第二课时 染色体变异
主题研习(一) 染色体数目变异和结构变异
(一)染色体数目的变异
1.类型及实例
2.染色体组分析(根据果蝇染色体组成图归纳)
(1)从染色体来源看,一个染色体组中不含 。
(2)从形态、大小和功能看,一个染色体组中所含的染色体 。
(3)从所含的基因看,一个染色体组中含有控制本物种生物性状的 ,但不能重复。
(二)单倍体、二倍体和多倍体
类型 单倍体 二倍体 多倍体
定义 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 由配子结合发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体 由配子结合发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
染色体组 ≥1 2 ≥3
特点 ①植株长得弱小; ②高度不育 正常表现(对照) ①茎秆粗壮;②叶片、果实、种子较大; ③营养物质的含量有所增加
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 秋水仙素处理 秋水仙素处理
举例 蜜蜂的雄蜂 自然界中,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,如香蕉是三倍体植物
(三)染色体结构的变异
1.类型及实例
类型 图解 显微观察的 联会异常 说明
缺失b片段
重复 增加b片段
d、e、f(k、l)片段移接到另一条非同源染色体上
倒位 b、c、d、e片段位置颠倒
2.结果和影响
结果 使排列在染色体上的基因的 发生改变,从而导致性状的变异
影响 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
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)雄蜂精子中染色体数目是其体细胞的一半。 ( )
(2)高等植物细胞每个染色体组中都含有常染色体和性染色体。 ( )
(3)体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体。 ( )
(4)一般情况下,二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。 ( )
(5)单倍体含有的染色体组数都是奇数。 ( )
(6)染色体易位不改变基因数量,一般不会对个体性状产生影响。 ( )
2.事理分析
(1)(苏教版必修2 P75“旁栏思考题”)
有人认为,越高等的生物体细胞中的染色体数量越多。这种观点对吗 为什么
。
(2)(人教版必修2 P87“问题探讨”分析)
平时吃的香蕉是三倍体,一般没有种子,为什么
。
(3)(人教版必修2 P88正文分析)
单倍体一定不育吗 请说明理由:
。
(4)有人让某品系的豌豆自交,子代出现了性状分离,且出现了高∶矮=35∶1,原因可能是染色体数目加倍形成了四倍体的豌豆DDdd。请设计一个实验方案对该解释加以验证。
。
重难点(一) 判定染色体组的三种方法
1.根据染色体形态判定
细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。
2.根据基因型判定
细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次,则含有几个染色体组。如果某一细胞中的染色体存在染色单体,不能根据控制同一性状的基因的数目判断染色体组的数目。
3.根据染色体数和染色体的形态数推算
染色体组数=染色体数/染色体形态数。如雌果蝇体细胞中有8条染色体,分为4种形态,则染色体组的数目为2。
[例1] (2024·石家庄期末)如图是四种不同生物体细胞的染色体组成情况,有关叙述错误的是 ( )
A.图a含有2个染色体组,图b含有3个染色体组
B.由图b细胞组成的个体是单倍体或者三倍体
C.图c有2个染色体组,每个染色体组有3条染色体
D.由图d细胞组成的个体可能是由配子发育而来的
听课随笔:
重难点(二) 辨析染色体变异的类型
|情|境|探|究|
1.下图表示细胞内发生的变异,请判断生物变异的类型。
图1是 ,图2是 ,图3是 ,图4是 。
2.如图1表示果蝇某细胞内的相关染色体行为,1、2代表两条未发生变异的染色体,3、4代表两条正在发生变异的染色体,图中字母表示染色体上的不同片段。
(1)正常情况下,1与2是非同源染色体,图1 A中发生碱基的增添、缺失或替换 (填“一定”或“不一定”)属于基因突变。
(2)请将图2中联会过程补充完整。
|认|知|生|成|
1.染色体结构变异与基因突变的区别
2.易位与互换的区别
项目 易位 互换
图解
区 别 位置 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
原理 染色体结构变异 基因重组
[例2] (2025年1月·八省联考内蒙古卷)正常小鼠的Sry基因只位于Y染色体上,是雄性性腺形成的关键基因。有一只小鼠的性染色体是XX,其中一条X上带有Sry基因。下列叙述正确的是 ( )
A.其母本卵细胞形成过程中发生了染色体易位
B.其父本精子形成过程中发生了染色体易位
C.其母本卵细胞形成过程中发生了基因突变
D.其父本精子形成过程中发生了基因突变
听课随笔:
重难点(三) 染色体变异与配子的产生
|情|境|探|究|
(1)同源四倍体(基因型为AAaa)产生配子时染色体以图示的情况进行组合,从而形成不同基因型的配子。
根据上述推导过程,请思考回答下列问题:
①若同源四倍体的基因型为Aaaa,则产生的配子类型及比例: 。
②若同源四倍体的基因型为AAAa,则产生的配子类型及比例: 。
③若同源四倍体的基因型为AAaa,则产生的配子类型及比例: 。
(2)某三体雄性果蝇的性染色体组成为XXY,若三条性染色体任意两条联会概率相等,则XXY个体产生的配子及比例为 。
(3)在细胞分裂过程中,
末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定,其姐妹染色单体可能会连接在一起,着丝粒分裂后染色体向两极移动时出现“染色体桥”结构,如图所示。基因型为Aa的雄性蝗虫进行减数分裂时,其中一个次级精母细胞出现“染色体桥”并在两着丝粒间任一位置发生断裂,形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异,则该次级精母细胞产生的精细胞的基因组成可能有 (若细胞中不含A或a基因则用“O”表示)。
|认|知|生|成|
几种常考变异类型产生配子的分析方法
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。
题点(一) 染色体组与染色体数目的变异
1.下列是对a~h所示的生物体细胞中各含有几个染色体组的叙述,正确的是 ( )
A.细胞中含有一个染色体组的是图d、g,对应个体一定是由雄配子发育而来的单倍体
B.细胞中含有二个染色体组的是图f、h,对应个体是二倍体
C.细胞中含有三个染色体组的是图a、b,对应个体不一定是三倍体
D.细胞中含有四个染色体组的是图c、f,对应个体是四倍体
2.(2024·黑吉辽高考)栽培马铃薯为同源四倍体,育性偏低。GBSS基因(显隐性基因分别表示为G和g)在直链淀粉合成中起重要作用,只有存在G基因才能产生直链淀粉。不考虑突变和染色体互换,下列叙述错误的是 ( )
A.相比二倍体马铃薯,四倍体马铃薯的茎秆粗壮,块茎更大
B.选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题,并保持优良性状
C.Gggg个体产生的次级精母细胞中均含有1个或2个G基因
D.若同源染色体两两联会,GGgg个体自交,子代中产直链淀粉的个体占35/36
题点(二) 染色体结构的变异
3.(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
4.(2025·济南模拟)某表型正常的男性,其体细胞内含有一条易位染色体,这条染色体含有14号染色体的完整长臂(用q表示)和部分短臂(用p表示,剩余部分短臂消失),还含有大部分21号染色体(如图,剩余的该条21号染色体消失),该男性体细胞中还有一条正常的14号染色体和一条正常的21号染色体,其余染色体均正常。该男子的精原细胞进行减数分裂时21号、14号及易位染色体这三条染色体发生联会后,配对的任意两条染色体移向细胞一极,另一条染色体移向另一极。该男性与一个染色体组成和表型完全正常的女性结婚,若女性产生的卵细胞均正常,下列相关叙述正确的是 ( )
A.该男性体细胞中含有45条染色体,不能产生染色体组成正常的精子
B.不考虑其他变异,该男性的精原细胞减数分裂产生4种类型的精子
C.这对夫妇生育的子女有可能是易位型“21三体综合征”患者
D.从子女健康的角度分析,这对夫妇最好选择生育女孩
[思维建模]
(1)“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
(2)辨清易位的两种类型
①单向易位
②相互易位(平衡易位)
主题研习(二) 低温诱导植物细胞染色体数目的变化(实验)
1.实验原理
低温抑制 的形成,以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极,细胞不能分裂成两个子细胞,于是染色体数目加倍。
2.实验步骤(以洋葱为例)
3.实验中的试剂及其作用
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5~1 h
体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液
二者等体积混合,作为解离液,室温下解离3~5 min 解离根尖细胞,使组织中的细胞相互分离开来
质量分数为15%的盐酸
清水 浸泡解离后的根尖细胞约10 min 漂洗根尖,去除
甲紫溶液(或醋酸洋红液) 把漂洗干净的根尖放进盛有相应溶液的玻璃皿中染色3~5 min
[思考探究]
1.观察时是否所有细胞中染色体均已加倍 为什么
2.秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,这两种方法在原理上有什么相似之处
1.低温诱导洋葱根尖细胞染色体数目变化的实验中,下列相关叙述错误的是 ( )
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48~72 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,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前期
2.某研究小组开展了“用秋水仙素诱导培育四倍体草莓”的实验。选取二倍体草莓 幼苗若干,随机分组,每组30株,用不同浓度的秋水仙素溶液处理幼芽,得到实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是 ( )
A.实验的自变量是秋水仙素溶液浓度和处理时间
B.秋水仙素能抑制细胞内纺锤体的形成,进而影响细胞的正常分裂
C.高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片,可发现分裂中期染色体数目均为28
D.用0.2% 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天,诱导成功率较高
主题研习(三) 变异与育种
重难点(一) 掌握不同育种方法的原理和过程
|情|境|探|究|
(1)在诱变育种过程中,通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传,原因是 ;若要使诱变获得的性状能够稳定遗传,需要采取的措施是 。
(2)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 。
(3)单倍体育种能缩短育种年限,原因是
。
|认|知|生|成|
1.诱变育种
操作流程 特点分析
选择生物 多种突变类型 培育成新品种 (1)原理:基因突变 (2)优点:①可以提高突变频率 ②大幅度地改良某些性状 ③加速育种进程 (3)缺点:有利变异少,工作量大,需处理大量材料,具有盲目性
2.杂交育种
(1)杂交育种的特点分析
①原理:基因重组。
②优点:操作简便,可以把多个品种的优良性状集中在一起。
③缺点:育种周期长;局限于同种或亲缘关系较近的物种。
(2)杂交育种的不同操作程序
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
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,连续自交至不发生性状分离为止
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.单倍体育种与多倍体育种
(1)单倍体育种与多倍体育种的比较
项目 单倍体育种 多倍体育种
原理 染色体(数目)变异 染色体(数目)变异
方法 花药离体培养,用秋水仙素处理单倍体幼苗 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗形成多倍体
优点 明显缩短育种年限 对品种性状“增大”或“加强”,提高营养物质含量
局限性 技术含量高,不易操作 发育延迟,结实率低
(2)单倍体育种的操作程序
[典例] (2024·秦皇岛二模)有色大米中含有天然色素、维生素、矿物质和抗氧化物质,一定程度上能帮助人们降低患癌症和糖尿病的风险。但与白色水稻相比,有色水稻生长周期长、产量低。科学家为了培育高产的有色水稻进行了如下相关实验,下列相关叙述错误的是 ( )
A.经处理后得到的植株1是二倍体,植株2为单倍体
B.图示过程涉及的育种方法有杂交育种和单倍体育种
C.图示过程可以说明有色水稻和白色水稻是同一物种
D.秋水仙素通过影响着丝粒的分裂使细胞中染色体数目加倍
听课随笔:
重难点(二) 明晰育种方法的选择和育种程序的设计
|情|境|探|究|
(1)现有长穗、不抗稻瘟病(HHBB)和短穗、抗稻瘟病(hhbb)两种水稻种子,欲通过杂交育种方法选育长穗、抗稻瘟病的纯合水稻。请用遗传图解写出简要选育过程。
(2)已知普通青椒的果实肉薄且不抗病,基因型为ddtt,而现有果实肉厚且抗病的太空椒的基因型为DdTt。若要在最短时间内培育出纯合的果实肉厚且抗病的太空椒,请写出育种思路。
|认|知|生|成| 据不同育种目标选择育种方案
题点(一) 生物育种原理和过程
1.(2025·安庆模拟)基因型为AA的二倍体西瓜植株经不同育种途径可获得植株甲、乙和丙。植株甲是三倍体,植株乙是二倍体,植株丙是单倍体,①~⑦表示各种处理方法。下列说法正确的是 ( )
A.过程①⑦可使用秋水仙素处理幼苗
B.植株甲、乙、丙的基因型均有两种可能
C.只考虑题图中的基因,则过程⑥形成花药时发生了基因重组
D.植株甲产生的种子发育形成的植株能结出无子西瓜
2.(2024·潍坊期末)普通小麦是由原始小麦与不同物种杂交,并经染色体数目加倍形成的,过程如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)。下列说法正确的是 ( )
A.原始小麦和拟斯卑尔脱山羊草杂交能产生可育后代,两者不存在生殖隔离
B.拟二粒小麦属于四倍体,正常可能会产生AA、BB、AB三种类型配子
C.杂种Ⅰ处于有丝分裂后期的细胞中含有28条染色体
D.原始小麦比普通小麦茎秆粗壮、种子大、营养物质含量高
[易错提醒]
有关单倍体育种和多倍体育种的几个易错点
①单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。
②单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
③单倍体育种在幼苗期处理,多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。
④用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目加倍,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。
⑤用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍,若处理对象是单倍体植株,属于单倍体育种;若处理对象为正常植株,则属于多倍体育种。不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
⑥三倍体西瓜无子的原因:三倍体西瓜植株在减数分裂过程中,由于染色体联会紊乱,一般不能产生正常配子。
题点(二) 生物育种方案的选择与设计
3.(2024·安徽高考)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)。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
4.(2025·惠州模拟)现有小麦种质资源包括:①高产、易感病;②低产、抗病;③高产、晚熟。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求,育种专家要培育3类品种:a.高产、抗病;b.高产、早熟;c.高产、抗旱。下列关于育种方法的叙述,可行的是 ( )
A.利用①③品种间杂交筛选获得a
B.对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C.a、b和c的培育均可采用诱变育种方法
D.用杂交育种的方法可以获得c
第二课时 染色体变异
主题研习(一)
基础全面落实
(一)1.个别染色体 2.(1)同源染色体 (2)各不相同 (3)一整套基因
(二)花药离体培养 单倍体幼苗 萌发的种子或幼苗
(三)1.缺失 易位 2.数目或排列顺序
[自我诊断]
1．(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2．(1)不对。生物是否高等与染色体数量没有直接联系，例如，人的染色体数量是46条，并不是最多
(2)三倍体的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
(3)不一定。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
(4)让该品系的豌豆与矮茎豌豆测交，若测交后代性状分离比为高∶矮＝5∶1，则验证了解释
重难深化拓展
重难点(一)[例1] 选A 图a着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍，处于有丝分裂后期，含有4个染色体组，图b含有3个染色体组，A错误。图b中含有三个染色体组，若由受精卵发育而来，则是三倍体；若由配子直接发育而来，则是单倍体，B正确。图c有2个染色体组，每个染色体组有3条染色体，C正确。图d细胞只有一个染色体组，由图d细胞组成的个体可能由配子发育而来，D正确。
重难点(二)[情境探究]
1．重复 染色体数目变异 互换 易位
2．(1)不一定 (2)如图所示
[例2] 选B 由题意可知，正常小鼠的Sry基因只位于Y染色体上，是雄性性腺形成的关键基因，有一只小鼠的性染色体是XX，其中一条X上带有Sry基因，其两条X染色体分别来自父本和母本，而来自母本的X染色体不含Sry基因，来自父本的X染色体带有Sry基因，说明是在其父本精子形成过程中发生了染色体易位，B正确。
重难点(三)[情境探究]
(1)①Aa∶aa＝1∶1 ②AA∶Aa＝1∶1 ③AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1
(2)X∶Y∶XY∶XX＝2∶1∶2∶1
(3)A、A或AA、O或a、a或aa、O
考向精细研究
1．选C 细胞中含有一个染色体组的是图d、g，对应个体可能是由雌配子或雄配子发育而来的，A错误。细胞中含有两个染色体组的是图c、h，对应个体可能是二倍体，B错误。细胞中含有三个染色体组的是图a、b，对应个体如果是由受精卵发育形成的，则为三倍体；如果是由配子直接发育形成的，则为单倍体，C正确。细胞中含有四个染色体组的是图e、f，对应个体不一定是四倍体，D错误。
2．选C 与二倍体植株相比，多倍体植株常常茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，因此相比二倍体马铃薯，四倍体马铃薯的茎秆粗壮，块茎更大，A正确；块茎繁殖为无性繁殖，在保持优良性状的同时可大量繁殖，可解决马铃薯同源四倍体育性偏低的问题，B正确；不考虑突变和染色体互换，Gggg个体在减数分裂时先形成基因型为GGgggggg的初级精母细胞，减数分裂Ⅰ产生次级精母细胞时，会产生基因型为GGgg和gggg的两个次级精母细胞，含有的G基因数目为0个或2个，C错误；若同源染色体两两联会，GGgg个体会产生3种配子GG、gg、Gg，且比例为1∶1∶4，只有存在G基因才能产生直链淀粉，因此GGgg个体自交时，子代只有gggg不能产生直链淀粉，比例为 1/6×1/6＝1/36，能产生直链淀粉的比例为1－1/36＝35/36，D正确。
3．选C 据图甲可知，bcd发生了倒位，因此是①至④区段发生倒位，A错误；图乙细胞中Ⅱ和Ⅳ发生了交叉互换，B错误；据题干可知，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，该精原细胞经减数分裂产生的四个配子为ABCDE、ebCDE(缺失了A、增加了e，不能存活)、adcbe、adcBA(缺失了e、增加了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。
4．选C 为方便叙述，将题图所述的染色体表示为T，只考虑14号、21号和T，该男性的染色体组成可以表示为“14，T,21”，含性染色体和其他染色体在内该男性共有45条染色体。该男性的精原细胞减数分裂可产生的精子类型如下：第一种情况为14、T和21，第二种情况为T、21和14，第三种情况为21、14和T。该男性常染色体可以产生6种类型，分别与X、Y染色体组合后，共产生12种配子，其中“14,21”是染色体组成正常的精子，A、B错误。正常女性产生的正常卵细胞的染色体组成为“14,21”，该卵细胞与“T,21”或“14，T”的精子结合所产生的受精卵的染色体组成为“14,21，T,21”或“14,21,14，T”，因T是14和21号连在一起组成的，且含有大部分21号染色体，由该受精卵发育得到的子女有可能是易位型“21三体综合征”患者，C正确。上述异常只发生在常染色体之间，这对夫妇无论生男孩还是女孩都有可能患上染色体异常遗传病，D错误。
主题研习(二)
实验基础理清
1．纺锤体 2.卡诺氏液 体积分数为95%的酒精 解离 染色
3．固定细胞形态 解离液 使染色体着色
[思考探究]
1．提示：不是。因为大部分细胞处于间期，所以只有少部分细胞实现“染色体加倍”，大部分细胞仍为二倍体状态。
2．提示：秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍，可能都与抑制纺锤体的形成有关，着丝粒分裂后没有纺锤丝的牵引作用，因此不能将染色体拉向细胞的两极，导致细胞中的染色体数目加倍。
题点考法全训
1．选B 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，A正确；低温能够抑制纺锤体的形成，但不影响着丝粒分裂，B错误；固定细胞形态使用的是卡诺氏液，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，抑制纺锤体的形成，作用的时期是细胞有丝分裂前期，D正确。
2．选C 分析题图可知，该实验的自变量为秋水仙素溶液浓度和处理时间，A正确；秋水仙素处理幼芽能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，进而影响细胞的正常分裂，B正确；高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片，可发现分裂中期染色体数目有的为28，有的仍为14，C错误；从题图中可以看出，用0.2% 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天，诱导成功率较高，D正确。
主题研习(三)
重难深化拓展
重难点(一)[情境探究]
(1)控制新性状的基因型是杂合的 通过自交筛选性状能稳定遗传的子代 (2)单倍体幼苗 幼苗或萌发的种子 (3)采用花药(或花粉)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，从而省去了逐年筛选的环节
[典例] 选D 经花药离体培养后得到单倍体幼苗，正常培养得到单倍体植株2，秋水仙素处理使染色体数目加倍，得到二倍体植株1，A正确；图示过程涉及的育种方法有杂交育种(获得植株3的过程)和单倍体育种(获得植株1的过程)，B正确；有色水稻和白色水稻杂交得到F1，F1自交能产生植株3，说明两者为同一物种，C正确；秋水仙素不会影响着丝粒的分裂，而是抑制纺锤体的形成，D错误。
重难点(二)[情境探究]
(1)如图所示
(2)种植果实肉厚且抗病的太空椒(DdTt)，取其花粉离体培养获得单倍体，用秋水仙素处理单倍体幼苗获得二倍体植株，挑选出果实肉厚且抗病的植株即为符合要求的纯合品种。
考向精细研究
1．选B 过程①可用秋水仙素处理幼苗使染色体数目加倍；由题意知，经过程⑦所得个体为单倍体，故该过程是花药离体培养过程，不需要用秋水仙素处理，A错误。植株甲为AAAA和Aa的杂交子代，基因型有AAA和AAa两种；植株乙是Aa和aa的杂交子代，基因型有Aa和aa两种；植株丙是Aa经花药离体培养的子代，基因型有A和a两种，B正确。只考虑题图中基因，过程⑥为杂交育种，只涉及一对等位基因，不会发生基因重组，C错误。植株甲为三倍体，高度不育，无法正常产生种子，D错误。
2．选C 据题图可知，原始小麦染色体组成是AA，拟斯卑尔脱山羊草染色体组成是BB，两者杂交后代染色体组成是AB，不能产生可育后代，故原始小麦和拟斯卑尔脱山羊草存在生殖隔离，A错误；拟二粒小麦染色体组成是AABB，属于异源四倍体，正常可能会产生AB一种类型配子，B错误；杂种Ⅰ染色体组成是AB，细胞中有14条染色体，处于有丝分裂后期的细胞中染色体数目加倍，含有28条染色体，C正确；原始小麦是二倍体，普通小麦是异源六倍体，普通小麦比原始小麦茎秆粗壮、种子大、营养物质含量高，D错误。
3．选C 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，子代为抗稻瘟病的杂合子，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，但不一定是优良性状的纯合子，①错误；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，但抗稻瘟病植株为杂合子，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；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具有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，不能保证其他性状是优良性状，③错误；甲是具有许多优良性状的纯合品种水稻，但不抗稻瘟病，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，C项符合题意。
4．选C 欲获得高产、抗病品种(a)，应利用①和②进行品种间杂交筛选，A错误；欲获得高产、早熟品种，则应对③进行诱变育种，B错误；诱变育种可以产生新基因，因此，a、b、c都可以通过诱变育种获得，C正确；杂交育种不能获得新性状，因此，不能利用杂交育种的方法培育出抗旱植株，D错误。
(共115张PPT)
染色体变异
第二课时
目录
主题研习(一)
主题研习(二)
染色体数目变异和结构变异
课时跟踪检测
低温诱导植物细胞染色体数目的变化(实验)
主题研习(三)
变异与育种
主题研习(一) 染色体数目变异和结构变异
(一)染色体数目的变异
1.类型及实例
基础全面落实
个别染
色体
2.染色体组分析(根据果蝇染色体组成图归纳)
(1)从染色体来源看,一个染色体组中不含______________。
(2)从形态、大小和功能看,一个染色体组中所含的染色体___________。
(3)从所含的基因看,一个染色体组中含有控制本物种生物性状的_____________,但不能重复。
同源染色体
各不相同
一整套基因
(二)单倍体、二倍体和多倍体
类型 单倍体 二倍体 多倍体
定义 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 由配子结合发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体 由配子结合发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
染色体组 ≥1 2 ≥3
特点 ①植株长得弱小; ②高度不育 正常表现 (对照) ①茎秆粗壮;②叶片、果实、种子较大;
③营养物质的含量有所增加
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 _____________ 秋水仙素处理
___________ 秋水仙素处理
__________________
花药离体培养
续表
单倍体幼苗
萌发的种子或幼苗
举例 蜜蜂的雄蜂 自然界中,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,如香蕉是三倍体植物
续表
(三)染色体结构的变异
1.类型及实例
类型 图解 显微观察的联会异常 说明
_____ 缺失b片段
重复 增加b片段
缺失
______ d、e、f(k、l)片段移接到另一条非同源染色体上
倒位 b、c、d、e片段位置颠倒
续表
易位
2.结果和影响
结果 使排列在染色体上的基因的_________________发生改变,从而导致性状的变异
影响 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
数目或排列顺序
1.概念理解(判断正误)
(1)雄蜂精子中染色体数目是其体细胞的一半。 ( )
(2)高等植物细胞每个染色体组中都含有常染色体和性染色体。 ( )
(3)体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体。 ( )
(4)一般情况下,二倍体通过减数分裂形成的配子只有一个染色体组。( )
(5)单倍体含有的染色体组数都是奇数。 ( )
(6)染色体易位不改变基因数量,一般不会对个体性状产生影响。 ( )
自我诊断
√
×
×
×
×
×
2.事理分析
(1)(苏教版必修2 P75“旁栏思考题”)
有人认为,越高等的生物体细胞中的染色体数量越多。这种观点对吗 为什么
_____________________________________________________________________________________。
不对。生物是否高等与染色体数量没有直接联系,例如,人的染色体数量是46条,并不是最多
(2)(人教版必修2 P87“问题探讨”分析)
平时吃的香蕉是三倍体,一般没有种子,为什么
_________________________________________________________________________________________。
(3)(人教版必修2 P88正文分析)
单倍体一定不育吗 请说明理由:____________________________
____________________________________________________。
三倍体的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
不一定。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
(4)有人让某品系的豌豆自交,子代出现了性状分离,且出现了高∶矮=35∶1,原因可能是染色体数目加倍形成了四倍体的豌豆DDdd。请设计一个实验方案对该解释加以验证。
______________________________________________________________________________。
让该品系的豌豆与矮茎豌豆测交,若测交后代性状分离比为高∶矮=5∶1,则验证了解释
重难点(一) 判定染色体组的三种方法
1.根据染色体形态判定
细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。
重难深化拓展
2.根据基因型判定
在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因(包括同一字母的大、小写)出现几次,则含有几个染色体组。如果某一细胞中的染色体存在染色单体,不能根据控制同一性状的基因的数目判断染色体组的数目。
3.根据染色体数和染色体的形态数推算
染色体组数=染色体数/染色体形态数。如雌果蝇体细胞中有8条染色体,分为4种形态,则染色体组的数目为2。
[例1] (2024·石家庄期末)如图是四种不同生物体细胞的染色体组成情况,有关叙述错误的是 ( )
A.图a含有2个染色体组,图b含有3个染色体组
B.由图b细胞组成的个体是单倍体或者三倍体
C.图c有2个染色体组,每个染色体组有3条染色体
D.由图d细胞组成的个体可能是由配子发育而来的
√
[解析] 图a着丝粒分裂,染色体数目暂时加倍,处于有丝分裂后期,含有4个染色体组,图b含有3个染色体组,A错误。图b中含有三个染色体组,若由受精卵发育而来,则是三倍体;若由配子直接发育而来,则是单倍体,B正确。图c有2个染色体组,每个染色体组有3条染色体,C正确。图d细胞只有一个染色体组,由图d细胞组成的个体可能由配子发育而来,D正确。
重难点(二) 辨析染色体变异的类型
|情|境|探|究|
1.下图表示细胞内发生的变异,请判断生物变异的类型。
图1是 ,图2是 ,图3是 ,图4是 。
重复
染色体数目变异
互换
易位
2.如图1表示果蝇某细胞内的相关染色体行为,1、2代表两条未发生变异的染色体,3、4代表两条正在发生变异的染色体,图中字母表示染色体上的不同片段。
(1)正常情况下,1与2是非同源染色体,图1 A中
发生碱基的增添、缺失或替换 (填“一定”
或“不一定”)属于基因突变。
不一定
(2)请将图2中联会过程补充完整。
答案：如图所示
|认|知|生|成|
1.染色体结构变异与基因突变的区别
2.易位与互换的区别
项目 易位 互换
图解
区 别 位置 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
原理 染色体结构变异 基因重组
[例2] (2025年1月·八省联考内蒙古卷)正常小鼠的Sry基因只位于Y染色体上,是雄性性腺形成的关键基因。有一只小鼠的性染色体是XX,其中一条X上带有Sry基因。下列叙述正确的是 ( )
A.其母本卵细胞形成过程中发生了染色体易位
B.其父本精子形成过程中发生了染色体易位
C.其母本卵细胞形成过程中发生了基因突变
D.其父本精子形成过程中发生了基因突变
√
[解析] 由题意可知,正常小鼠的Sry基因只位于Y染色体上,是雄性性腺形成的关键基因,有一只小鼠的性染色体是XX,其中一条X上带有Sry基因,其两条X染色体分别来自父本和母本,而来自母本的X染色体不含Sry基因,来自父本的X染色体带有Sry基因,说明是在其父本精子形成过程中发生了染色体易位,B正确。
重难点(三) 染色体变异与配子的产生
|情|境|探|究|
(1)同源四倍体(基因型为AAaa)
产生配子时染色体以图示的情况进
行组合,从而形成不同基因型的配子。
根据上述推导过程,请思考回答下列问题:
①若同源四倍体的基因型为Aaaa,则产生的配子类型及比例: 。
②若同源四倍体的基因型为AAAa,则产生的配子类型及比例: 。
③若同源四倍体的基因型为AAaa,则产生的配子类型及比例: 。
Aa∶aa=1∶1
AA∶Aa=1∶1
AA∶Aa∶aa=1∶4∶1
(2)某三体雄性果蝇的性染色体组成为XXY,若三条性染色体任意两条联会概率相等,则XXY个体产生的配子及比例为 。
X∶Y∶XY∶XX=2∶1∶2∶1
(3)在细胞分裂过程中,末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定,其姐妹染色单体可能会连接在一起,着丝粒分裂后染色体向两极移动时出现“染色体桥”结构,如图所示。基因型为Aa的雄性蝗虫进行减数分裂时,其中一个次级精母细胞出现“染色体桥”
并在两着丝粒间任一位置发生断裂,形成的两条
子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异,则该
次级精母细胞产生的精细胞的基因组成可能有
(若细胞中不含A或a基因则用“O”表示)。
A、A或AA、O或a、a或aa、O
|认|知|生|成| 几种常考变异类型产生配子的分析方法
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。
题点(一) 染色体组与染色体数目的变异
1.下列是对a~h所示的生物体细胞中各含有几个染色体组的叙述,正确的是( )
考向精细研究
A.细胞中含有一个染色体组的是图d、g,对应个体一定是由雄配子发育而来的单倍体
B.细胞中含有二个染色体组的是图f、h,对应个体是二倍体
C.细胞中含有三个染色体组的是图a、b,对应个体不一定是三倍体
D.细胞中含有四个染色体组的是图c、f,对应个体是四倍体
√
解析:细胞中含有一个染色体组的是图d、g,对应个体可能是由雌配子或雄配子发育而来的,A错误。细胞中含有两个染色体组的是图c、h,对应个体可能是二倍体,B错误。细胞中含有三个染色体组的是图a、b,对应个体如果是由受精卵发育形成的,则为三倍体;如果是由配子直接发育形成的,则为单倍体,C正确。细胞中含有四个染色体组的是图e、f,对应个体不一定是四倍体,D错误。
2.(2024·黑吉辽高考)栽培马铃薯为同源四倍体,育性偏低。GBSS基因(显隐性基因分别表示为G和g)在直链淀粉合成中起重要作用,只有存在G基因才能产生直链淀粉。不考虑突变和染色体互换,下列叙述错误的是 ( )
A.相比二倍体马铃薯,四倍体马铃薯的茎秆粗壮,块茎更大
B.选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题,并保持优良性状
C.Gggg个体产生的次级精母细胞中均含有1个或2个G基因
D.若同源染色体两两联会,GGgg个体自交,子代中产直链淀粉的个体占35/36
√
解析:与二倍体植株相比,多倍体植株常常茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大,因此相比二倍体马铃薯,四倍体马铃薯的茎秆粗壮,块茎更大,A正确;块茎繁殖为无性繁殖,在保持优良性状的同时可大量繁殖,可解决马铃薯同源四倍体育性偏低的问题,B正确;不考虑突变和染色体互换,Gggg个体在减数分裂时先形成基因型为GGgggggg的初级精母细胞,减数分裂Ⅰ产生次级精母细胞时,会产生基因型为GGgg和gggg的两个次级精母细胞,含有的G基因数目为0个或2个,C错误;若同源染色体两两联会,GGgg个体会产生3种配子GG、gg、Gg,且比例为1∶1∶4,只有存在G基因才能产生直链淀粉,因此GGgg个体自交时,子代只有gggg不能产生直链淀粉,比例为 1/6×1/6=1/36,能产生直链淀粉的比例为1-1/36=35/36,D正确。
题点(二) 染色体结构的变异
3.(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
√
解析:据图甲可知,bcd发生了倒位,因此是①至④区段发生倒位,A错误;图乙细胞中Ⅱ和Ⅳ发生了交叉互换,B错误;据题干可知,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,该精原细胞经减数分裂产生的四个配子为ABCDE、ebCDE(缺失了A、增加了e,不能存活)、adcbe、adcBA(缺失了e、增加了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。
4.(2025·济南模拟)某表型正常的男性,其体细胞内含有一条易位染色体,这条染色体含有14号染色体的完整长臂(用q表示)和部分短臂(用p表示,剩余部分短臂消失),还含有大部分21号染色体(如图,剩余的该条21号染色体消失),该男性体细胞中还有一条正常的14号染色体和一条正常的21号染色体,其余染色体均正常。该男子的精原细胞进行减数分裂时21号、14号及易位染色体这三条染色体发生联会后,配对的任意两条染色体移向细胞一极,另一条染色体移向另一极。该男性与一个染色体组成和表型完全正常的女性结婚,若女性产生的卵细胞均正常,下列相关叙述正确的是 ( )
A.该男性体细胞中含有45条染色体,不能产生染色体组成正常的精子
B.不考虑其他变异,该男性的精原细胞减数分裂产生4种类型的精子
C.这对夫妇生育的子女有可能是易位型“21三体综合征”患者
D.从子女健康的角度分析,这对夫妇最好选择生育女孩
√
解析:为方便叙述,将题图所述的染色体表示为T,只考虑14号、21号和T,该男性的染色体组成可以表示为“14,T,21”,含性染色体和其他染色体在内该男性共有45条染色体。该男性的精原细胞减数分裂可产生的精子类型如下:第一种情况为14、T和21,第二种情况为T、21和14,第三种情况为21、14和T。该男性常染色体可以产生6种类型,分别与X、Y染色体组合后,共产生12种配子,其中“14,21”是染色体组成正常的精子,A、B错误。正常女性产生的正常卵细胞的染色体组成为
“14,21”,该卵细胞与“T,21”或“14,T”的精子结合所产生的受精卵的染色体组成为“14,21,T,21”或“14,21,14,T”,因T是14和21号连在一起组成的,且含有大部分21号染色体,由该受精卵发育得到的子女有可能是易位型“21三体综合征”患者,C正确。上述异常只发生在常染色体之间,这对夫妇无论生男孩还是女孩都有可能患上染色体异常遗传病,D错误。
[思维建模]
(1)“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
(2)辨清易位的两种类型
①单向易位
②相互易位(平衡易位)
主题研习(二) 低温诱导植物细胞染色体
数目的变化(实验)
1.实验原理
低温抑制__________的形成,以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极,细胞不能分裂成两个子细胞,于是染色体数目加倍。
实验基础理清
纺锤体
2.实验步骤(以洋葱为例)
卡诺氏液
体积分数为95%的酒精
解离
染色
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5~1 h _______________
体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理过的根尖 洗去卡诺氏液
质量分数为15%的盐酸 二者等体积混合,作为解离液,室温下解离3~5 min 解离根尖细胞,使组织中的细胞相互分离开来
3.实验中的试剂及其作用
固定细胞形态
清水 浸泡解离后的根尖细胞约10 min 漂洗根尖,去除_________
甲紫溶液(或醋酸洋红液) 把漂洗干净的根尖放进盛有相应溶液的玻璃皿中染色3~5 min _________________________________
续表
解离液
使染色体着色
[思考探究]
1.观察时是否所有细胞中染色体均已加倍 为什么
提示:不是。因为大部分细胞处于间期,所以只有少部分细胞实现“染色体加倍”,大部分细胞仍为二倍体状态。
2.秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,这两种方法在原理上有什么相似之处
提示:秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,可能都与抑制纺锤体的形成有关,着丝粒分裂后没有纺锤丝的牵引作用,因此不能将染色体拉向细胞的两极,导致细胞中的染色体数目加倍。
1. 低温诱导洋葱根尖细胞染色体数目变化的实验中,下列相关叙述错误的是 ( )
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48~72 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,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前期
题点考法全训
√
解析: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,A正确;低温能够抑制纺锤体的形成,但不影响着丝粒分裂,B错误;固定细胞形态使用的是卡诺氏液,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,抑制纺锤体的形成,作用的时期是细胞有丝分裂前期,D正确。
2. 某研究小组开展了“用秋水仙素诱导培育四倍体草莓”的实验。选取二倍体草莓 幼苗若干,随机分组,每组30株,用不同浓度的秋水仙素溶液处理幼芽,得到实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.实验的自变量是秋水仙素溶液浓度和处理时间
B.秋水仙素能抑制细胞内纺锤体的形成,进而影响细胞的正常分裂
C.高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片,可发现分裂中期染色体数目均为28
D.用0.2% 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天,诱导成功率较高
√
解析:分析题图可知,该实验的自变量为秋水仙素溶液浓度和处理时间,A正确;秋水仙素处理幼芽能抑制细胞分裂时纺锤体的形成,进而影响细胞的正常分裂,B正确;高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片,可发现分裂中期染色体数目有的为28,有的仍为14,C错误;从题图中可以看出,用0.2% 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天,诱导成功率较高,D正确。
主题研习(三) 变异与育种
重难点(一) 掌握不同育种方法的原理和过程
|情|境|探|究|
(1)在诱变育种过程中,通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传,原因是 ;若要使诱变获得的性状能够稳定遗传,需要采取的措施是 。
重难深化拓展
控制新性状的基因型是杂合的
通过自交筛选性状能稳定遗传的子代
(2)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__________________。
(3)单倍体育种能缩短育种年限,原因是_________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
单倍体幼苗
幼苗或萌发的种子
采用花药(或花粉)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,从而省去了逐年筛选的环节
|认|知|生|成|
1.诱变育种
操作流程 特点分析
选择生物 多种突变类型 培育成新品种 (1)原理:基因突变
(2)优点:①可以提高突变频率
②大幅度地改良某些性状
③加速育种进程
(3)缺点:有利变异少,工作量大,需处理大量材料,具有盲目性
2.杂交育种
(1)杂交育种的特点分析
①原理:基因重组。
②优点:操作简便,可以把多个品种的优良性状集中在一起。
③缺点:育种周期长;局限于同种或亲缘关系较近的物种。
(2)杂交育种的不同操作程序
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(♀×♂)→F1 F2→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
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,连续自交至不发生性状分离为止
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.单倍体育种与多倍体育种
(1)单倍体育种与多倍体育种的比较
项目 单倍体育种 多倍体育种
原理 染色体(数目)变异 染色体(数目)变异
方法 花药离体培养,用秋水仙素处理单倍体幼苗 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗形成多倍体
优点 明显缩短育种年限 对品种性状“增大”或“加强”,提高营养物质含量
局限性 技术含量高,不易操作 发育延迟,结实率低
(2)单倍体育种的操作程序
[典例] (2024·秦皇岛二模)有色大米中含有天然色素、维生素、矿物质和抗氧化物质,一定程度上能帮助人们降低患癌症和糖尿病的风险。但与白色水稻相比,有色水稻生长周期长、产量低。科学家为了培育高产的有色水稻进行了如下相关实验,下列相关叙述错误的是 ( )
A.经处理后得到的植株1是二倍体,植株2为单倍体
B.图示过程涉及的育种方法有杂交育种和单倍体育种
C.图示过程可以说明有色水稻和白色水稻是同一物种
D.秋水仙素通过影响着丝粒的分裂使细胞中染色体数目加倍
√
[解析] 经花药离体培养后得到单倍体幼苗,正常培养得到单倍体植株2,秋水仙素处理使染色体数目加倍,得到二倍体植株1,A正确;图示过程涉及的育种方法有杂交育种(获得植株3的过程)和单倍体育种(获得植株1的过程),B正确;有色水稻和白色水稻杂交得到F1,F1自交能产生植株3,说明两者为同一物种,C正确;秋水仙素不会影响着丝粒的分裂,而是抑制纺锤体的形成,D错误。
重难点(二) 明晰育种方法的选择和育种程序的设计
|情|境|探|究|
(1)现有长穗、不抗稻瘟病(HHBB)和短穗、抗稻瘟病(hhbb)两种水稻种子,欲通过杂交育种方法选育长穗、抗稻瘟病的纯合水稻。请用遗传图解写出简要选育过程。
答案:如图所示
(2)已知普通青椒的果实肉薄且不抗病,基因型为ddtt,而现有果实肉厚且抗病的太空椒的基因型为DdTt。若要在最短时间内培育出纯合的果实肉厚且抗病的太空椒,请写出育种思路。
答案:种植果实肉厚且抗病的太空椒(DdTt),取其花粉离体培养获得单倍体,用秋水仙素处理单倍体幼苗获得二倍体植株,挑选出果实肉厚且抗病的植株即为符合要求的纯合品种。
|认|知|生|成| 据不同育种目标选择育种方案
题点(一) 生物育种原理和过程
1.(2025·安庆模拟)基因型为AA的二倍体西瓜植株经不同育种途径可获得植株甲、乙和丙。植株甲是三倍体,植株乙是二倍体,植株丙是单倍体,①~⑦表示各种处理方法。下列说法正确的是( )
考向精细研究
A.过程①⑦可使用秋水仙素处理幼苗
B.植株甲、乙、丙的基因型均有两种可能
C.只考虑题图中的基因,则过程⑥形成花药时发生了基因重组
D.植株甲产生的种子发育形成的植株能结出无子西瓜
√
解析:过程①可用秋水仙素处理幼苗使染色体数目加倍;由题意知,经过程⑦所得个体为单倍体,故该过程是花药离体培养过程,不需要用秋水仙素处理,A错误。植株甲为AAAA和Aa的杂交子代,基因型有AAA和AAa两种;植株乙是Aa和aa的杂交子代,基因型有Aa和aa两种;植株丙是Aa经花药离体培养的子代,基因型有A和a两种,B正确。只考虑题图中基因,过程⑥为杂交育种,只涉及一对等位基因,不会发生基因重组,C错误。植株甲为三倍体,高度不育,无法正常产生种子,D错误。
2.(2024·潍坊期末)普通小麦是由原始小麦与不同物种杂交,并经染色体数目加倍形成的,过程如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)。下列说法正确的是 ( )
A.原始小麦和拟斯卑尔脱山羊草杂交能产生可育后代,两者不存在生殖隔离
B.拟二粒小麦属于四倍体,正常可能会产生AA、BB、AB三种类型配子
C.杂种Ⅰ处于有丝分裂后期的细胞中含有28条染色体
D.原始小麦比普通小麦茎秆粗壮、种子大、营养物质含量高
√
解析:据题图可知,原始小麦染色体组成是AA,拟斯卑尔脱山羊草染色体组成是BB,两者杂交后代染色体组成是AB,不能产生可育后代,故原始小麦和拟斯卑尔脱山羊草存在生殖隔离,A错误;拟二粒小麦染色体组成是AABB,属于异源四倍体,正常可能会产生AB一种类型配子,B错误;杂种Ⅰ染色体组成是AB,细胞中有14条染色体,处于有丝分裂后期的细胞中染色体数目加倍,含有28条染色体,C正确;原始小麦是二倍体,普通小麦是异源六倍体,普通小麦比原始小麦茎秆粗壮、种子大、营养物质含量高,D错误。
[易错提醒]
有关单倍体育种和多倍体育种的几个易错点
①单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。
②单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
③单倍体育种在幼苗期处理,多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。
④用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目加倍,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。
⑤用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍,若处理对象是单倍体植株,属于单倍体育种;若处理对象为正常植株,则属于多倍体育种。不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
⑥三倍体西瓜无子的原因:三倍体西瓜植株在减数分裂过程中,由于染色体联会紊乱,一般不能产生正常配子。
题点(二) 生物育种方案的选择与设计
3.(2024·安徽高考)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)。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: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,子代为抗稻瘟病的杂合子,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,但不一定是优良性状的纯合子,①错误;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,但抗稻瘟病植株为杂合子,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;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具有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,不能保证其他性状是优良性状,③错误;甲是具有许多优良性状的纯合品种水稻,但不抗稻瘟病,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,C项符合题意。
4.(2024·惠州模拟)现有小麦种质资源包括:①高产、易感病;②低产、抗病;③高产、晚熟。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求,育种专家要培育3类品种:a.高产、抗病;b.高产、早熟;c.高产、抗旱。下列关于育种方法的叙述,可行的是 ( )
A.利用①③品种间杂交筛选获得a
B.对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C.a、b和c的培育均可采用诱变育种方法
D.用杂交育种的方法可以获得c
√
解析:欲获得高产、抗病品种(a),应利用①和②进行品种间杂交筛选,A错误;欲获得高产、早熟品种,则应对③进行诱变育种,B错误;诱变育种可以产生新基因,因此,a、b、c都可以通过诱变育种获得,C正确;杂交育种不能获得新性状,因此,不能利用杂交育种的方法培育出抗旱植株,D错误。
课时跟踪检测
(本课时配有重难点加练题,以电子文档形式推送,供学优生选用)
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一、选择题
1.(2025·运城模拟)用X射线处理蚕蛹,使其第2号染色体上的斑纹基因易位于W染色体上,使雌蚕都有斑纹。再将斑纹雌蚕与白体雄蚕交配,其后代雌蚕都有斑纹,雄蚕都无斑纹。这样有利于去雌留雄,提高蚕丝的质量。这种育种方法所依据的原理是( )
A.染色体结构变异 B.染色体数目变异
C.基因突变 D.基因重组
解析:根据题干信息“第2号染色体上的斑纹基因易位于W染色体上”可知,这种育种方法是染色体结构变异中的易位,A正确。
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2.(2025·达州模拟)下列有关基因突变、基因重组和染色体变异的叙述,正确的是 ( )
A.某植物经X射线处理后未出现新的性状,则没有新基因产生
B.基因突变能改变基因的碱基序列,但基因在染色体上的位置不变
C.减数分裂过程中,控制一对相对性状的基因不能发生基因重组
D.用花药进行离体培养,产生单倍体的过程中,基因重组、基因突变和染色体变异均有可能发生
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解析:某植物经X射线处理后未出现新的性状,但有可能产生了新的基因,该基因为隐性,控制的性状未体现出来,A错误;基因突变会引起基因碱基序列发生改变,突变的结果是产生了新的基因,但基因在染色体上的位置没有改变,B正确;一对相对性状可能由多对等位基因控制,因此减数分裂过程中,控制一对相对性状的基因可能会发生基因重组,C错误;用花药进行离体培养,产生单倍体的过程中只涉及有丝分裂,基因突变和染色体变异均有可能发生,而基因重组发生在减数分裂过程中,D错误。
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3.(2025·吕梁模拟)某精原细胞在减数分裂时相关基因在同源染色体上的分布情况如图甲所示。在某些情况下,一条染色体的两个姐妹染色单体可分别将自身两端粘在一起,着丝粒分裂后,两个环状染色体互锁在一起,两环之间可交换部分片段(黑点表示分开后的着丝粒,交换的部分不一定相等),然后两环分离,如图乙所示。不考虑其他基因,下列叙述正确的是 ( )
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A.图甲含有1个四分体,8个DNA分子,姐妹染色体单体之间发生了互换
B.图乙中环状染色体的交换会造成染色体的缺失、重复、倒位和易位
C.若仅1号染色体发生图乙的变化,可能形成基因型为MmN的精细胞
D.若图甲中的染色体不形成环状染色体,会产生3种基因型的精细胞
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解析:图甲含有4个DNA分子,非姐妹染色体单体之间发生了互换,A错误;两环之间可交换部分片段,交换的部分不一定相等,因此图乙中环状染色体的交换会造成染色体的缺失、重复,易位发生于非同源染色体之间,B错误;若仅1号染色体发生图乙的变化,MN和m可能会交换到同一条染色单体上,从而形成基因型为MmN的精细胞,C正确;若图甲中的染色体不形成环状染色体,会产生MN、mN、Mn、mn 4种基因型的精细胞,D错误。
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4.(2025·福州一模)普通西瓜是二倍体,研究人员使用二倍体品种M为父本与四倍体品种J杂交,从子代中筛选出品质优良的三倍体无子西瓜新品种Z(如图)。下列说法错误的是 ( )
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A.培育品种J的原理是秋水仙素抑制了有丝分裂过程中纺锤体的形成
B.J、M减数分裂过程发生了染色体变异,是子代多样性的主要原因
C.用成熟的花粉刺激三倍体子房产生生长素,可促进子房发育成果实
D.三倍体高度不育的原因是减数分裂过程中同源染色体联会发生紊乱
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解析:二倍体西瓜染色体加倍形成品种J(四倍体西瓜),其原理是秋水仙素抑制了有丝分裂过程中纺锤体的形成,A正确;J、M子代多样性的主要原因是基因重组,B错误;三倍体植株体细胞有三个染色体组,减数分裂过程中,同源染色体联会发生紊乱,不能产生正常的配子,而当三倍体植株开花后用成熟的花粉刺激三倍体子房,可以刺激其产生生长素,可促进子房发育为果实,产生无子西瓜,C、D正确。
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5.某生物基因组成及基因在染色体上的位置关系如图所示。该生物性原细胞经减数分裂形成了如下图所示的几种配子。下列关于这几种配子形成过程中所发生的变异的说法,错误的是 ( )
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A.配子一的变异属于基因重组,发生在减数分裂Ⅰ前期
B.配子二发生了染色体变异,最可能发生在减数分裂Ⅱ过程中
C.配子三发生了染色体易位,原因可能是基因b转移到非同源染色体上
D.配子四发生了染色体片段缺失,原因可能是染色体复制发生错误导致基因A或a缺失
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解析:配子一形成过程中,在减数分裂Ⅰ后期,发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合,属于基因重组,A错误;配子二形成的原因是减数分裂Ⅱ后期,含基因A的姐妹染色单体分开后形成的子染色体移向同一极,这属于染色体变异,B正确;a和b是非同源染色体上的基因,而配子三中a和b位于同一条染色体上,原因可能是基因b转移到非同源染色体上,属于染色体结构变异中的易位,C正确;配子四的变异属于染色体结构变异中的缺失,原因可能是染色体复制发生错误导致基因A或a缺失,D正确。
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6.(2025年1月·八省联考四川卷)“77 2”和“77 4”是广泛种植的三倍体橡胶树新品种。三倍体橡胶树由减数分裂正常形成的雄配子(n)和异常形成的雌配子(2n)结合产生。为研究雌配子(2n)产生的原因,对三倍体及其亲本的基因型进行分析,结果如表所示。下列叙述错误的是 ( )
实验材料 基因型
GT1(母本) Ee
PR107(父本) Ee
77 2 EEe
77 4 EEE
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A.两个新品种的育成均利用了染色体数目变异的原理
B.父本与母本杂交不会产生基因型为eee的橡胶树品种
C.形成“77 2”时的雌配子Ee(2n)可源自减数分裂Ⅰ同源染色体未分离
D.形成“77 4”时的雌配子EE(2n)可源自减数分裂Ⅱ姐妹染色单体未均分
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解析:根据题意,“77 2”和“77 4”是三倍体橡胶树新品种,由减数分裂正常形成的雄配子(n)和异常形成的雌配子(2n)结合产生,则两个新品种的育成均利用了染色体数目变异,A正确；结合题干和表中信息可知,父本产生的雄配子为E和e,母本产生卵细胞的过程中若减数分裂Ⅰ正常、减数分裂Ⅱ后期异常,可能产生基因型为ee的雌配子,故父本与母本杂交会产生基因型为eee的橡胶树品种,B错误；形成“77 2” EEe时的雌配子Ee(2n)可源自减数分裂Ⅰ后期时,同源染色体未分离,都移向细胞同一极,而减数分裂Ⅱ正常进行,C正确；形成“77 4”时的雌配子EE(2n)可源自减数分裂Ⅰ正常,而减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分开形成的染色体都移向了细胞同一极,D正确。
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7.(2025·连云港模拟)家蚕(2N=56)的性别决定方式为ZW型。有斑纹(A)对无斑纹(a)为显性,A和a所在的常染色体偶见缺失(但基因A/a所在的片段并没有缺失,如图1)现象,表示为A0、a0。家蚕的正常体壁(B)对透明体壁(b)为显性,相关基因位于Z染色体上,雄蚕丝多、质量好,但幼蚕时雌雄不易区分。下列有关叙述正确的是 ( )
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A.若要研究家蚕的基因组,应测定28条染色体上的DNA序列
B.利用图2所示限性斑纹蚕和无斑纹异性蚕杂交,后代中有斑纹幼蚕是高产蚕
C.限性斑纹蚕的培育过程所依据的原理是染色体结构变异
D.若染色体缺失时卵细胞不可育而精子可育,则基因型为A0aZbW的个体可产生4种可育配子
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解析:已知家蚕染色体组成为2N=56,其性别决定方式为ZW型。若要研究家蚕的基因组,应测定27条常染色体+Z染色体+W染色体,共29条染色体上的DNA序列,A错误;图中的限性斑纹雌蚕的基因型为aaZWA,用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育后代,选择其后代中表型为无斑纹的个体培养,得到的都是高产的雄蚕,B错误;限性斑纹蚕的培育过程所依据的原理是染色体结构变异,C正确;若染色体缺失时卵细胞不可育而精子可育,则基因型为A0aZbW的雌蚕的卵原细胞经减数分裂产生的可育配子的基因组成为aZb、aW,D错误。
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二、非选择题(每空2分,共12分)
8.(12分)(2025·沈阳模拟)水稻(二倍体,2n=24)是我国重要的粮食作物。全球气温升高可能会使水稻减产,研究人员欲通过诱变育种获得耐高温水稻。
(1)将基因型为aa的耐高温隐性突变体水稻甲与染色体缺失一个A基因的不耐高温的野生型(WT)水稻杂交得F1,已知不含控制该性状的基因的受精卵不能发育,若将上述F1进行随机杂交,F2中耐高温水稻的出现概率是 。
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解析:设染色体缺失一个A基因的不耐高温的野生型(WT)水稻基因型为AO,则与aa杂交,F1为Aa∶aO=1∶1,产生的配子为A∶a∶O=1∶2∶1,则随机交配获得的F2中1/16的受精卵(OO)不含控制该性状的基因而不发育,则存活个体为15/16,其中耐高温个体为1/4aa和1/4aO,则F2中耐高温水稻的出现概率是(1/4+1/4)÷15/16=8/15。
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(2)为确定突变体乙突变基因的突变位点,研究者进行了系列实验,如下图所示。
图1中F1产生配子时,3号染色体会由于染色体互换而发生基因重组,进而产生多种花粉,经单倍体育种技术可获得F2纯合重组植株R1~R5,对WT、突变体乙和R1~R5进行分子标记及耐高温性检测,结果如图2、图3所示。经过分析可知,耐高温突变基因位于 (填分子标记)之间。从减数分裂的角度分析,推测形成图2中R1~R5结果的原因是__________________________________________________
_________________________________________________。
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caps4与caps5 F1在减数分裂过程中,不同细胞的3号染色体因存在不同部位的染色体互换而产生多种重组类型
解析:R1耐高温率较低,R2~R5耐高温率较高,据图2可知,R2~R5均具有来自突变体乙的caps4与caps5之间的部分片段,所以在分子标记caps4与caps5之间发生了基因突变。F1在减数分裂过程中,不同细胞的3号染色体因存在不同部位的染色体互换而产生多种重组类型,从而形成了R1~R5结果。
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(3)当该植物体细胞同源染色体中缺失一条染色体时,称为单体(染色体数为2n-1),可用于基因定位。现有一耐高温隐性突变体丙,为定位其耐高温基因的位置,以纯合野生型水稻为材料,需人工构建的______种单体水稻,用一代杂交实验定位突变体丙的耐高温基因位置,请写出实验思路和预期实验结果。
实验思路:_______________________________________________
___________________;
预期实验结果:________________________________________
________________________________________________。
用构建的12种单体分别与耐高温隐性突变体丙杂交,观察子代性状及比例
其中有一个单体与丙杂交子代会出现野生型∶耐高温=1∶1,其余单体与丙杂交,子代全为野生型
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解析:水稻有12对同源染色体,因此需构建12种野生型单体。欲确定耐高温基因的位置,可用构建的12种野生型单体分别与耐高温隐性突变体丙杂交,观察子代性状及比例,设丙为aa,对应的野生型单体为AO,则其他野生型单体为AA。预期结果:其中有一个野生型单体(AO)与丙(aa)杂交子代会出现Aa(野生型)∶aO(耐高温)=1∶1,即突变基因在该单体缺失染色体上。其余单体(AA)与丙(aa)杂交,子代全为野生型(Aa)。课时跟踪检测(二十九) 染色体变异
一、选择题
1.(2025·运城模拟)用X射线处理蚕蛹,使其第2号染色体上的斑纹基因易位于W染色体上,使雌蚕都有斑纹。再将斑纹雌蚕与白体雄蚕交配,其后代雌蚕都有斑纹,雄蚕都无斑纹。这样有利于去雌留雄,提高蚕丝的质量。这种育种方法所依据的原理是 ( )
A.染色体结构变异 B.染色体数目变异
C.基因突变 D.基因重组
2.(2025·达州模拟)下列有关基因突变、基因重组和染色体变异的叙述,正确的是 ( )
A.某植物经X射线处理后未出现新的性状,则没有新基因产生
B.基因突变能改变基因的碱基序列,但基因在染色体上的位置不变
C.减数分裂过程中,控制一对相对性状的基因不能发生基因重组
D.用花药进行离体培养,产生单倍体的过程中,基因重组、基因突变和染色体变异均有可能发生
3.(2025·吕梁模拟)某精原细胞在减数分裂时相关基因在同源染色体上的分布情况如图甲所示。在某些情况下,一条染色体的两个姐妹染色单体可分别将自身两端粘在一起,着丝粒分裂后,两个环状染色体互锁在一起,两环之间可交换部分片段(黑点表示分开后的着丝粒,交换的部分不一定相等),然后两环分离,如图乙所示。不考虑其他基因,下列叙述正确的是 ( )
A.图甲含有1个四分体,8个DNA分子,姐妹染色体单体之间发生了互换
B.图乙中环状染色体的交换会造成染色体的缺失、重复、倒位和易位
C.若仅1号染色体发生图乙的变化,可能形成基因型为MmN的精细胞
D.若图甲中的染色体不形成环状染色体,会产生3种基因型的精细胞
4.(2025·福州一模)普通西瓜是二倍体,研究人员使用二倍体品种M为父本与四倍体品种J杂交,从子代中筛选出品质优良的三倍体无子西瓜新品种Z(如图)。下列说法错误的是 ( )
A.培育品种J的原理是秋水仙素抑制了有丝分裂过程中纺锤体的形成
B.J、M减数分裂过程发生了染色体变异,是子代多样性的主要原因
C.用成熟的花粉刺激三倍体子房产生生长素,可促进子房发育成果实
D.三倍体高度不育的原因是减数分裂过程中同源染色体联会发生紊乱
5.某生物基因组成及基因在染色体上的位置关系如图所示。该生物性原细胞经减数分裂形成了如下图所示的几种配子。下列关于这几种配子形成过程中所发生的变异的说法,错误的是 ( )
A.配子一的变异属于基因重组,发生在减数分裂Ⅰ前期
B.配子二发生了染色体变异,最可能发生在减数分裂Ⅱ过程中
C.配子三发生了染色体易位,原因可能是基因b转移到非同源染色体上
D.配子四发生了染色体片段缺失,原因可能是染色体复制发生错误导致基因A或a缺失
6.(2025年1月·八省联考四川卷)“77 2”和“77 4”是广泛种植的三倍体橡胶树新品种。三倍体橡胶树由减数分裂正常形成的雄配子(n)和异常形成的雌配子(2n)结合产生。为研究雌配子(2n)产生的原因,对三倍体及其亲本的基因型进行分析,结果如表所示。下列叙述错误的是 ( )
实验材料 基因型
GT1(母本) Ee
PR107(父本) Ee
77 2 EEe
77 4 EEE
A.两个新品种的育成均利用了染色体数目变异的原理
B.父本与母本杂交不会产生基因型为eee的橡胶树品种
C.形成“77 2”时的雌配子Ee(2n)可源自减数分裂Ⅰ同源染色体未分离
D.形成“77 4”时的雌配子EE(2n)可源自减数分裂Ⅱ姐妹染色单体未均分
7.(2025·连云港模拟)家蚕(2N=56)的性别决定方式为ZW型。有斑纹(A)对无斑纹(a)为显性,A和a所在的常染色体偶见缺失(但基因A/a所在的片段并没有缺失,如图1)现象,表示为A0、a0。家蚕的正常体壁(B)对透明体壁(b)为显性,相关基因位于Z染色体上,雄蚕丝多、质量好,但幼蚕时雌雄不易区分。下列有关叙述正确的是 ( )
A.若要研究家蚕的基因组,应测定28条染色体上的DNA序列
B.利用图2所示限性斑纹蚕和无斑纹异性蚕杂交,后代中有斑纹幼蚕是高产蚕
C.限性斑纹蚕的培育过程所依据的原理是染色体结构变异
D.若染色体缺失时卵细胞不可育而精子可育,则基因型为A0aZbW的个体可产生4种可育配子
二、非选择题(每空2分,共12分)
8.(12分)(2025·沈阳模拟)水稻(二倍体,2n=24)是我国重要的粮食作物。全球气温升高可能会使水稻减产,研究人员欲通过诱变育种获得耐高温水稻。
(1)将基因型为aa的耐高温隐性突变体水稻甲与染色体缺失一个A基因的不耐高温的野生型(WT)水稻杂交得F1,已知不含控制该性状的基因的受精卵不能发育,若将上述F1进行随机杂交,F2中耐高温水稻的出现概率是 。
(2)为确定突变体乙突变基因的突变位点,研究者进行了系列实验,如下图所示。
图1中F1产生配子时,3号染色体会由于染色体互换而发生基因重组,进而产生多种花粉,经单倍体育种技术可获得F2纯合重组植株R1~R5,对WT、突变体乙和R1~R5进行分子标记及耐高温性检测,结果如图2、图3所示。经过分析可知,耐高温突变基因位于 (填分子标记)之间。从减数分裂的角度分析,推测形成图2中R1~R5结果的原因是
。
(3)当该植物体细胞同源染色体中缺失一条染色体时,称为单体(染色体数为2n-1),可用于基因定位。现有一耐高温隐性突变体丙,为定位其耐高温基因的位置,以纯合野生型水稻为材料,需人工构建的 种单体水稻,用一代杂交实验定位突变体丙的耐高温基因位置,请写出实验思路和预期实验结果。
实验思路:
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预期实验结果:
。
课时跟踪检测(二十九)
1．选A 根据题干信息“第2号染色体上的斑纹基因易位于W染色体上”可知，这种育种方法是染色体结构变异中的易位，A正确。
2．选B 某植物经X射线处理后未出现新的性状，但有可能产生了新的基因，该基因为隐性，控制的性状未体现出来，A错误；基因突变会引起基因碱基序列发生改变，突变的结果是产生了新的基因，但基因在染色体上的位置没有改变，B正确；一对相对性状可能由多对等位基因控制，因此减数分裂过程中，控制一对相对性状的基因可能会发生基因重组，C错误；用花药进行离体培养，产生单倍体的过程中只涉及有丝分裂，基因突变和染色体变异均有可能发生，而基因重组发生在减数分裂过程中，D错误。
3．选C 图甲含有4个DNA分子，非姐妹染色体单体之间发生了互换，A错误；两环之间可交换部分片段，交换的部分不一定相等，因此图乙中环状染色体的交换会造成染色体的缺失、重复，易位发生于非同源染色体之间，B错误；若仅1号染色体发生图乙的变化，MN和m可能会交换到同一条染色单体上，从而形成基因型为MmN的精细胞，C正确；若图甲中的染色体不形成环状染色体，会产生MN、mN、Mn、mn 4种基因型的精细胞，D错误。
4．选B 二倍体西瓜染色体加倍形成品种J(四倍体西瓜)，其原理是秋水仙素抑制了有丝分裂过程中纺锤体的形成，A正确；J、M子代多样性的主要原因是基因重组，B错误；三倍体植株体细胞有三个染色体组，减数分裂过程中，同源染色体联会发生紊乱，不能产生正常的配子，而当三倍体植株开花后用成熟的花粉刺激三倍体子房，可以刺激其产生生长素，可促进子房发育为果实，产生无子西瓜，C、D正确。
5．选A 配子一形成过程中，在减数分裂Ⅰ后期，发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合，属于基因重组，A错误；配子二形成的原因是减数分裂Ⅱ后期，含基因A的姐妹染色单体分开后形成的子染色体移向同一极，这属于染色体变异，B正确；a和b是非同源染色体上的基因，而配子三中a和b位于同一条染色体上，原因可能是基因b转移到非同源染色体上，属于染色体结构变异中的易位，C正确；配子四的变异属于染色体结构变异中的缺失，原因可能是染色体复制发生错误导致基因A或a缺失，D正确。
6．选B 根据题意，“77 2”和“77 4”是三倍体橡胶树新品种，由减数分裂正常形成的雄配子(n)和异常形成的雌配子(2n)结合产生，则两个新品种的育成均利用了染色体数目变异，A正确；结合题干和表中信息可知，父本产生的雄配子为E和e，母本产生卵细胞的过程中若减数分裂Ⅰ正常、减数分裂Ⅱ后期异常，可能产生基因型为ee的雌配子，故父本与母本杂交会产生基因型为eee的橡胶树品种，B错误；形成“77 2” EEe时的雌配子Ee(2n)可源自减数分裂Ⅰ后期时，同源染色体未分离，都移向细胞同一极，而减数分裂Ⅱ正常进行，C正确；形成“77 4”时的雌配子EE(2n)可源自减数分裂Ⅰ正常，而减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体分开形成的染色体都移向了细胞同一极，D正确。
7．选C 已知家蚕染色体组成为2N＝56，其性别决定方式为ZW型。若要研究家蚕的基因组，应测定27条常染色体＋Z染色体＋W染色体，共29条染色体上的DNA序列，A错误；图中的限性斑纹雌蚕的基因型为aaZWA，用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育后代，选择其后代中表型为无斑纹的个体培养，得到的都是高产的雄蚕，B错误；限性斑纹蚕的培育过程所依据的原理是染色体结构变异，C正确；若染色体缺失时卵细胞不可育而精子可育，则基因型为A0aZbW的雌蚕的卵原细胞经减数分裂产生的可育配子的基因组成为aZb、aW，D错误。
8．解析：(1)设染色体缺失一个A基因的不耐高温的野生型(WT)水稻基因型为AO，则与aa杂交，F1为Aa∶aO＝1∶1，产生的配子为A∶a∶O＝1∶2∶1，则随机交配获得的F2中1/16的受精卵(OO)不含控制该性状的基因而不发育，则存活个体为15/16，其中耐高温个体为1/4aa和1/4aO，则F2中耐高温水稻的出现概率是(1/4＋1/4)÷15/16＝8/15。
(2)R1耐高温率较低，R2～R5耐高温率较高，据图2可知，R2～R5均具有来自突变体乙的caps4与caps5之间的部分片段，所以在分子标记caps4与caps5之间发生了基因突变。F1在减数分裂过程中，不同细胞的3号染色体因存在不同部位的染色体互换而产生多种重组类型，从而形成了R1～R5结果。
(3)水稻有12对同源染色体，因此需构建12种野生型单体。欲确定耐高温基因的位置，可用构建的12种野生型单体分别与耐高温隐性突变体丙杂交，观察子代性状及比例，设丙为aa，对应的野生型单体为AO，则其他野生型单体为AA。预期结果：其中有一个野生型单体(AO)与丙(aa)杂交子代会出现Aa(野生型)∶aO(耐高温)＝1∶1，即突变基因在该单体缺失染色体上。其余单体(AA)与丙(aa)杂交，子代全为野生型(Aa)。
答案：(1)8/15 (2)caps4与caps5 F1在减数分裂过程中，不同细胞的3号染色体因存在不同部位的染色体互换而产生多种重组类型
(3)12 用构建的12种单体分别与耐高温隐性突变体丙杂交，观察子代性状及比例 其中有一个单体与丙杂交子代会出现野生型∶耐高温＝1∶1，其余单体与丙杂交，子代全为野生型
