第30讲 染色体变异
举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。
考点1 染色体数目的变异
一、染色体数目的变异类型
1．细胞内______________的增加或减少。
2．细胞内染色体数目以________________________________________成倍地增加或成套地减少。
二、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____________________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________________________________________。
3．组成特点
(1)形态上：细胞中的____________________________，在形态上各不相同。
(2)功能上：控制生物生长、发育、遗传和变异的______________，在功能上各不相同。
三、二倍体、多倍体及单倍体
1．二倍体：体细胞中含有________染色体组的个体。
2．多倍体
二倍体和多倍体都是由受精卵发育而来。
1．(人教版必修2 P98非选择题T3)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，香蕉的种植面临着香蕉枯萎病的威胁，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，其理由是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
3．单倍体
单倍体是由配子发育而来，并非单倍体都高度不育，有的同源多倍体的单倍体是可育的，如同源四倍体。
2．(人教版必修2 P91概念检测T1(3))用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体吗？
__________，原因是___________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
四、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．实验原理
用低温处理植物的______________细胞，能够______________的形成，以致影响细胞______________中染色体被拉向两极，导致细胞不能____________________，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
2．实验步骤
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。
1．含有奇数染色体组的个体一定是单倍体。 ( )
2．单倍体个体都一定没有等位基因和同源染色体。 ( )
3．二倍体生物的单倍体都是高度不育的。 ( )
4．三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。 ( )
5．卡诺氏液可使组织细胞互相分离开。 ( )
1．写出单体和三体产生配子的种类及比例(单体和三体也是二倍体，均可进行减数分裂，产生配子)。
注：减数分裂时，三条染色体之间两两联会的概率相等，联会后的染色体彼此分离，剩余的一条染色体随机移向细胞一极。
2．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。
。
染色体组与染色体数目的变异
1．(链接人教版必修2 P87图5-5)水仙(无性染色体)是我国传统观赏花卉。如图为水仙根细胞的染色体核型，下列叙述正确的是 ( )
A．水仙为三倍体植物，可通过杂交繁育优良品种
B．水仙根细胞中每个染色体组含有3条染色体
C．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同
D．欲测定水仙基因组的序列，需对其中的11条染色体进行DNA测序
2．(链接人教版必修2 P88正文)有性杂交可培育出综合性状优于双亲的后代，是植物育种的重要手段。六倍体小麦和四倍体小麦有性杂交获得F1。F1花粉母细胞减数分裂时染色体的显微照片如图。据图判断，错误的是( )
A．F1体细胞中有21条染色体
B．F1含有不成对的染色体
C．F1植株的育性低于亲本
D．两个亲本有亲缘关系
个别染色体数目的变异
3．(2024·安徽安庆高三校联考)在栽培二倍体水稻(2N)的过程中，有时会发现单体植株(2N－1)，例如有一种单体植株就比正常植株缺少一条6号染色体，称为6号单体植株。现利用6号单体植株进行杂交实验，结果如下表所示。下列分析不正确的是 ( )
杂交亲本 实验结果
6号单体(♀)×正常二倍体(♂) 子代中单体占25%，正常二倍体占75%
6号单体(♂)×正常二倍体(♀) 子代中单体占4%，正常二倍体占96%
A．分析可知，N－1型雄配子育性比雌配子低
B．该6号单体植株是由花粉粒直接发育而来
C．该单体变异类型属于染色体数目的变异
D．该单体产生的原因可能是其亲本在减数分裂中某同源染色体没有分离
低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验分析
4．(链接人教版必修2 P89探究·实践)下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是( )
A．原理：低温和秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理相同，都是抑制染色体着丝粒分裂
B．解离：盐酸酒精混合液可以使蒜根尖解离
C．冲洗：用卡诺氏液固定细胞形态后，用清水冲洗2次
D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变，少数细胞染色体数目不变
考点2 染色体结构的变异
一、染色体结构的变异类型
1．类型比较
类型 图像 联会异常 实例
缺失 人的5号染色体部分缺失导致猫叫综合征
重复 果蝇的棒状眼
倒位 人类第9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产
易位 人类慢性髓细胞性白血病
(人教版必修2 P90图5-7)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，现有一只雌性缺刻翅果蝇，最简单的验证方法是___________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
2．基因突变、基因重组和染色体结构变异的区别
(1)染色体结构变异与基因突变的区别
DNA分子上若干基因的缺失或重复(增添)，基因的数量发生改变属于染色体结构变异；DNA分子上基因中若干碱基的缺失、增添，基因数量不变，属于基因突变。染色体变异属于细胞水平变异；基因突变属于分子水平变异。
(2)易位与互换的区别
二、染色体结构的变异的结果
会使排列在染色体上的基因______________________发生改变，导致性状的变异。
三、染色体结构的变异对生物体的影响
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________。
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。 ( )
3．染色体上某个基因的缺失属于基因突变。 ( )
4．基因突变与染色体结构变异都导致个体表型改变。 ( )
5．非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。 ( )
1．观察下列变异图解，请分析回答下列问题：
(1)图甲、图乙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什么？它们属于哪种变异？
。
(2)图丙①～④的结果中哪些是由染色体变异引起的？它们分别属于哪种变异？能在光镜下观察到的是哪几个？
。
(3)图丙①～④中哪种变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序？
。
2．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，着丝粒分裂后细胞向两极移动时出现“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)。
染色体结构变异的类型和分析
1．(链接人教版必修2 P90图5-7)甲～丁表示细胞中不同的变异类型，甲中英文字母表示染色体片段。下列叙述正确的是( )
A．甲的变异类型会引起染色体上基因种类的变化
B．甲～丁的变异类型都可能出现在根尖分生区细胞的分裂过程中
C．图中所示的变异类型中，甲、乙、丁可用光学显微镜观察检验
D．乙的变异类型属于染色体片段的缺失
2．(2025·内蒙古适应性考试)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
结合细胞分裂和遗传考查染色体结构变异
3．(2024·福建厦门一中检测)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(多出一条14或21号染色体的个体表型不正常)，但在产生生殖细胞的过程中会形成复杂的联会复合物(如图)，在进行减数分裂时，该联会复合物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的任意一极。下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是( )
A．图中所示为染色体结构变异和染色体数目变异
B．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
C．女性携带者与正常男性婚配生出表现正常子女的概率为1/6
D．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
4．(不定项)(2024·河北保定期末)野生型果蝇为正常眼，果蝇X染色体上某一片段重复一次导致出现棒眼，重复两次出现“超棒眼”。科学家为探究“超棒眼”出现的机制，在某两条X染色体均发生重复突变的棒眼个体中的一条X染色体上插入了一个叉毛基因f，该个体细胞分裂过程中会发生不等交换，如图所示。下列分析正确的是( )
A．棒眼突变是由染色体结构变异引起的
B．“超棒眼”是由非姐妹染色单体互换引起的，属于基因重组
C．如果发生了不等交换，则可能会出现正常眼叉毛雄性子代
D．仅考虑X染色体，该转基因个体可产生等比例的4种配子
考点3 生物育种的原理及应用
一、单倍体育种
1．原理：________________________。
2．过程
3．优点：______________________，所得个体均为__________。
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____________诱发或低温处理。
3．处理材料：____________________。
4．过程
Ｆ分裂的细胞Ｆ抑制纺锤体的形成
Ｆ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
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________，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目________。
(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____________，不能产生正常配子。
(人教版必修2 P88文字信息)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____________________________。
三、杂交育种
1．原理：____________。
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→______________需要的类型，自交至____________________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________________________________。
3．优点：操作简便，可以把多个品种的________________集中在一起。
4．缺点：获得新品种的周期______。
四、诱变育种
1．原理：____________。
2．过程
3．优点
(1)可以提高____________，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
(2)大幅度地________________。
4．缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。
1．杂合子抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低。 ( )
2．通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。 ( )
3．诱变育种和杂交育种均可形成新基因。 ( )
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．普通小麦为六倍体，体细胞中染色体数目为42条。如图为我国科学家用两种普通小麦(关东107和白火麦)培育六倍体糯性普通小麦的主要流程。据图分析，培育六倍体小麦利用的变异原理是 。诱导形成六倍体小麦时，利用秋水仙素处理的是单倍体小麦幼苗而不是处理成熟植株，原因是
。
2．将二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交，得到的种子种下去，一段时间后，收获的三倍体西瓜，没有种子，无法繁殖后代，请运用其他育种原理，再设想一种培育无子西瓜的方法：
。
(写出一种可行方法的简单思路即可)
育种的原理和设计
1．(2024·安徽卷)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
2．(2025·青岛开学联考)我国科学家利用红鲫鱼(2N＝100)与团头鲂(2N＝48)进行育种，得到三种杂交种：杂交种1(3N＝124)、杂交种2(4N＝148)和杂交种3(5N＝172)。关于上述杂交育种过程，下列说法正确的是( )
A．杂交种1不育的原因是减数分裂时同源染色体不能联会
B．杂交种2产生的配子中一定含有两个染色体组
C．得到杂交种3说明杂交种2与团头鲂不存在生殖隔离
D．形成杂交多倍体过程中发生了染色体变异和基因重组
1．(2024·黑、吉、辽卷)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
2．(2024·江苏卷)图示甲、乙、丙3种昆虫的染色体组，相同数字标注的结构起源相同。下列相关叙述错误的是( )
A．相同数字标注结构上基因表达相同
B．甲和乙具有生殖隔离现象
C．与乙相比，丙发生了染色体结构变异
D．染色体变异是新物种产生的方式之一
3．(2023·湖北卷)DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列，可检测识别区间的任意片段，并形成杂交信号。某探针可以检测果蝇Ⅱ号染色体上特定DNA区间。某果蝇的Ⅱ号染色体中的一条染色体部分区段发生倒位，如下图所示。用上述探针检测细胞有丝分裂中期的染色体(染色体上“－”表示杂交信号)，结果正确的是( )
A． B．
C． D．
4．(2022·湖南卷)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．
2 / 15课时分层作业(三十) 染色体变异
(建议用时：30分钟；本套共8小题，共30分。第1～4小题，每小题2分；第5～7小题，每小题4分；第8小题10分。)
1．(2024·江西红色十校联考)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2号染色体和性染色体)。下列相关叙述正确的是( )
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
2．(2024·山东菏泽期末)医生对某表型正常的女性(2n＝46)检查时，发现其断裂的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出现如图所示现象，并在减数分裂Ⅰ后期发生同源染色体的分离。已知具有完整染色体组的配子可育，具有结构异常染色体的配子不可育，不考虑其他变异情况。据图分析下列说法正确的是( )
A．该变异类型属于易位，改变了基因的数量和排列顺序
B．该个体的次级卵母细胞中仅含23条染色体
C．观察该变异的染色体，最好选择减数分裂Ⅰ前期的细胞
D．该个体产生的卵细胞中可育的概率为1/2
3．(2024·深圳罗湖区期末)如图为普通小麦的培育过程。据图判断下列说法正确的是( )
A．将配子直接培养成单倍体的过程称为单倍体育种
B．二粒小麦和普通小麦均能通过自交产生可育种子
C．普通小麦的单倍体中含有一个染色体组，共7条染色体
D．染色体加倍只能通过秋水仙素处理萌发的种子实现
4．(2024·福建福州检测)果蝇的红眼(B)对褐眼(b)为显性，灰体(E)对黑檀体(e)为显性。作为父本的红眼灰体雄果蝇染色体发生易位，如图所示，母本染色体正常，两者杂交F1能正常发育。F1中的雄蝇与母本杂交，F2中只出现红眼灰体和褐眼黑檀体两种表型，且性状比1∶1。不考虑互换，下列分析合理的是( )
A．图中父本产生的配子约有1/2不能存活
B．F1产生的带有B基因的雄配子是致死的
C．F1产生的带有E基因的雄配子是致死的
D．F2含有1、3或2、4染色体的个体死亡
5．(2024·浙江1月卷)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
6．(不定项)(2024·湖南长郡中学模拟)小麦育种专家通过培育“小麦二体异附加系”，能将长穗偃麦草的抗病、高产等基因转移到小麦中，如图为普通小麦与长穗偃麦草杂交选育“小麦二体异附加系”的示意图，普通小麦(6n＝42)记为42W，长穗偃麦草(2n＝14)记为14E，在没有同源染色体时，减数分裂过程中E染色体随机进入细胞一极。下列叙述错误的是( )
A．图中F1是二倍体，高度不育
B．②过程常用一定浓度的秋水仙素处理，诱导其染色体数目加倍
C．④过程可通过自交和利用抗病性检测进行筛选而实现
D．植株丁自交所得子代植株的染色体组成及比例是(42W＋2E)∶(42W＋1E)∶42W＝1∶4∶1
7．(不定项)(2024·吉林、黑龙江适应性测试)分析生物染色体组的倍性时，将普通小麦(2n＝42)、二粒小麦(2n＝28)、一粒小麦(2n＝14)、粗山羊草(2n＝14)进行如下杂交，F1杂合子在减数分裂Ⅰ中四分体的数目如下表。下列叙述正确的是( )
亲本杂交组合 四分体数目(个)
一粒小麦×二粒小麦 7
二粒小麦×普通小麦 14
二粒小麦×粗山羊草 0
粗山羊草×普通小麦 7
A．一粒小麦和粗山羊草杂种的四分体数为7
B．用秋水仙素处理一粒小麦后可以获得二粒小麦
C．普通小麦的卵细胞中含有21条非同源染色体
D．低温处理二粒小麦和粗山羊草的不育杂种可得到普通小麦
1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ＋0.5
8．(10分)(2024·广东四校联考)在栽培某种农作物(2n＝42)的过程中，有时会发现单体植株(2n－1)。
(1)单体植株的形成是因为正常亲代中的一方在减数分裂过程中____________________________________未分离。
(2)单体植株在减数分裂Ⅰ时能形成______个(填数字)四分体。如果该植株能够产生数目相等的n型和n－1型配子，则自交后代(受精卵)的染色体组成类型及比例为(体细胞中一对同源染色体同时缺失的植株称为缺体)________________________________________________________________。
(3)现有两种类型的(2n＋1)该作物，即6号或10号三体。三体植株减数分裂时产生的染色体数异常的花粉不能参与受精。已知该作物抗病(B)对感病(b)为显性，但不知该对等位基因到底是位于6号还是10号染色体上。现以纯合抗病普通植株(BB)为父本，与三体感病植株(母本)杂交，从F1中选出三体植株作为父本，分别与感病普通植株(bb)进行杂交，其过程及结果如下。
三体感病母体 6号 10号
F2 抗病 325 402
感病 317 793
请回答以下问题：
①若等位基因(B、b)位于三体染色体上，则亲本甲的基因型是bbb，F1三体乙产生的花粉种类及比例为B∶b∶Bb∶bb＝__________________；F2的表型及比例为______________________。
②综上分析，依据表中实验结果可知，等位基因(B、b)应位于______号染色体上。
1 / 5课时分层作业(三十)
1．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错误；突变细胞Ⅲ的变异属于染色体结构变异，该变异发生于非同源染色体之间，D正确。]
2．C [该变异类型属于易位，改变了基因的排列顺序，没有改变基因的数量，A错误；该个体的次级卵母细胞中含23条染色体或46条染色体，B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，C正确；该个体产生的卵细胞为58、58＋、5－8、5－8＋四种，58＋、5－8、5－8＋不可育，58可育，故可育的概率为1/4，D错误。]
3．B [单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理，将配子直接培养成单倍体的过程为花药离体培养，A错误；二粒小麦和六倍体普通小麦都含有同源染色体，故通过自交都能产生可育种子，B正确；普通小麦是六倍体，体细胞内含有42条染色体，每个染色体组中有7条不同的染色体，所以普通小麦的单倍体中含有三个染色体组，共21条染色体，C错误；图中染色体加倍除可通过秋水仙素处理萌发的种子外，也可以通过处理幼苗来实现，还可以通过低温诱导来实现，D错误。]
4．D [据图分析可知，父本产生BE配子，母本产生be配子，形成的F1为BbEe，根据仅有的信息无法判断父本产生的配子约有1/2不能存活，A错误；母本只能产生be配子，而F1中的雄蝇与母本杂交产生红眼灰体，说明F1产生的带有B基因的雄配子不可能都致死，B错误；母本只能产生be配子，而F1中的雄蝇与母本杂交产生褐眼黑檀体，说明F1产生的带有E基因的雄配子不可能都致死，C错误；F1中的雄蝇与母本杂交，F2中只出现红眼灰体和褐眼黑檀体两种表型，且性状比1∶1，说明雄配子Be、bE不致死，从而也说明F2含有1、3或2、4染色体的个体死亡，D正确。]
5．C [由图甲可知，bcd发生了倒位，因此是①至④区段发生倒位，A错误；由图乙可知，细胞中染色单体Ⅱ和Ⅳ发生了互换，B错误；由题干信息可知，配子中出现染色体片段缺失或重复，则不能存活，出现倒位的配子能存活，经过倒位后互换，可能会形成四个配子为：ABCDE(正常)、adcbe(倒位但能存活)、ABcda(缺失了e，不能存活)、ebCDE(缺失了A，不能存活)，因此该精原细胞共产生了2种类型的可育雄配子， C正确，D错误。]
6．AD [F1是普通小麦(6n＝42)与长穗偃麦草(2n＝14)杂交得到的，含有3＋1＝4个染色体组，因此F1是(异源)四倍体，表现为高度不育，A错误；②是诱导染色体数目加倍的过程，常用一定浓度的秋水仙素处理，B正确；④过程是通过单体异附加系获得所需的二体异附加系的过程，可通过自交和利用抗病性检测进行筛选而实现，C正确；由题图可知，丁可产生21W＋0E、21W＋1E两种配子，比例为1∶1，因此植株丁自交所得子代植株的染色体组成及比例是(42W＋2E)∶(42W＋1E)∶42W＝1∶2∶1，D错误。]
7．CD [一粒小麦(2n＝14)×二粒小麦(2n＝28)，杂交后代在减数分裂过程中出现7个四分体，说明一粒小麦配子和二粒小麦配子有7对同源染色体，二粒小麦(2n＝28)×粗山羊草(2n＝14)，杂交后代减数分裂不出现四分体，说明二粒小麦和粗山羊草不存在同源染色体，则一粒小麦和粗山羊草也不存在同源染色体，两者杂种的四分体数为0，A错误；一粒小麦(2n＝14)×二粒小麦(2n＝28)，杂交后代在减数分裂过程中出现7个四分体，说明二粒小麦的配子(n＝14)和一粒小麦(n＝7)的配子有7对同源染色体，二粒小麦的配子中还有7条与一粒小麦非同源的染色体，因此用秋水仙素处理一粒小麦后不可以获得二粒小麦，B错误；普通小麦(2n＝42)经过减数分裂得到的卵细胞染色体数目只有体细胞的一半，减数分裂过程中同源染色体发生分离，则普通小麦的卵细胞中含有21条非同源染色体，C正确；低温处理二粒小麦(2n＝28)和粗山羊草(2n＝14)的不育杂种(染色体数＝14二粒小麦＋7粗山羊草)可使得染色体加倍(染色体数＝28二粒小麦＋14粗山羊草)，当该个体分别与二粒小麦和粗山羊草杂交时，获得与表格相同的结果，因此通过这个方法可以获得普通小麦，D正确。]
8．(除标注外，每空2分，共10分)(1)一对同源染色体或姐妹染色单体(1分) (2)20(1分) 正常二倍体(2n)∶单体(2n－1)∶缺体(2n－2)＝1∶2∶1 (3)1∶2∶2∶1 抗病∶感病＝1∶2 10
1 / 2第30讲 染色体变异
举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。
考点1 染色体数目的变异
一、染色体数目的变异类型
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。
二、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．组成特点
(1)形态上：细胞中的一套完整的非同源染色体，在形态上各不相同。
(2)功能上：控制生物生长、发育、遗传和变异的一套染色体，在功能上各不相同。
三、二倍体、多倍体及单倍体
1．二倍体：体细胞中含有两个染色体组的个体。
2．多倍体
二倍体和多倍体都是由受精卵发育而来。
1．(人教版必修2 P98复习与提高)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，香蕉的种植面临着香蕉枯萎病的威胁，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，其理由是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
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
3．单倍体
单倍体是由配子发育而来，并非单倍体都高度不育，有的同源多倍体的单倍体是可育的，如同源四倍体。
2．(人教版必修2 P91概念检测T1)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体吗？__________，原因是_________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：不一定 单倍体植株不一定只含一个染色体组，所以用秋水仙素处理后得到的不一定是二倍体
四、低温诱导植物细胞染色体数目的变化
1．实验原理
用低温处理植物的分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的染色体数目发生变化。
2．实验步骤
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。
1．含有奇数染色体组的个体一定是单倍体。 (×)
提示：体细胞染色体组数等于本物种配子染色体组数的个体为单倍体，判断是否为单倍体时主要看发育的起点，而不是看染色体组数。
2．单倍体个体都一定没有等位基因和同源染色体。 (×)
提示：单倍体体细胞中并非一定只有一个染色体组，也并非都一定没有等位基因和同源染色体。如由多倍体的配子发育成的个体，若含偶数个染色体组，则该单倍体含有同源染色体和等位基因。
3．二倍体生物的单倍体都是高度不育的。 (×)
提示：蜂王是二倍体，其卵细胞发育成的雄蜂是单倍体，可育。
4．三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。 (√)
5．卡诺氏液可使组织细胞互相分离开。 (×)
提示：使用卡诺氏液的目的是固定细胞形态；解离液使组织细胞彼此分离开。
1．写出单体和三体产生配子的种类及比例(单体和三体也是二倍体，均可进行减数分裂，产生配子)。
注：减数分裂时，三条染色体之间两两联会的概率相等，联会后的染色体彼此分离，剩余的一条染色体随机移向细胞一极。
提示：A∶O＝1∶1 Aa∶a∶A∶aa＝2∶2∶1∶1
2．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：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
染色体组与染色体数目的变异
1．(链接人教版必修2 P87图5-5)水仙(无性染色体)是我国传统观赏花卉。如图为水仙根细胞的染色体核型，下列叙述正确的是 ( )
A．水仙为三倍体植物，可通过杂交繁育优良品种
B．水仙根细胞中每个染色体组含有3条染色体
C．每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同
D．欲测定水仙基因组的序列，需对其中的11条染色体进行DNA测序
C [据图可知，水仙体细胞中含有三个染色体组，属于三倍体植物，减数分裂过程中会发生联会紊乱，不可通过杂交繁育优良品种，A错误；水仙共有30条染色体，含有三个染色体组，故每个染色体组的染色体条数为30/3＝10(条)，B错误；在一个染色体组中不含同源染色体，所以每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同，C正确；水仙无性染色体，欲测定水仙基因组的序列，需对其中的10条染色体进行DNA测序，D错误。]
2．(链接人教版必修2 P88正文)有性杂交可培育出综合性状优于双亲的后代，是植物育种的重要手段。六倍体小麦和四倍体小麦有性杂交获得F1。F1花粉母细胞减数分裂时染色体的显微照片如图。据图判断，错误的是( )
A．F1体细胞中有21条染色体
B．F1含有不成对的染色体
C．F1植株的育性低于亲本
D．两个亲本有亲缘关系
A [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，属于染色体数目变异。通过显微照片可知，该细胞包括14个四分体，7条单个染色体，由于每个四分体是1对同源染色体，所以14个四分体是28条染色体，再加上7条单个染色体，该细胞共有35条染色体。图为F1花粉母细胞减数分裂时染色体的显微照片，由图中含有四分体可知，该细胞正处于减数第一次分裂，此时染色体数目应与F1体细胞中染色体数目相同，故F1体细胞中染色体数目是35条，A错误；由于六倍体小麦减数分裂产生的配子有3个染色体组，四倍体小麦减数分裂产生的配子有2个染色体组，因此受精作用后形成的F1体细胞中有5个染色体组，F1花粉母细胞减数分裂时，会出现来自六倍体小麦的染色体无法正常联会配对形成四分体的情况，从而出现部分染色体以单个染色体的形式存在的情况，B正确；F1体细胞中存在异源染色体，所以同源染色体联会配对时，可能会出现联会紊乱无法形成正常配子，故F1的育性低于亲本，C正确；由题干信息可知，六倍体小麦和四倍体小麦能够进行有性杂交获得F1，说明二者有亲缘关系，D正确。]
个别染色体数目的变异
3．(2024·安徽安庆高三校联考)在栽培二倍体水稻(2N)的过程中，有时会发现单体植株(2N－1)，例如有一种单体植株就比正常植株缺少一条6号染色体，称为6号单体植株。现利用6号单体植株进行杂交实验，结果如下表所示。下列分析不正确的是 ( )
杂交亲本 实验结果
6号单体(♀)×正常二倍体(♂) 子代中单体占25%，正常二倍体占75%
6号单体(♂)×正常二倍体(♀) 子代中单体占4%，正常二倍体占96%
A．分析可知，N－1型雄配子育性比雌配子低
B．该6号单体植株是由花粉粒直接发育而来
C．该单体变异类型属于染色体数目的变异
D．该单体产生的原因可能是其亲本在减数分裂中某同源染色体没有分离
B [由花粉粒直接发育而成的个体为单倍体，而不是单体，该6号单体植株是由受精卵发育而来，B错误。]
低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验分析
4．(链接人教版必修2 P89探究·实践)下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是( )
A．原理：低温和秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理相同，都是抑制染色体着丝粒分裂
B．解离：盐酸酒精混合液可以使蒜根尖解离
C．冲洗：用卡诺氏液固定细胞形态后，用清水冲洗2次
D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变，少数细胞染色体数目不变
B [低温和秋水仙素都是抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，A错误；盐酸酒精混合液可以使蒜根尖解离，B正确；用卡诺氏液固定细胞形态后，用体积分数为95%的酒精冲洗2次，C错误；显微镜下可以看到少数细胞的染色体数目发生改变，大多数细胞染色体数目不变，D错误。]
考点2 染色体结构的变异
一、染色体结构的变异类型
1．类型比较
类型 图像 联会异常 实例
缺失 人的5号染色体部分缺失导致猫叫综合征
重复 果蝇的棒状眼
倒位 人类第9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产
易位 人类慢性髓细胞性白血病
(人教版必修2 P90图5-7)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，现有一只雌性缺刻翅果蝇，最简单的验证方法是_____________________
_____________________________________________________________________。
提示：在显微镜下观察缺刻翅雌果蝇体细胞内两条X染色体的形态大小
2．基因突变、基因重组和染色体结构变异的区别
(1)染色体结构变异与基因突变的区别
DNA分子上若干基因的缺失或重复(增添)，基因的数量发生改变属于染色体结构变异；DNA分子上基因中若干碱基的缺失、增添，基因数量不变，属于基因突变。染色体变异属于细胞水平变异；基因突变属于分子水平变异。
(2)易位与互换的区别
二、染色体结构变异的结果
会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。
三、染色体结构的变异对生物体的影响
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。
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．染色体上某个基因的缺失属于基因突变。 (×)
提示：染色体上某个基因的缺失属于染色体变异。
4．基因突变与染色体结构变异都导致个体表型改变。 (×)
提示：由于密码子的简并，基因突变可能不改变个体的表型。
5．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。
1．观察下列变异图解，请分析回答下列问题：
(1)图甲、图乙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什么？它们属于哪种变异？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)图丙①～④的结果中哪些是由染色体变异引起的？它们分别属于哪种变异？能在光镜下观察到的是哪几个？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)图丙①～④中哪种变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：(1)图甲发生了非同源染色体间片段的交换，图乙发生的是同源染色体非姐妹染色单体间相应片段的交换。 图甲属于染色体结构变异中的“易位”，图乙则属于基因重组
(2)①②④均为染色体变异。①～④变异类型分别为①染色体片段缺失，②染色体片段易位，③基因突变，④染色体片段倒位。①②④可在光学显微镜下观察到，③为基因突变，在显微镜下观察不到
(3)图丙①～④中，③属于基因突变，只是产生了新基因，即改变了基因的碱基序列，基因的数量和排列顺序均未发生改变
2．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，着丝粒分裂后细胞向两极移动时出现“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)。
提示：A、A，或AA、O，或a、a，或aa、O
染色体结构变异的类型和分析
1．(链接人教版必修2 P90图5-7)甲～丁表示细胞中不同的变异类型，甲中英文字母表示染色体片段。下列叙述正确的是( )
A．甲的变异类型会引起染色体上基因种类的变化
B．甲～丁的变异类型都可能出现在根尖分生区细胞的分裂过程中
C．图中所示的变异类型中，甲、乙、丁可用光学显微镜观察检验
D．乙的变异类型属于染色体片段的缺失
C [甲的变异类型是染色体结构变异(增加了c片段)，会引起基因数量的增加，但基因种类没有变化，A错误；根尖分生区细胞有丝分裂活动旺盛，而丙所示的变异类型为减数第一次分裂前期发生的基因重组，不可能发生在有丝分裂的过程中，B错误；甲和丁表示染色体结构变异，乙表示染色体数目变异，能在光学显微镜下观察到，而丙表示的基因重组无法在光学显微镜下被观察到，C正确；乙表示染色体数目变异(增加了一条染色体)，D错误。]
2．(2025·内蒙古适应性考试)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
[答案] B
(教师用书独具)
(链接人教版必修2 P90图5-7)如图为四个精细胞示意图，下列有关分析不正确的是( )
A．①配子出现的原因是染色体结构变异中的易位
B．③配子出现的原因是发生了染色体缺失
C．④配子出现的原因是非同源染色体片段易位
D．①②③④四个精细胞可能由同一个精原细胞产生
C [据题图分析，①配子出现的原因是染色体结构变异中的易位，A正确；③配子出现的原因是发生了染色体缺失所致，B正确；④配子出现的原因是同源染色体的非姐妹染色单体的互换，C错误；从题图中基因及染色体的关系来看，Ab基因在同一条染色体上，aB基因在另一条与之同源的染色体上，而D、d基因位于另一对同源染色体上，①②③④可能来自同一个精原细胞，D正确。]
结合细胞分裂和遗传考查染色体结构变异
3．(2024·福建厦门一中检测)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(多出一条14或21号染色体的个体表型不正常)，但在产生生殖细胞的过程中会形成复杂的联会复合物(如图)，在进行减数分裂时，该联会复合物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的任意一极。下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是( )
A．图中所示为染色体结构变异和染色体数目变异
B．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞
C．女性携带者与正常男性婚配生出表现正常子女的概率为1/6
D．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体
C [根据题干信息可知，14/21平衡易位染色体是由14号和21号两条染色体融合成一条染色体，通过染色体易位和连接形成，发生了染色体结构变异和染色体数目变异，A正确；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稳定、数目清晰，故观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞，B正确；女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3条染色体)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，故女性携带者与正常男性婚配，当女性携带者的①②两种类型的卵细胞与精子受精后，子女表现均正常，即生出表现正常子女的概率为1/3，C错误；根据题干信息可知，14/21平衡易位染色体是由14号和21号两条染色体融合成一条染色体，正常人是46条，故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体，D正确。]
4．(不定项)(2024·河北保定期末)野生型果蝇为正常眼，果蝇X染色体上某一片段重复一次导致出现棒眼，重复两次出现“超棒眼”。科学家为探究“超棒眼”出现的机制，在某两条X染色体均发生重复突变的棒眼个体中的一条X染色体上插入了一个叉毛基因f，该个体细胞分裂过程中会发生不等交换，如图所示。下列分析正确的是( )
A．棒眼突变是由染色体结构变异引起的
B．“超棒眼”是由非姐妹染色单体互换引起的，属于基因重组
C．如果发生了不等交换，则可能会出现正常眼叉毛雄性子代
D．仅考虑X染色体，该转基因个体可产生等比例的4种配子
AC [棒眼是由染色体片段重复导致的，属于染色体结构变异，A正确；“超棒眼”是果蝇X染色体上某一片段重复两次导致的，属于染色体结构变异，B错误；图中个体细胞减数分裂过程发生不等交换产生一个X染色体某片段不重复且含有f的雌配子，如果和正常的雄配子Y结合则会出现正常眼叉毛雄性子代，C正确；对于大部分细胞来说进行分裂时，该转基因个体发生不等交换的概率很低，则产生的图中的这4种配子的比例肯定不等，D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：用秋水仙素诱发或低温处理。
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)的染色体数目不变。
(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。
(人教版必修2 P88文字信息)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___________________。
提示：单倍体幼苗 正常的幼苗或萌发期的种子
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．杂合子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：若抗病植株是杂合子，杂合子连续自交，杂合子比例逐渐下降，纯合子比例逐渐增大。
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，可以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．普通小麦为六倍体，体细胞中染色体数目为42条。如图为我国科学家用两种普通小麦(关东107和白火麦)培育六倍体糯性普通小麦的主要流程。据图分析，培育六倍体小麦利用的变异原理是___________________。诱导形成六倍体小麦时，利用秋水仙素处理的是单倍体小麦幼苗而不是处理成熟植株，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：基因重组、染色体数目变异 秋水仙素抑制纺锤体的形成，要作用于幼苗中大量正在分裂的细胞才能使染色体数目加倍
2．将二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交，得到的种子种下去，一段时间后，收获的三倍体西瓜，没有种子，无法繁殖后代，请运用其他育种原理，再设想一种培育无子西瓜的方法：_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(写出一种可行方法的简单思路即可)
提示：使用组织培养(进行无性生殖)的方法繁殖无子西瓜试管苗，再进行移栽种植
育种的原理和设计
1．(2024·安徽卷)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
C [①甲是具有许多优良性状的纯合品种水稻，但不抗稻瘟病(rr)，乙品种水稻抗稻瘟病(RR)，两者杂交，子代抗稻瘟病(Rr)，若让其不断自交，每代均选取抗稻瘟病植株，则得到的子代为抗稻瘟病植株，但其他性状不一定是优良性状的纯合子，①错误；②将甲与乙杂交，F1与甲回交，F2中的抗稻瘟病植株与甲再次回交，依次重复多代，可得到其他许多优良性状的纯合品种水稻，但抗稻瘟病植株可能为纯合子或杂合子，再将选取的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株，可得到抗稻瘟病并保留自身优良性状的纯合新品种，②正确；③将甲与乙杂交，取F1的花药离体培养获得单倍体，再诱导染色体数目加倍为纯合二倍体，从中选取抗稻瘟病且其他许多优良性状的纯合植物，为所需新品种，只选取抗稻瘟病植株，不能保证其他性状优良，③错误；④甲是具有许多优良性状的纯合品种水稻，向甲转入抗稻瘟病基因，则抗稻瘟病性状相当于杂合，对转入成功的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株，可获得所需新品种，④正确。综上所述，②④正确。]
2．(2025·青岛开学联考)我国科学家利用红鲫鱼(2N＝100)与团头鲂(2N＝48)进行育种，得到三种杂交种：杂交种1(3N＝124)、杂交种2(4N＝148)和杂交种3(5N＝172)。关于上述杂交育种过程，下列说法正确的是( )
A．杂交种1不育的原因是减数分裂时同源染色体不能联会
B．杂交种2产生的配子中一定含有两个染色体组
C．得到杂交种3说明杂交种2与团头鲂不存在生殖隔离
D．形成杂交多倍体过程中发生了染色体变异和基因重组
D [杂交种1是含有3个染色体组的三倍体，其中2个染色体组来自红鲫鱼，1个染色体组来自团头鲂，属于异源三倍体，来自团头鲂的1个染色体组的染色体不能正常分配，导致其不育，A错误。杂交种2含有4个染色体组，各有2个染色体组来自红鲫鱼和团头鲂，正常情况下其产生的配子中含有两个染色体组(分布来自红鲫鱼和团头鲂)；又根据题意，杂交种2和团头鲂杂交得到杂交种3(5N＝172)，说明杂交种2还可能产生与体细胞染色体数相同的配子，因此杂交种2产生的配子中不一定含有2个染色体组，还可能含有4个染色体组，B错误。杂交种3染色体数为5N＝172，得到杂交种3说明杂交种2与团头鲂存在生殖隔离，C错误。上述杂交育种过程中，形成了不同的杂交多倍体，发生了染色体变异和基因重组，D正确。]
1．(2024·黑、吉、辽卷)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
C [相比二倍体马铃薯，四倍体马铃薯的茎秆粗壮，块茎更大，所含的营养物质也更多，A正确；植物进行无性繁殖，可保持母本的优良性状，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，B正确；Gggg细胞复制之后为GGgggggg，减数第一次分裂后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合，故Gggg个体产生的次级精母细胞含有2个或0个G基因，C错误；若同源染色体两两联会，GGgg个体自交，GGgg产生的配子为1/6GG、4/6Gg、1/6gg，只有存在G基因才能产生直链淀粉，故子代中产生直链淀粉的个体占1－1/6×1/6＝35/36，D正确。]
2．(2024·江苏卷)图示甲、乙、丙3种昆虫的染色体组，相同数字标注的结构起源相同。下列相关叙述错误的是( )
A．相同数字标注结构上基因表达相同
B．甲和乙具有生殖隔离现象
C．与乙相比，丙发生了染色体结构变异
D．染色体变异是新物种产生的方式之一
A [相同数字标注结构上基因表达不一定相同，基因的表达受到多种因素的调控，如基因的甲基化、组蛋白修饰、转录因子等，A错误；甲和乙染色体组数目、结构均不同，存在较大差异，具有生殖隔离现象，B正确；与乙相比，丙的染色体结构发生了明显变化，标号为1 的染色体形态结构不同，发生了染色体结构变异，C正确；染色体变异可以为生物进化提供原材料，是新物种产生的方式之一，D正确。]
3．(2023·湖北卷)DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列，可检测识别区间的任意片段，并形成杂交信号。某探针可以检测果蝇Ⅱ号染色体上特定DNA区间。某果蝇的Ⅱ号染色体中的一条染色体部分区段发生倒位，如下图所示。用上述探针检测细胞有丝分裂中期的染色体(染色体上“－”表示杂交信号)，结果正确的是( )
A． B．
C． D．
B [DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列，可检测识别区间的任意片段，并形成杂交信号，根据图示信息可知，倒位发生在着丝粒附近，倒位发生后，基因位置颠倒，但DNA探针依然可以识别，B正确。]
4．(2022·湖南卷)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4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。]
课时分层作业(三十) 染色体变异
1．(2024·江西红色十校联考)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2号染色体和性染色体)。下列相关叙述正确的是( )
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错误；突变细胞Ⅲ的变异属于染色体结构变异，该变异发生于非同源染色体之间，D正确。]
2．(2024·山东菏泽期末)医生对某表型正常的女性(2n＝46)检查时，发现其断裂的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出现如图所示现象，并在减数分裂Ⅰ后期发生同源染色体的分离。已知具有完整染色体组的配子可育，具有结构异常染色体的配子不可育，不考虑其他变异情况。据图分析下列说法正确的是( )
A．该变异类型属于易位，改变了基因的数量和排列顺序
B．该个体的次级卵母细胞中仅含23条染色体
C．观察该变异的染色体，最好选择减数分裂Ⅰ前期的细胞
D．该个体产生的卵细胞中可育的概率为1/2
C [该变异类型属于易位，改变了基因的排列顺序，没有改变基因的数量，A错误；该个体的次级卵母细胞中含23条染色体或46条染色体，B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，C正确；该个体产生的卵细胞为58、58＋、5－8、5－8＋四种，58＋、5－8、5－8＋不可育，58可育，故可育的概率为1/4，D错误。]
3．(2024·深圳罗湖区期末)如图为普通小麦的培育过程。据图判断下列说法正确的是( )
A．将配子直接培养成单倍体的过程称为单倍体育种
B．二粒小麦和普通小麦均能通过自交产生可育种子
C．普通小麦的单倍体中含有一个染色体组，共7条染色体
D．染色体加倍只能通过秋水仙素处理萌发的种子实现
B [单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理，将配子直接培养成单倍体的过程为花药离体培养，A错误；二粒小麦和六倍体普通小麦都含有同源染色体，故通过自交都能产生可育种子，B正确；普通小麦是六倍体，体细胞内含有42条染色体，每个染色体组中有7条不同的染色体，所以普通小麦的单倍体中含有三个染色体组，共21条染色体，C错误；图中染色体加倍除可通过秋水仙素处理萌发的种子外，也可以通过处理幼苗来实现，还可以通过低温诱导来实现，D错误。]
4．(2024·福建福州检测)果蝇的红眼(B)对褐眼(b)为显性，灰体(E)对黑檀体(e)为显性。作为父本的红眼灰体雄果蝇染色体发生易位，如图所示，母本染色体正常，两者杂交F1能正常发育。F1中的雄蝇与母本杂交，F2中只出现红眼灰体和褐眼黑檀体两种表型，且性状比1∶1。不考虑互换，下列分析合理的是( )
A．图中父本产生的配子约有1/2不能存活
B．F1产生的带有B基因的雄配子是致死的
C．F1产生的带有E基因的雄配子是致死的
D．F2含有1、3或2、4染色体的个体死亡
D [据图分析可知，父本产生BE配子，母本产生be配子，形成的F1为BbEe，根据仅有的信息无法判断父本产生的配子约有1/2不能存活，A错误；母本只能产生be配子，而F1中的雄蝇与母本杂交产生红眼灰体，说明F1产生的带有B基因的雄配子不可能都致死，B错误；母本只能产生be配子，而F1中的雄蝇与母本杂交产生褐眼黑檀体，说明F1产生的带有E基因的雄配子不可能都致死，C错误；F1中的雄蝇与母本杂交，F2中只出现红眼灰体和褐眼黑檀体两种表型，且性状比1∶1，说明雄配子Be、bE不致死，从而也说明F2含有1、3或2、4染色体的个体死亡，D正确。]
5．(2024·浙江1月卷)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
C [由图甲可知，bcd发生了倒位，因此是①至④区段发生倒位，A错误；由图乙可知，细胞中染色单体Ⅱ和Ⅳ发生了互换，B错误；由题干信息可知，配子中出现染色体片段缺失或重复，则不能存活，出现倒位的配子能存活，经过倒位后互换，可能会形成四个配子为：ABCDE(正常)、adcbe(倒位但能存活)、ABcda(缺失了e，不能存活)、ebCDE(缺失了A，不能存活)，因此该精原细胞共产生了2种类型的可育雄配子， C正确，D错误。]
6．(不定项)(2024·湖南长郡中学模拟)小麦育种专家通过培育“小麦二体异附加系”，能将长穗偃麦草的抗病、高产等基因转移到小麦中，如图为普通小麦与长穗偃麦草杂交选育“小麦二体异附加系”的示意图，普通小麦(6n＝42)记为42W，长穗偃麦草(2n＝14)记为14E，在没有同源染色体时，减数分裂过程中E染色体随机进入细胞一极。下列叙述错误的是( )
A．图中F1是二倍体，高度不育
B．②过程常用一定浓度的秋水仙素处理，诱导其染色体数目加倍
C．④过程可通过自交和利用抗病性检测进行筛选而实现
D．植株丁自交所得子代植株的染色体组成及比例是(42W＋2E)∶(42W＋1E)∶42W＝1∶4∶1
AD [F1是普通小麦(6n＝42)与长穗偃麦草(2n＝14)杂交得到的，含有3＋1＝4个染色体组，因此F1是(异源)四倍体，表现为高度不育，A错误；②是诱导染色体数目加倍的过程，常用一定浓度的秋水仙素处理，B正确；④过程是通过单体异附加系获得所需的二体异附加系的过程，可通过自交和利用抗病性检测进行筛选而实现，C正确；由题图可知，丁可产生21W＋0E、21W＋1E两种配子，比例为1∶1，因此植株丁自交所得子代植株的染色体组成及比例是(42W＋2E)∶(42W＋1E)∶42W＝1∶2∶1，D错误。]
7．(不定项)(2024·吉林、黑龙江适应性测试)分析生物染色体组的倍性时，将普通小麦(2n＝42)、二粒小麦(2n＝28)、一粒小麦(2n＝14)、粗山羊草(2n＝14)进行如下杂交，F1杂合子在减数分裂Ⅰ中四分体的数目如下表。下列叙述正确的是( )
亲本杂交组合 四分体数目(个)
一粒小麦×二粒小麦 7
二粒小麦×普通小麦 14
二粒小麦×粗山羊草 0
粗山羊草×普通小麦 7
A．一粒小麦和粗山羊草杂种的四分体数为7
B．用秋水仙素处理一粒小麦后可以获得二粒小麦
C．普通小麦的卵细胞中含有21条非同源染色体
D．低温处理二粒小麦和粗山羊草的不育杂种可得到普通小麦
CD [一粒小麦(2n＝14)×二粒小麦(2n＝28)，杂交后代在减数分裂过程中出现7个四分体，说明一粒小麦配子和二粒小麦配子有7对同源染色体，二粒小麦(2n＝28)×粗山羊草(2n＝14)，杂交后代减数分裂不出现四分体，说明二粒小麦和粗山羊草不存在同源染色体，则一粒小麦和粗山羊草也不存在同源染色体，两者杂种的四分体数为0，A错误；一粒小麦(2n＝14)×二粒小麦(2n＝28)，杂交后代在减数分裂过程中出现7个四分体，说明二粒小麦的配子(n＝14)和一粒小麦(n＝7)的配子有7对同源染色体，二粒小麦的配子中还有7条与一粒小麦非同源的染色体，因此用秋水仙素处理一粒小麦后不可以获得二粒小麦，B错误；普通小麦(2n＝42)经过减数分裂得到的卵细胞染色体数目只有体细胞的一半，减数分裂过程中同源染色体发生分离，则普通小麦的卵细胞中含有21条非同源染色体，C正确；低温处理二粒小麦(2n＝28)和粗山羊草(2n＝14)的不育杂种(染色体数＝14二粒小麦＋7粗山羊草)可使得染色体加倍(染色体数＝28二粒小麦＋14粗山羊草)，当该个体分别与二粒小麦和粗山羊草杂交时，获得与表格相同的结果，因此通过这个方法可以获得普通小麦，D正确。]
8．(10分)(2024·广东四校联考)在栽培某种农作物(2n＝42)的过程中，有时会发现单体植株(2n－1)。
(1)单体植株的形成是因为正常亲代中的一方在减数分裂过程中________________________________未分离。
(2)单体植株在减数分裂Ⅰ时能形成______个(填数字)四分体。如果该植株能够产生数目相等的n型和n－1型配子，则自交后代(受精卵)的染色体组成类型及比例为(体细胞中一对同源染色体同时缺失的植株称为缺体)________________________________________________________________。
(3)现有两种类型的(2n＋1)该作物，即6号或10号三体。三体植株减数分裂时产生的染色体数异常的花粉不能参与受精。已知该作物抗病(B)对感病(b)为显性，但不知该对等位基因到底是位于6号还是10号染色体上。现以纯合抗病普通植株(BB)为父本，与三体感病植株(母本)杂交，从F1中选出三体植株作为父本，分别与感病普通植株(bb)进行杂交，其过程及结果如下。
三体感病母体 6号 10号
F2 抗病 325 402
感病 317 793
请回答以下问题：
①若等位基因(B、b)位于三体染色体上，则亲本甲的基因型是bbb，F1三体乙产生的花粉种类及比例为B∶b∶Bb∶bb＝__________________；F2的表型及比例为______________________。
②综上分析，依据表中实验结果可知，等位基因(B、b)应位于______号染色体上。
[解析] (1)单体植株的形成是因为亲代中的一方在减数分裂过程中同源染色体或姐妹染色单体未分离，导致子细胞中少一条染色体。(2)单体植株共有20对同源染色体＋1条染色体，减数第一次分裂时能形成20个四分体。单体植株产生数目相等的n型和n－1型配子，雌雄配子随机结合，子代正常二倍体(2n)∶单体(2n－1)∶缺体(2n－2)＝1∶2∶1。(3)①若等位基因(B、b)位于三体染色体上，则亲本甲的基因型是bbb，F1三体的基因型为Bbb，其可产生B∶b∶Bb∶bb＝1∶2∶2∶1，bb产生b配子，由于n＋1雄配子不能参与受精，所以再让乙与bb杂交产生的F2的基因型及比例为Bb∶bb＝1∶2，即表型及比例为抗病∶感病＝1∶2。②由①分析，并依据表中实验结果可知，6号染色体后代抗病∶感病≈1∶1，10号染色体后代抗病∶感病≈1∶2，所以等位基因应位于10号同源染色体上。
[答案] (除标注外，每空2分，共10分)(1)一对同源染色体或姐妹染色单体(1分) (2)20(1分) 正常二倍体(2n)∶单体(2n－1)∶缺体(2n－2)＝1∶2∶1 (3)1∶2∶2∶1 抗病∶感病＝1∶2 10
(教师用书独具)
1．(2024·浙江6月卷)野生型果蝇的复眼为椭圆形，当果蝇X染色体上的16A片段发生重复时，形成棒状的复眼(棒眼)，如图所示。
棒眼果蝇X染色体的这种变化属于( )
A．基因突变 B．基因重组
C．染色体结构变异 D．染色体数目变异
C [染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型，果蝇X染色体上的16A片段发生重复时，复眼会由正常的椭圆形变成棒眼，该变异属于染色体结构变异中的重复，C正确，A、B、D错误。]
2．(2024·山东潍坊期中)三倍体西瓜培育的流程如图所示。下列说法正确的是( )
A．四倍体西瓜和二倍体西瓜属于两个不同的物种
B．秋水仙素能抑制纺锤体的形成使着丝粒无法正常分裂
C．无子西瓜培育过程中需两次人工授粉且目的相同
D．收集三倍体西瓜的花药进行离体培养，获得的也是无子西瓜
A [四倍体西瓜和二倍体西瓜杂交产生的三倍体西瓜不育，说明四倍体西瓜和二倍体西瓜属于两个不同的物种，A正确；秋水仙素能抑制纺锤体的形成，但不影响着丝粒的正常分裂，B错误；无子西瓜培育过程中需两次人工授粉，第一次是在二倍体西瓜花蕾期去雄，授予四倍体西瓜的花粉，第二次是在四倍体西瓜花蕾期去雄，授予二倍体西瓜的花粉，目的不同，C错误；三倍体西瓜不育，不能产生花药，D错误。]
3．(2024·辽宁鞍山期末)关于低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验，下列有关叙述正确的是( )
A．先取洋葱根尖0.5～1 cm，放在卡诺氏液中0.5～1 h，然后放在低温下诱导培养
B．低温处理洋葱根尖后会引起成熟区细胞染色体数目的变化
C．本实验处理过程中要用体积分数为95%的酒精进行冲洗
D．本实验用显微镜观察时，视野中绝大多数的细胞是染色体数目改变的细胞
C [实验前先将洋葱在低温下冷藏一周，实验时先在室温下诱导不定根，再放在低温下诱导培养后，剪取根尖0.5～1 cm，再放在卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，A错误；洋葱根尖成熟区细胞不能进行有丝分裂，因此低温处理洋葱根尖后不会引起成熟区细胞染色体数目的变化，B错误；用卡诺氏液固定后需要用体积分数为95%的酒精冲洗2次，C正确；由于绝大多数细胞处于分裂间期，而间期细胞中染色体数目不变，因此本实验用显微镜观察时，视野中绝大多数的细胞是染色体数目不变的细胞，D错误。]
4．(2023·江苏卷)2022年我国科学家发布燕麦基因组，揭示了燕麦的起源与进化，燕麦进化模式如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．燕麦是起源于同一祖先的同源六倍体
B．燕麦是由AA和CCDD连续多代杂交形成的
C．燕麦多倍化过程说明染色体数量的变异是可遗传的
D．燕麦中A和D基因组同源性小，D和C同源性大
C [根据图示可知，燕麦是起源于燕麦属，分别进化产生A/D基因组的祖先和C基因组的燕麦属不同种生物，进而经过杂交和染色体加倍形成，属异源六倍体，A错误；根据图示可知，由AA和CCDD连续多代杂交后得到的是ACD，再经过染色体数目加倍后形成了AACCDD的燕麦，B错误；燕麦多倍化过程中，染色体数量的变异都在进化中保留了下来，染色体数量的变异是可遗传的，C正确；根据图示可知，燕麦中A和D基因组由同一种祖先即A/D基因组祖先进化而来，因此A和D基因组同源性大，D和C同源性小，D错误。]
1 / 29
