AAa)作母本进行杂交，不会产生aa即白花的后代，C正确；若A基因不位于6号染色体，用浅红色的单体植株(Aa)作父本，红色三体植株(AA)作母本进行杂交，母本产生的雌配子为A，则F1不会出现深红色花植株(AAA)，D错误。]
考查染色体结构变异
5．(2022·山东济宁邹城期中)某表型正常的女性个体，其断裂的5号染色体片段与8号染色体连接，减数分裂过程中两对染色体发生如图所示的联会现象，据图分析，下列相关叙述错误的是(　　)
5号染色体　　　　8号染色体
A．该变异类型属于染色体结构变异
B．该变异一般不会导致细胞内基因数量的变化
C．若染色体随机两两分离(不考虑同源染色体的互换)，该卵原细胞可能产生6种卵细胞
D．观察该变异的染色体，最好选择减数分裂Ⅰ前期的细胞
C　[该个体是由于5号染色体的某个片段移接到了8号染色体，属于染色体结构变异中的易位，A正确；易位一般不会造成基因数量的变化，但会改变基因的排列顺序，B正确；一个卵原细胞经过减数分裂只能形成1个卵细胞和3个极体，因此该卵原细胞只能产生1种卵细胞，C错误；该变异的染色体在减数分裂Ⅰ前期同源染色体联会时会出现异常联会，出现特殊的可观察的结构，因此观察该变异的染色体，最好选择减数分裂Ⅰ前期的细胞，D正确。]
6．(2023·江苏百校联考)某女子的体细胞中一条14号染色体和一条21号染色体连接形成一条异常染色体，不含重要基因的短片段在细胞分裂中丢失(如图甲所示)，导致该女子的14号染色体和21号染色体在减数分裂时会发生异常联会(如图乙所示)。配对的三条染色体中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任意一极。下列判断不正确的是(　　)
图甲　　　　　　　　图乙
A．该变异类型可通过显微镜观察到
B．该女子与正常男性结婚所生后代染色体数目正常的概率为1/3
C．该女子体细胞中最多有90条染色体且表型可能正常
D．该女子与正常男子婚配仍然有生育21三体综合征患儿的风险
B　[由图可知，该变异类型属于染色体变异，该变异类型可通过显微镜观察到，A正确；该女子减数分裂时同源染色体发生分离，非同源染色体自由组合，应该产生仅具有异常染色体、同时具有14号染色体和21号染色体(受精后子代染色体数目正常)、同时具有异常染色体和14号染色体、仅具有21号染色体、同时具有异常染色体和21号染色体、仅具有14号染色体共6种生殖细胞，与正常男性结婚所生后代染色体数目正常的概率为1/6，B错误；由图甲可知，一条14号染色体和一条21号染色体相互连接时，不含重要基因的短片段在细胞分裂中丢失，从而使染色体数目减少，故该女子体细胞中染色体数为45条，但表型可能正常，且处于有丝分裂后期时，细胞中最多有90条染色体，C正确；该女子可以产生异常染色体＋21号染色体的配子，因此与正常男子婚配，有生出21三体综合征患儿的风险，D正确。]
考点2　(探究·实践)低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．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．显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。
3．观察时不是所有细胞中染色体均已加倍，只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体的分裂状况。
4．对染色体进行染色用碱性染料，常见碱性染料包括甲紫溶液、醋酸洋红液。
1．下列有关“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的分析，错误的是 (　　)
A．有利于细胞分散开来的两个关键步骤是解离和压片
B．视野中染色体数目已加倍的细胞占多数
C．用卡诺氏液浸泡洋葱根尖的目的是固定细胞的形态
D．染色体数目变化的原理是低温抑制了纺锤体的形成
B　[解离和压片是有利于细胞分散开来的两个关键步骤，A正确；低温诱导染色体数目加倍的原理是低温可抑制有丝分裂前期纺锤体的形成从而使染色体数目加倍，而大多数细胞是处于分裂间期的，因此视野中染色体数目已加倍的细胞占少数，B错误、D正确；用卡诺氏液浸泡洋葱根尖的目的是固定细胞的形态，C正确。]
2．低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验，以下相关叙述正确的是 (　　)
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 h，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后，用甲紫溶液对染色体染色
D．低温处理洋葱根尖分生组织细胞，起作用的时期是细胞有丝分裂中期
A　[低温能抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成，使细胞染色体数目加倍，又因大多数细胞处于分裂前的间期，故多数细胞染色体数未加倍，少数细胞的染色体数目加倍，所以在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目加倍的细胞，A正确、D错误；低温能够抑制纺锤体的形成，但不影响着丝粒分裂，B错误；用甲紫溶液染色前，需要用95%酒精冲洗卡诺氏液，然后再解离、漂洗，C错误。]
考点3　生物育种的原理及应用
一、单倍体育种
1．原理：染色体(数目)变异。
2．过程
3．优点：明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子。
4．缺点：技术复杂。
二、多倍体育种
1．原理：染色体(数目)变异。
2．方法：用秋水仙素或低温处理。
3．处理材料：萌发的种子或幼苗。
4．过程
5．实例：三倍体无子西瓜
(1)两次传粉
(2)用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。
(3)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。
三、杂交育种
1．原理：基因重组。
2．过程
(1)培育杂合子品种
选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×)→F1(即为所需品种)。
(2)培育隐性纯合子品种
选取符合要求的双亲杂交(♀×)→F1F2→选出表型符合要求的个体种植并推广。
(3)培育显性纯合子品种
①植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。
②动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
3．优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。
4．缺点：获得新品种的周期长。
四、诱变育种
1．原理：基因突变。
2．过程
3．优点
(1)可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
(2)大幅度地改良某些性状。
4．缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。
1．单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，前者操作对象是___________；后者操作对象为_______________。(必修2　P88“文字信息”)
提示：单倍体幼苗　正常的幼苗或萌发期的种子
2．三倍体西瓜一般不能产生种子，但有时也可以看到三倍体西瓜中有少量发育不成熟的种子，为什么？(必修2　P91“拓展应用”)
提示：三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成正常的生殖细胞，因而不能产生种子，而果实能正常发育。但三倍体植株的果实中绝不是一颗种子都没有，其原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的生殖细胞，产生正常的受精卵，形成种子，但比例极低。
1．抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低。 (×)
提示：杂合子连续自交，杂合子比例逐渐下降，纯合子比例逐渐增加。
2．通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。 (×)
提示：花药离体培养得到的单倍体植株往往高度不育，需要用秋水仙素处理诱导使其染色体加倍。
3．诱变育种和杂交育种均可形成新基因。 (×)
提示：杂交育种不产生新基因，只出现新的基因型。
4．诱变育种可通过改变基因的结构达到育种的目的。 (√)
5．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型。
(√)
6．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦。 (√)
1．单倍体育种能缩短育种年限，原因是________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：采用花药离体培养获得的单倍体植株，经人工诱导染色体数目加倍后，植株细胞内每对染色体上成对的基因一般是纯合的，自交后代不会发生性状分离
2．许多蔬菜的单倍体只有一个染色体组，在诱变育种中易筛选出突变性状，其原因是_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：只含有一个染色体组的单倍体中不存在等位基因，一旦突变就会在性状上直接表现，隐性基因可直接表达，有利于突变体的筛选
育种方法的比较
(1)诱变育种与杂交育种
(2)单倍体育种与多倍体育种
1．在相同条件下，芦笋雄株比雌株产量高，且寿命较长。芦笋性别由5号染色体上的M位点控制，雌株基因型为mm，雄株基因型为MM或Mm。现有若干基因型为Mm的芦笋植株，请你设计一方案(用遗传图解和必要的文字表示)，尽快培育出纯合雄株芦笋。
提示：
2．生产中使用的某植物品种都是具有优良性状的杂合子(杂种优势)，且该植物的穗大(A)对穗小(a)为显性，黄粒(B)对白粒(b)为显性。请利用现有的穗大白粒和穗小黄粒品种(基因型未知)设计一个快速的育种方案，以实现长期培育穗大黄粒(AaBb)优良品种的目的。
提示：(1)分别种植穗大白粒、穗小黄粒植株、性成熟后，分别取其花药离体培养至单倍体幼苗，然后用秋水仙素处理得到二倍体纯合子，分别自交，选择穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。(2)分别种植穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)的植株，选择其中的一部分植株进行杂交，获得穗大黄粒(AaBb)的杂合子品种。(3)其余另一部分植株进行自交，获得穗大白粒(AAbb)、穗小黄粒(aaBB)分别留种。
考查育种的方法和原理
1．(2023·北京石景山期末)白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株。下列叙述不正确的是(　　)
A．该植株成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B．将该植株作为育种材料，能缩短育种年限
C．秋水仙素处理该植株幼苗可以培育出纯合植株
D．自然状态下该植株无法形成正常配子而高度不育
A　[白菜型油菜是二倍体植株，则其卵细胞中含有1个染色体组。因此诱导未受精的卵细胞发育形成的完整植株属于单倍体，其成熟叶肉细胞中含有1个染色体组，A错误；将该植株作为育种材料，诱导其染色体加倍，进行单倍体育种，能缩短育种年限，B正确；秋水仙素处理该植株幼苗，使染色体数目加倍，可以培育出纯合植株，C正确；该植株无同源染色体，自然状态下不能形成正常配子而高度不育，D正确。]
2．(2022·广东惠州调研)博罗航天育种示范基地借助航天育种农产品及博罗县众多的名优农产品，致力于打造广东地区独特的集航天育种高科技生态观光农业、休闲度假、科普教育、餐饮娱乐等功能于一体的现代生态农业旅游新的观光点。下列说法错误的是(　　)
A．太空特殊环境下可能诱导发生染色体变异
B．太空特殊环境下可能诱导发生基因突变
C．航天育种技术能快速培育农作物优良新品种
D．目的性强，能按照人们的意愿获得人们预期的新品种
D　[太空环境作用下，利用辐射或微重力等环境因素导致的可遗传变异，有基因突变、染色体变异等多种类型，A、B正确；太空环境作用下，大大提高变异的频率，生物可成为一种新的品种，故航天育种技术能快速培育农作物优良新品种，C正确；太空环境诱导下产生的突变是不定向的，因此未必能按照人们的意愿获得人们预期的新品种，D错误。]
3．(2022·广东韶关检测)普通小麦是目前世界各地普遍栽培的粮食作物，其培育过程如图所示。下列说法错误的是(　　)
注：A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组。
A．一粒小麦和斯氏麦草之间存在生殖隔离
B．杂种一无同源染色体，不可育，属于单倍体
C．用秋水仙素处理杂种二的幼苗可以得到普通小麦
D．与杂种二相比，普通小麦茎秆粗壮，叶片和种子比较大
B　[一粒小麦和斯氏麦草之间形成的杂种一(AB)中不含同源染色体，不能形成正常配子，是不可育的个体，因此他们之间存在生殖隔离，A正确；杂种一无同源染色体，不可育，但含有2个染色体组，是由受精卵发育形成的，属于二倍体，B错误；秋水仙素能抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，用秋水仙素处理杂种二的幼苗，可以得到可育的六倍体普通小麦，C正确；多倍体植株的特征一般是茎粗、叶大、花大、果实大，但往往生长慢、矮生、成熟也较迟，多倍体的植株中糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加；杂种二是三倍体，普通小麦是六倍体，因此与杂种二相比，普通小麦茎秆粗壮，叶片和种子比较大，D正确。]
考查育种方案的设计
4．(2022·广东惠州调研)水稻是二倍体一年生植物，体细胞核内含12对同源染色体，开两性花，可自花受粉亦可异花受粉。但有一种突变体水稻其两性花内花粉败育(雌配子的产生不受影响)，称雄性不育，由细胞质基因S/N(S为雄性不育基因，N为雄性可育基因)和细胞核基因R/r(r为雄性不育基因，R为雄性可育基因，R对r为完全显性)共同决定。只有当细胞核和细胞质基因均为雄性不育基因时才表现为雄性不育，即S(rr)为雄性不育。
(1)袁隆平院士和他的助手在海南发现了几株野生的雄性不育水稻后，水稻杂交育种进入快车道，原因是：这种水稻只能作________(填“父”或“母”)本，与其他水稻杂交时可以避免________的烦琐工作。
(2)细胞质基因S/N分布在线粒体或叶绿体的环状DNA分子上，其随________(填“雌”或“雄”)性生殖细胞遗传到下一代，________(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传定律。
(3)S(rr)雄性不育植株非常宝贵，如何通过杂交大量快速稳定地繁殖它呢？请设计一个简单的生产育种方案[供选材料有基因型为N(RR)、N(rr)、S(rr)三种纯种种子]。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)结合题意可知，雄性不育植株的花粉败育，但雌配子的产生不受影响，故杂交时只能用作母本；因其花粉不育，不能产生正常受精的雄配子，故与其他水稻杂交时可以避免去雄的烦琐工作。
(2)结合题意分析可知，N、S属于细胞质基因，其在遗传过程中遵循细胞质基因的遗传特点，即随雌性(母本)生殖细胞遗传到下一代；孟德尔遗传定律适用于真核生物有性生殖的细胞核遗传，而N、S基因是线粒体或叶绿体基因，不属于核基因，故不遵循孟德尔遗传定律。
(3)结合题意可知，为了大量快速稳定地繁殖雄性不育植株，即S(rr)个体，可以每年选择雄性不育植株S(rr)作母本，与基因型为N(rr)的植株杂交，这样得到的全部后代都为S(rr)。
[答案]　(1)母　去雄　(2)雌　不遵循　(3)每年选择雄性不育植株S(rr)作母本与基因型为N(rr)的植株杂交
5．(2022·河北九师联盟)研究发现，家蚕蚕卵颜色受常染色体上一对等位基因的控制，蚕卵黑色对白色为显性(B/b)。雄蚕比雌蚕吐丝多且蚕丝质量好。为实现大规模养殖雄蚕并达到优质高产的目的，科研人员用X射线处理雌蚕甲，最终获得突变体丁，主要育种流程如下图。回答下列问题：
甲　　　乙　　　　丙　　　　　丁
(1)过程①的变异类型是________，该变异具有____________________________________________(答两点)等特点。
(2)过程②发生的变异会导致基因在染色体上的________发生改变。若经X射线处理后，基因B所在的染色体片段易位到Z染色体上，则得到的突变体是否符合需要？________，原因是____________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)请说明如何利用丁蚕作种蚕进行杂交育种，达到后代只养殖雄蚕的育种目标？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)过程①的变异类型是基因突变，该变异具有普遍性、随机性、低频性、不定向性、多害少利性、自发性等特点。(2)过程②发生的变异会导致基因在染色体上的数量发生改变，其中常染色体上的基因数量减少，W染色体上的基因数量增多；基因B所在的染色体片段易位到Z染色体上，则得到的突变体还不符合需要，因为雌雄蚕均含有Z染色体，则无法直接根据蚕卵颜色区分雌蚕和雄蚕。(3)让丁蚕与基因型为bbZZ(正常白色)的雄蚕杂交，去除黑色蚕卵(含W为雌蚕)，保留白色蚕卵(不含W，为雄蚕)。
[答案]　(1)基因突变　普遍性、随机性、低频性、不定向性、多害少利性　(2)数量　不符合　雌雄蚕均含有Z染色体，则无法直接根据蚕卵颜色区分雌蚕和雄蚕　(3)让丁蚕与基因型为bbZZ(正常白色)的雄蚕杂交，去除黑色蚕卵，保留白色蚕卵
1．核心概念
(1)(必修2 P87)染色体变异：体细胞或生殖细胞内染色体数目或结构的变化。
(2)(必修2 P87)染色体组：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。
(3)(必修2 P88)单倍体：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。
(4)(必修2 P88)四倍体：如果两个含有两个染色体组的配子结合，发育成的个体的体细胞中就会有四个染色体组。
2．结论语句
(1)(必修2 P88)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。　(2)(必修2 P88)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的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。
(3)(必修2 P89)单倍体育种的优点：明显缩短育种年限，所得的个体均为纯合子。
1．(2022·湖南选择性考试)大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上。某个体测交后代表型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化＝1∶1∶1∶1。该个体最可能发生了下列哪种染色体结构变异(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　　　D
C　[染色体结构变异包括4种类型：缺失、重复、易位和倒位。分析选项可知，A属于缺失、B属于重复、C属于易位、D属于倒位。分析题意可知，大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上，两对等位基因为连锁关系，正常情况下，测交结果只能出现两种表型，但题干中某个体测交后代表型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化＝1∶1∶1∶1，类似于基因自由组合定律的结果，推测该个体可产生四种数目相等的配子，且控制两对性状的基因遵循自由组合定律，即两对等位基因被易位到两条非同源染色体上，C正确。]
2．(2022·山东等级考)家蝇Y染色体由于某种影响断成两段，含s基因的小片段移接到常染色体获得XY′个体，不含s基因的大片段丢失。含s基因的家蝇发育为雄性，只含一条X染色体的雌蝇胚胎致死，其他均可存活且繁殖力相同。M、m是控制家蝇体色的基因，灰色基因M对黑色基因m为完全显性。如图所示的两亲本杂交获得F1，从F1开始逐代随机交配获得Fn。不考虑交换和其他突变，关于F1至Fn，下列说法错误的是(　　)
雌性亲本(XX)　　雄性亲本(XY′)
A．所有个体均可由体色判断性别
B．各代均无基因型为MM的个体
C．雄性个体中XY′所占比例逐代降低
D．雌性个体所占比例逐代降低
D　[含有M基因的个体同时含有s基因，即雄性个体均表现为灰色，雌性个体不会含有M基因，只含有m基因，故表现为黑色，因此所有个体均可由体色判断性别，A正确。含有Ms基因的个体表现为雄性，基因型为MsMs的个体需要亲本均含有Ms基因，而两个雄性个体不能杂交，B正确。亲本雌性个体产生的配子为mX，雄性亲本产生的配子为XMs、MsO、Xm、mO，子一代中只含一条X染色体的雌蝇胚胎致死，雄性个体为1/3XXY′(XXMsm)、1/3XY′(XMsm)，雌蝇个体为1/3XXmm，把性染色体和常染色体分开考虑，只考虑性染色体，子一代雄性个体产生的配子种类及比例为3/4X、1/4O，雌性个体产生的配子含有X，子二代中3/4XX、1/4XO；只考虑常染色体，子二代中1/2Msm、1/2mm，1/8mmXO致死，XXmm表现为雌性，所占比例为3/7，雄性个体3/7XXY′(XXMsm)、1/7XY′(XMsm)，即雄性个体中XY′所占比例由1/2降到1/4，逐代降低，雌性个体所占比例由1/3变为3/7，逐代升高，C正确，D错误。]
3．(2021·广东选择性考试)人类(2n＝46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝粒处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物(如图)，在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑互换)，下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是(　　)
平衡易位携带者的联会复合物
A．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体
D．女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)
C　[14/21平衡易位染色体是通过染色体易位形成的，属于染色体变异，可通过显微镜观察染色体形态观察14/21平衡易位染色体，而有丝分裂中期染色体形态固定，故观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞，A正确；由题干信息可知，14/21平衡易位染色体由14号和21号两条染色体融合成一条染色体，故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体，B正确；由于存在14/21平衡易位染色体，该女性卵母细胞中含有45条染色体，经过减数分裂该女性携带者的卵子最多含23种形态不同的染色体，C错误；女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)分别是①含有14、21号染色体的正常卵细胞、②含有14/21平衡易位染色体的卵细胞、③含有14/21平衡易位染色体和21号染色体的卵细胞、④含有14号染色体的卵细胞、⑤含有14/21平衡易位染色体和14号染色体的卵细胞、⑥含有21号染色体的卵细胞，D正确。]
4．(2022·河北选择性考试)蓝粒小麦是小麦(2n＝42)与其近缘种长穗偃麦草杂交得到的。其细胞中来自长穗偃麦草的一对4号染色体(均带有蓝色素基因E)代换了小麦的一对4号染色体。小麦5号染色体上的h基因纯合时，可诱导来自小麦的4号染色体和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生交换。某雄性不育小麦的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上。为培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，研究人员设计了如下图所示的杂交实验。回答下列问题：
(1)亲本不育小麦的基因型是________，F1中可育株和不育株的比例是________。
(2)F2与小麦(hh)杂交的目的是__________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)F2蓝粒不育株在减数分裂时理论上能形成________个正常的四分体。如果减数分裂过程中同源染色体正常分离，来自小麦和长穗偃麦草的4号染色体随机分配，最终能产生________种配子(仅考虑T/t、E基因)。F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是________。
(4)F3蓝粒不育株体细胞中有________条染色体，属于染色体________变异。
(5)F4蓝粒不育株和小麦(HH)杂交后单株留种形成一个株系。若株系中出现：
①蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1，说明：______________________________________；
②蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1，说明：__________________________________
_____________________________________________________________________。
符合育种要求的是________(填“①”或“②”)。
[解析]　(1)分析题意，亲本雄性不育小麦(HH)的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上，所以其基因型为TtHH，亲本小麦(hh)的基因型为tthh，故F1中可育株(TtHh)∶不育株(ttHh)＝1∶1。(2)F2中的蓝粒不育株的基因型及比例为1/2TEHH、1/2TEHh，其中T基因和E基因分别来自小麦的和长穗偃麦草的4号染色体，而h基因纯合后，可诱导来自小麦的和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生交换，使得T基因和E基因可以位于同一条姐妹染色单体上，从而获得蓝粒和不育两性状不分离的个体。(3)分析题意和题图可推知，蓝粒小麦的染色体条数是42，而F2中的蓝粒不育株的4号染色体1条来自小麦，1条来自长穗偃麦草，其余染色体(42－1－1＝40)均来自小麦，为同源染色体，故其减数分裂时理论上能形成20个正常的四分体；不同来源的4号染色体在减数分裂中随机分配，仅考虑T/t、E基因，若两条4号染色体移向一极，则同时产生基因型为TE和О(两基因均没有)的两种配子，若两条4号染色体移向两极，则产生基因型为T和E的两种配子，则F2中的蓝粒不育株共产生4种配子；F3中的蓝粒不育株产生TE配子的概率为1/4，产生h配子的概率是1/4，则F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是1/4×1/4＝1/16。(4)由F2中的蓝粒不育株产生的配子种类，可以确定形成F3中的蓝粒不育株的卵细胞中应含有两条4号染色体，且小麦染色体组成为2n＝42，故F3蓝粒不育株体细胞中有43条染色体，多了一条4号染色体，属于染色体数目变异。(5)F3中的蓝粒不育株基因型为TEtHh 和TEthh，含hh基因的个体可形成T和E交换到同一条染色体上的卵细胞，与小麦(ttHH)杂交，F4中的蓝粒不育株基因型为TEtHh，其中T基因和E基因连锁，位于同一条染色体上，t基因位于另一条染色体上，与小麦(ttHH)杂交，后代表型及比例为蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1，即F4蓝粒不育株体细胞中的T基因和E基因位于同一条染色体上；而F3中关于h的基因型为Hh 的个体与小麦(ttHH)杂交产生的F4中的蓝粒不育株含3个4号染色体，分别携带T基因、E基因及t基因，与小麦(ttHH)杂交，母本在减数分裂Ⅰ前期联会时，携带T基因的染色体和携带t基因的染色体联会，携带E基因的染色体随机分配到细胞的一极，产生的配子基因型及比例为T∶TE∶t∶tE＝1∶1∶1∶1，与小麦(ttHH)杂交，子代表型及比例为蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1，即F4蓝粒不育株体细胞中的T基因和E基因位于不同染色体上；本实验要培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，故②符合育种要求。
[答案]　(1)TtHH　1∶1　(2)获得h基因纯合(hh)的蓝粒不育株，诱导小麦和长穗偃麦草的4号染色体配对并发生交换，从而使T基因与E基因交换到一条姐妹染色单体上，以获得蓝粒和不育性状不分离的小麦　(3)20　4　1/16　(4)43　数目　(5)F4蓝色不育株体细胞中T基因和E基因位于不同染色体上　F4蓝色不育株体细胞中T基因和E基因位于同一条染色体上　②
课时分层作业(二十一)　染色体变异
1．(2022·广东深圳罗湖区检测)在自然条件下，二倍体植物(2n＝4)形成四倍体植物的过程如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．相对于二倍体植物，四倍体植物果实大且多
B．二倍体植物与四倍体植物不存在生殖隔离
C．秋水仙素形成多倍体的原理与该过程类似
D．确定四倍体植物的DNA序列只需测2条染色体
D　[四倍体属于多倍体，相对于二倍体植物，四倍体植物果实大，但结实率低，因此数目较少，A错误；二倍体植物与四倍体植物杂交产生的后代三倍体是不可育的，因此他们之间存在生殖隔离，B错误；秋水仙素的作用机理是在有丝分裂过程中，抑制纺锤体的形成导致染色体数目加倍，该过程是有丝分裂失败造成的，原理并不相同，C错误；该四倍体生物每个染色体组只有两条染色体，且该植物无性染色体，因此DNA测序时只需要测2条染色体，D正确。]
2．(2022·河北九师联盟)草莓是多年生草本植物，素有“水果皇后”的美称。人工栽培的草莓为四倍体，品系繁多，是由二倍体经多倍体育种而来。下列有关叙述正确的是(　　)
A．秋水仙素可抑制纺锤体形成和着丝粒分裂，从而使染色体数目加倍
B．四倍体草莓与二倍体草莓杂交，不能产生含三个染色体组的种子
C．四倍体草莓与二倍体草莓之间存在生殖隔离，理论上属于不同的物种
D．人工栽培的四倍体草莓品系繁多，体现了遗传多样性和物种多样性
C　[秋水仙素可抑制纺锤体形成，但不能抑制着丝粒分裂，A错误；四倍体草莓与二倍体草莓杂交，四倍体草莓的配子中含两个染色体组，二倍体草莓的配子中含一个染色体组，雌雄配子结合后能够产生含三个染色体组的种子，B错误；四倍体草莓与二倍体草莓的杂交后代是三倍体，三倍体在减数分裂过程中由于染色体联会紊乱不能产生种子，不可育，所以四倍体草莓与二倍体草莓存在生殖隔离，属于不同物种，C正确；人工栽培的草莓品系均为四倍体，是同一物种，体现了遗传多样性，不能体现物种多样性，D错误。]
3．(2023·湖南名校联考)人类Y染色体上SRY基因可控制原始性腺细胞发育成睾丸而不是卵巢。下图为一家四口的性染色体组成情况，B、b表示控制一对相对性状的等位基因，不考虑基因突变，下列说法错误的是(　　)
A．正常男性体细胞的染色体组成是44＋XY
B．若SRY基因片段丢失，可能导致甲表现为女性
C．丙异常的原因是甲产生异常配子所致
D．丁异常的原因是乙形成配子时减数第一次分裂异常
D　[正常男性体细胞中含44条常染色体和XY两条性染色体，A正确；由于SRY基因决定睾丸的产生，若基因丢失则不能产生睾丸，可能导致甲表现为女性，B正确；丙的一条X染色体上既有B基因又有SRY基因，是Y染色体上SRY基因互换到X染色体上导致的，C正确；丁异常是由于甲减数分裂时XY染色体未分离导致，D错误。]
4．(2023·湖南名校联考)人工栽培的马铃薯(四倍体)难以出现新品种，而野生型品种的引入极大地丰富了马铃薯的育种资源。如图表示马铃薯新品种丙(四倍体)的培育过程。下列相关叙述正确的是(　　)
甲×野生品种(2N)―→乙
A．过程①一定是秋水仙素处理
B．甲品种是纯合的二倍体植株
C．培育马铃薯新品种丙的原理是多倍体育种
D．与甲相比，丙马铃薯淀粉含量可能有所增加
D　[过程①除秋水仙素处理外，还可低温处理，A错误；四倍体马铃薯花药离体培养获得的甲是单倍体，B错误；培育马铃薯新品种丙的原理是染色体数目变异，C错误；一般来说，与单倍体相比，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，所以与单倍体马铃薯甲相比，四倍体马铃薯丙淀粉含量可能有所增加，D正确。]
5．(2022·广东惠州调研)野生猕猴桃是一种多年生富含维生素C的二倍体小野果。下图为某科研小组以基因型为aa的野生猕猴桃种子为实验材料，培育抗虫无籽猕猴桃新品种的过程。下列相关分析正确的是(　　)
A．过程①②的原理是基因突变
B．过程⑤的两个亲本不存在生殖隔离
C．过程③⑦可能都用到了秋水仙素
D．过程⑥得到的AAAB个体中没有同源染色体
C　[据题图分析可知，过程①为诱变育种，其原理是基因突变，而过程②表示一对等位基因的自交过程，其遵循的是基因的分离定律，A错误；过程⑤是AA与AAAA的个体杂交，得到不育的AAA个体，故过程⑤的两个亲本存在生殖隔离，B错误；过程③⑦为多倍体育种，可用秋水仙素诱导使其染色体数目加倍，C正确；⑥为基因工程育种，将目的基因B导入三倍体AAA细胞，并培育成转基因植株AAAB，该个体中含有同源染色体(AAA)，D错误。]
6．(2022·江苏盐城高三模拟)染色体部分缺失在育种方面也有重要作用，下图是育种专家对棉花品种的培育过程，相关叙述正确的是(　　)
A．图中涉及的变异只有染色体结构变异
B．深红棉S与粉红棉M杂交产生粉红棉的概率是1/2
C．深红棉S与白色棉N杂交产生粉红棉的概率是1/2
D．粉红棉M自交产生白色棉N的概率为1/2
B　[太空育种属于诱变育种，其依据的原理主要是基因突变，故图中涉及的变异除染色体结构变异外，还有基因突变，A错误；深红棉S(bb)与粉红棉M(b0)杂交，子代为粉红棉(b0)∶深红棉(bb)＝1∶1，其中粉红棉占1/2，B正确；根据分离定律，深红棉S(bb)与白色棉(染色体缺失纯合子)杂交，子代全部是粉红色棉(缺失杂合子)，C错误；根据粉红棉M经减数分裂产生2种比例相等的配子，一个含b基因，一个不含b基因，故自交产生白色棉N的概率为1/2×1/2＝1/4，D错误。]
7．(2022·北京海淀区期中)下图为五倍体栽培棉的培育过程，字母A、D、E 均代表一个染色体组，每组有13 条染色体。下列叙述正确的是(　　)
A．该过程属于单倍体育种
B．栽培棉含有65条染色体
C．秋水仙素可抑制染色体的着丝粒分裂
D．栽培棉减数分裂时可形成39个四分体
B　[识图分析可知，图示是两个二倍体品种先杂交，后经秋水仙素加倍处理，因此属于多倍体育种，A错误；AADD与EE杂交，其中A、D、E各代表一个染色体组，所得F1染色体组成为ADE，秋水仙素处理得到的F2为AADDEE，F2与AADD杂交，最终得到的栽培棉染色体组成应为AADDE，A、D、E所代表的每一个染色体组中各含13条染色体，故栽培棉AADDE应含有5个染色体组，共65条染色体，B正确；秋水仙素的作用原理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，染色体着丝粒分裂并未被抑制，C错误；根据以上分析可知，栽培棉染色体组成为AADDE，减数分裂时AA、DD可各自正常联会，共形成13＋13＝26个四分体，而E只有一个染色体组，减数分裂时无法联会，故栽培棉减数分裂时可形成26个四分体，D错误。]
8．(2023·广东广州六校联考)鸡属于ZW型性别决定的二倍体生物。如图表示鸡的正常卵原细胞及几种突变细胞的模式图(仅示22号染色体和性染色体)。下列相关叙述正确的是(　　)
　　突变细胞Ⅰ　 突变细胞Ⅱ　突变细胞Ⅲ
A．具有突变细胞Ⅰ的个体和具有正常卵原细胞的个体产生的配子种类相同
B．三种突变细胞所发生的变异均可在光学显微镜下观察到
C．三种突变细胞所发生的变异均没有改变细胞内基因的数量
D．突变细胞Ⅲ的变异属于染色体结构变异，发生于非同源染色体之间
D　[具有正常卵原细胞的个体能形成四种配子，但具有突变细胞Ⅰ的个体只能产生两种配子，A项错误；突变细胞Ⅰ发生的变异是基因突变，不能在光学显微镜下观察到，B项错误；突变细胞Ⅱ发生的变异是染色体变异中的片段缺失，该变异会导致细胞内基因数量减少，C项错误；突变细胞Ⅲ的变异属于染色体结构变异，发生于非同源染色体(常染色体和性染色体)之间，D项正确。]
9．(2022·江苏扬州中学检测)某医院有个罕见的病例：一对表现正常的夫妇育有一个正常孩子和一个畸形孩子，丈夫和妻子均有2条异常染色体，正常孩子的染色体均正常，而畸形孩子有一条染色体异常。该医院分析这对夫妇的配子情况及不同的配子组合导致子女的畸形情况，结果如表所示。不考虑这对夫妇的染色体再变异的情况，下列说法不正确的是(　　)
　　　妻子 丈夫　　　 含1条异常染色体的配子 含2条异常染色体的配子 不含异常染色体的配子
含1条异常染色体的配子 畸形 畸形 畸形
含2条异常染色体的配子 畸形 正常 正常
不含异常染色体的配子 畸形 正常 正常
A．丈夫细胞中的2条异常染色体是非同源染色体
B．妻子产生不含异常染色体的配子的概率为1/4
C．子代如果只获得父方或母方1条异常染色体会表现为畸形
D．理论上该夫妇再生育一个染色体均正常的孩子的概率为1/9
D　[据题意可知，丈夫和妻子均有2条异常染色体，却育有一个正常孩子和一个畸形孩子，正常孩子的染色体均正常，故可推出该对夫妇的2条异常染色体一定不是同源染色体，A正确；由于配子形成过程中同源染色体分离，非同源染色体自由组合，因此，妻子产生不含异常染色体的配子的概率为1/2×1/2＝1/4，B正确；子代如果只获得父方或母方1条异常染色体，会表现为畸形，C正确；根据分析，该夫妇产生不含异常染色体的配子的概率均为1/4，理论上，该夫妇再生育一个染色体均正常的孩子的概率是1/4×1/4＝1/16，D错误。]
10．(2022·广东茂名检测)某二倍体植物(2n＝14)是雌雄同花、闭花受粉的植物，培育杂种非常困难。为简化育种流程，人们采用染色体诱变的方法培育获得三体新品系，其相关染色体及相关基因分布情况如图所示。该植株雄蕊的发育受一对等位基因控制，M基因控制雄蕊的发育与成熟，使植株表现为雄性可育；m基因无此功能，使植株表现为雄性不育。请回答下列问题(不考虑互换)。
(1)用________(填“光学”或“电子”)显微镜观察该三体新品系体细胞中染色体的形态和数目，应选择________期，体细胞染色体数有________条。
(2)该三体品系植株进行减数分裂时，较短的染色体不能正常配对，随机移向细胞一极，并且含有较短染色体的雄配子无授粉能力。减数分裂后可产生的配子基因型是________。若该品系个体自交后代分离出两种雄性植株，其表型及比例为________________________。
(3)为了在开花前区分雄性可育植株与雄性不育植株，人们利用基因工程技术将花色素合成基因R导入到该三体品系中，但不确定R基因整合到哪条染色体上，则该变异类型是________。为确定R基因与M、m基因的位置关系，人们将该转基因植株自交，若子代中出现__________________的现象，则说明M与R在同一条染色体上(注：R基因控制红色，无R基因表现为白色)。
[解析]　(1)在光学显微镜下观察染色体的形态和数目；由于有丝分裂中期细胞中染色体形态固定、数目清晰，所以应选择处于有丝分裂中期染色体分散良好的细胞进行观察；三体体细胞比正常体细胞多了1条染色体，有丝分裂中期的体细胞染色体数有15条。(2)该三体品系植株的基因型为Mmm，进行减数分裂时，由于较短的染色体不能正常配对，在减数分裂过程中随机移向细胞一极，则产生的配子基因型是m和Mm，其中，m的配子是正常的雄配子，Mm的雄配子是异常的，不能和雌配子结合；两种雌配子的种类为m和Mm。若该品系个体自交，可产生Mmm和mm两种后代，其表型及比例为雄性可育(Mmm)∶雄性不育(mm)＝1∶1。(3)利用基因工程技术将花色素合成基因R导入到该三体品系中，其变异类型为基因重组。如果M与R在同一条染色体上，则该三体品系基因型为MmmR，产生正常的雄配子为m，产生雌配子为1/2MmR、1/2m，自交之后，后代表型及比例为红花(MmmR)∶白花(mm)＝1∶1。
[答案]　(1)光学　有丝分裂中　15　(2)m和Mm　雄性可育∶雄性不育＝1∶1　(3)基因重组　红花∶白花＝1∶1
11．(2022·安徽合肥质检)番茄营养丰富但不耐寒(不具有抗冻蛋白基因)，为了使番茄在寒冷的环境条件下，良好的生长，需开发耐寒的番茄。研究者发现，鱼体内有抗冻蛋白基因。以下对于耐寒番茄品种的获得方法，理论上可行的是(　　)
A．对番茄花粉进行诱变处理后经单倍体育种可能获得抗性品种
B．用秋水仙素处理番茄幼苗后可能筛选出符合要求的目标品种
C．把鱼的抗冻蛋白基因DNA片段直接导入番茄植株后进行筛选
D．不同品种的番茄杂交后，在杂交后代中可能筛选出目标品种
A　[对番茄花粉进行诱变处理后可能得到抗冻的新基因，再经单倍体育种可能获得抗性品种，A正确；用秋水仙素处理番茄幼苗后能得到营养物质加倍、茎秆粗壮的多倍体植物，但由于不含抗冻基因，无法得到抗冻品种，B错误；将抗冻基因导入受体细胞前应将目的基因与载体结合，而不能直接将目的基因导入受体细胞，C错误；杂交育种只能集中不同亲本的优良性状，由于番茄本身不具有抗冻蛋白基因，故不同品种的番茄杂交，后代无法选育目标品种，D错误。]
12．(2023·广东深圳模拟)香蕉的原始种是尖苞野蕉和长梗蕉两个野生芭蕉属品种，尖苞野蕉味甜但多子，长梗蕉软糯但酸涩。科研人员利用这两个品种培育出五个新品种(图中A、B分别表示不同的染色体组)。下列相关叙述正确的是(　　)
A．FHIA 02蕉只能通过低温或秋水仙素处理尖苞野蕉的种子获得
B．大麦克蕉品种无子的原因是其原始生殖细胞中没有同源染色体
C．尖苞野蕉和长梗蕉不具有生殖隔离，属于同一种生物
D．五个新品种香蕉的糖类和蛋白质等物质含量可能增多
D　[FHIA 02蕉除了通过低温或秋水仙素处理尖苞野蕉的种子获得，还可以通过处理尖苞野蕉幼苗获得，A错误；大麦克蕉品种无子的原因是其原始生殖细胞中有三个染色体组，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子，B错误；尖苞野蕉和长梗蕉含有不同的染色体组，具有生殖隔离，属于不同物种，C错误；五个新品种香蕉均属于多倍体，而多倍体的优点是糖类和蛋白质等物质含量显著增多，D正确。]
13．(2022·湖南永州高三质检)水稻是我国重要的粮食作物，水稻稻瘟病是由稻瘟病菌侵染水稻引起的病害，严重危害我国粮食生产安全。与使用农药相比，抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。水稻的抗稻瘟病是由基因R控制的，与不抗稻瘟病r均位于第11号染色体上。
Ⅰ．水稻至少有一条正常的11号染色体才能存活，研究人员发现两株染色体异常稻(体细胞染色体如图所示)，请据图分析回答：
植株甲　　　　　　　植株乙
(1)植株甲的可遗传变异类型具体为__________________，请简要写出区分该变异类型与基因突变最简单的鉴别方法：__________________。
(2)已知植株甲的基因型为Rr，若要确定R基因位于正常还是异常的11号染色体上，请用最简单的方法设计实验证明R基因的位置(写出杂交组合预期结果及结论)。
①______________，将种子种植后观察子代植株的产量，统计性状分离比；
②若子代_________________，R基因在(Rr)11号正常染色体上；若子代________________，R基因在11号异常染色体上；
③若R基因位于异常染色体上，让植株甲(Rr)、乙(Rrr)进行杂交，假设产生配子时，三条互为同源的染色体其中任意两条随机联会，然后分离，多出的一条随机分配到细胞的一极，则子代植株表型及比例为______________________。
Ⅱ．水稻细胞中另有一对等位基因B、b对稻瘟病的抗性表达有影响，BB使水稻抗性完全消失，Bb使抗性减弱。现用两纯合亲本进行杂交，实验过程和结果如图。
(3)根据题意判断，等位基因B、b________(填“位于”或“不位于”)第11号染色体上，F2的易感病植株中纯合子占________。
[解析]　(1)植株甲的异常染色体与正常染色体相比，短了一截，可判断变异类型属于染色体结构变异(染色体片段缺失)。染色体变异可在光学显微镜下观察到，而基因突变不能在光学显微镜下观察，所以可用光学显微镜观察区分(分裂期/联会时期的装片)该变异类型。(2)结合题意“水稻至少有一条正常的11号染色体才能存活”，设计实验。①让甲植株(Rr)自交产生种子，观察并统计子代表型和比例；②Rr自交后代基因型为RR∶Rr∶rr＝1∶2∶1，若R基因在11号正常染色体上，基因型为rr的个体无正常染色体而死亡，子代只有抗病植株；若R基因在11号异常染色体上，基因型为RR的个体无正常染色体而死亡，子代剩下Rr和rr基因型的个体，表型及比例为抗病植株∶感病植株＝2∶1。③若R基因位于异常染色体上，甲(Rr)能产生两种配子R∶r＝1∶1，乙(Rrr)能产生配子2Rr∶2r∶R∶rr，子代为2RRr∶1RR∶3Rrr∶3Rr∶1rrr∶2rr，其中RR死亡，剩下的抗病植株∶不抗病植株＝8∶3。(3)由于F2的性状分离比是3∶6∶7，加和为16，可判定抗病性状符合自由组合定律，故等位基因B、b不位于第11号染色体上。由F2比例为3∶6∶7可知F1个体基因型为BbRr，F2的易感病植株基因型为rrBB(1/16)、rrBb(2/16)、rrbb(1/16)、RRBB(1/16)、RrBB(2/16)，F2的易感病植株中纯合子占(1/16＋1/16＋1/16)/(1/16＋2/16＋1/16＋1/16＋2/16)＝3/7。
[答案]　(1)染色体结构变异(染色体片段缺失)　用光学显微镜观察区分(分裂期/联会时期的装片)
(2)让甲植株自交产生种子　均为抗病植株　抗病植株∶感病植株＝2∶1　抗病植株∶感病植株＝8∶3　(3)不位于　3/7
(教师用书独具)
1．(2022·广东惠州模拟)已知某二倍体植物的花有红、白两种颜色，由5号染色体上的一对等位基因D、d控制。科研人员让白花植株自交，后代都是白花，让红花植株自交，后代中红花与白花植株的比例为1∶1。请回答下列问题：
(1)根据上述实验，________(填“能”或“不能”)判定红花和白花的显隐性关系，理由是______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)上述实验中，F1红花植株自交后代未出现3∶1的性状分离比的原因可能是__________________________________。
(3)若第(2)问中的原因已经过验证确定，研究人员在实验中得到了花色基因所在的染色体存在片段缺失(缺失片段不包括花色基因)的个体，缺失染色体上的基因分别记为D－和d－，染色体缺失不影响减数分裂过程。现有基因型分别为Dd、D－d、Dd－、dd的该植物若干，请设计杂交实验探究染色体片段缺失的精子和卵细胞是否可育。
①选择基因型为________的测交亲本组合进行正反交实验。
②预期结果与结论：
Ⅰ．若______________________，则染色体片段缺失的精子和卵细胞均可育；
Ⅱ．若__________________________，则染色体片段缺失的精子不育，染色体片段缺失的卵细胞可育；
Ⅲ．若________________________，则染色体片段缺失的精子可育，染色体片段缺失的卵细胞不育；
Ⅳ．若______________，则染色体片段缺失的精子和卵细胞均不育。
[解析]　(1)结合分析可知，红花的自交后代出现白花，则新出现的性状白花是隐性性状。
(2)上述实验中，F1红花植株基因型为Dd，自交后代未出现3∶1的性状分离比的原因可能是存在配子致死或染色体缺失现象，如雄配子D致死。
(3)①题中给出了4种植株的基因型，要求通过测交实验探究染色体片段缺失的精子和卵细胞是否可育，则根据测交的定义可知，测交亲本之一为杂合子，符合题意的有Dd、Dd－和D－d，另外一个为隐性纯合子，符合题意的有dd，其中Dd×dd测交，因为没有染色体缺失，不能选；Dd－×dd测交，正反交结果相同，无法判断，也不能选；只有D－d×dd组合是符合题意的，故测交亲本组合为D－d×dd进行正反交实验。
②预期结果与结论：
Ⅰ．若染色体片段缺失的精子和卵细胞均可育，则子代红花∶白花＝1∶1；
Ⅱ．若D－d(雄)×dd(雌)杂交结果均为白花，D－d(雌)×dd(雄)杂交结果为红花∶白花＝1∶1，则染色体片段缺失的精子不育，染色体片段缺失的卵细胞可育；
Ⅲ．若D－d(雄)×dd(雌)杂交结果红花∶白花＝1∶1，D－d(雌)×dd(雄)杂交结果均为白花，则染色体片段缺失的精子可育，染色体片段缺失的卵细胞不育；
Ⅳ．若子代均为白花，则染色体片段缺失的精子和卵细胞均不育。
[答案]　(1)能　红花的自交后代出现白花
(2)含D基因的雄配子或雌配子不育　(3)D－d×dd　子代红花∶白花＝1∶1　D－d(雄)×dd(雌)杂交结果均为白花，D－d(雌)×dd(雄)杂交结果为红花∶白花＝1∶1　D－d(雄)×dd(雌)杂交结果红花∶白花＝1∶1，D－d(雌)×dd(雄)杂交结果均为白花　子代均为白花
2．(2022·华中师大一附中检测) 玉米是人类重要的粮食作物，起源于墨西哥类蜀黍，二者都是二倍体(2n)，但两者在形态上差异很大。玉米只有一根长枝，顶端优势明显，而墨西哥类蜀黍长有很多侧枝，二者的果穗也有很大差异，这种变化有人工选择的作用。将玉米和墨西哥类蜀黍进行杂交，F1果穗的形态介于两者之间，原因是二者穗的形态受多对独立遗传的等位基因控制，取F1自交，F2果穗的形态表现出连续的变异，其F1自交后代F2植株的果穗中约有1/64像玉米，约有1/64像墨西哥类蜀黍。下列叙述正确的是(　　)
A．杂交育种可将玉米和墨西哥类蜀黍两个物种的优良性状集中在一起
B．与果穗的表型相关的等位基因数有6对
C．种植墨西哥类蜀黍的过程中，该种群的基因频率发生定向改变
D．长枝的玉米比侧枝的墨西哥类蜀黍更适应自然环境
C　[玉米和墨西哥类蜀黍之间不存在生殖隔离，属于同一物种，A错误；将玉米和墨西哥类蜀黍进行杂交，F1果穗的形态介于两者之间，F2有1/64像玉米，1/64≈(1/2)3×(1/2)3，1/64像墨西哥类蜀黍，1/64≈(1/2)3×(1/2)3，说明F1产生的雌雄配子均为23种，可推出果穗的表型相关的等位基因数有3对，B错误；在长期的种植过程中，墨西哥类蜀黍的种群中会发生可遗传变异(突变和基因重组)，进而出现了多种多样的性状，优良的性状通过农民的选择性种植被保留下来，不断地积累，使相应基因的频率发生了改变，最终进化成现代玉米，C正确；人为的选择育种所获得的性状不一定更适合自然环境，D错误。]
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