课时分层作业(二十八) 染色体变异
1．在自然条件下，二倍体植物(2n＝4)形成四倍体植物的过程如图所示。下列有关叙述错误的是 ( )
A．减数分裂失败可能发生在减数分裂Ⅱ
B．二倍体植物与四倍体植物应属于不同的物种
C．图示四倍体植物的形成并未经长期的地理隔离过程
D．若要测定图示四倍体植物的基因组DNA序列，则需测定4条染色体上的DNA
D [根据题意和图示分析可知，二倍体植株减数分裂失败形成的异常配子中含有2个染色体组，自花传粉形成的受精卵中含有4个染色体组，发育形成四倍体。减数分裂失败既可以发生在减数分裂Ⅰ也可以发生在减数分裂Ⅱ，A正确；二倍体植物与四倍体植物杂交后代为三倍体，三倍体减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成可育的配子，二者之间存在生殖隔离，所以属于不同的物种，B正确；图示四倍体植物的形成并未经长期的地理隔离过程，C正确；测定四倍体植物基因组的全部DNA序列时只需测定2条染色体上的DNA，D错误。]
2．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( )
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 [该个体发生了5号染色体的某个片段移接到8号染色体的过程，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一个卵细胞和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。]
3．(2025·广东肇庆模拟)对某患者进行染色体核型检查，发现大部分细胞核型正常，少数细胞含有47条染色体，其中6号染色体有3条，且2条呈环状，染色体成环机制如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．环状染色体越大对患者危害越大
B．患者的核型异常无法用高倍镜观察检出
C．染色体核型异常的细胞中含有的端粒数目比正常细胞少2个
D．该患者核型异常最可能是因为其父亲减数分裂产生了异常配子
C [含环状染色体的细胞数目越多、染色体环越小(缺失部分越多)，对患者危害越大，A错误；患者少数细胞含有47条染色体，属于染色体数目变异，其中6号染色体有3条，且2条呈环状，属于染色体结构变异，染色体变异可用高倍镜观察到，B错误；染色体核型异常的细胞中虽然多1条染色体，但有2条染色体呈环状，因此含有的端粒数目比正常细胞少2个，C正确；患者大部分细胞核型正常，有少数细胞含47条染色体，说明受精卵核型正常，是部分体细胞发生变异所致，D错误。]
如图是科研人员利用陆地棉(异源四倍体，4n＝52)与索马里棉(二倍体，2n＝26)培育栽培棉的过程示意图，图中不同字母代表来源于不同种生物的一个染色体组。下列叙述错误的是( )
A．杂交后代①体细胞中含有三个染色体组，共39条染色体
B．杂交后代②在减数第一次分裂前期可以形成39个四分体
C．用秋水仙素处理杂交后代①的种子可以获得杂交后代②
D．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育的障碍，培育作物新类型
C [杂交后代①由陆地棉与索马里棉杂交而来，陆地棉含有4个染色体组，52条染色体，索马里棉含有2个染色体组，26条染色体，杂交后代①的体细胞含有3个染色体组，(52＋26)/2＝39条染色体，A正确；杂交后代②的染色体组成为 AADDEE，共含有78条染色体，在减数第一次分裂前期可以形成39个四分体，B正确；由杂交后代①得到杂交后代②的过程是使染色体数目加倍，方法是用秋水仙素处理杂交后代①的幼苗，C错误；分析题图可知，通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育的障碍，培育作物新类型(栽培棉)，D正确。]
5．我国科学家利用基因编辑技术敲除杂交水稻中的4个基因，获得了可以发生无融合生殖(不发生雌雄配子的细胞核融合而产生种子的生殖)的水稻材料，得到了杂交稻的克隆种子，实现了杂合基因型的固定。该无融合生殖的过程如图所示，下列相关分析错误的是( )
A．图中过程①产生配子时可能发生了类似有丝分裂的过程
B．雌雄配子结合时可能发生了雄配子细胞核的退化消失
C．利用基因编辑技术敲除水稻中的4个基因属于基因突变
D．无融合生殖获得的克隆种子可稳定保持亲代的杂种优势
C [图中过程①产生配子时染色体数目不减半，其过程类似有丝分裂，A正确；雌雄配子结合产生的子代植株中，染色体组成不加倍，可能发生了雄配子细胞核的退化消失，B正确；基因突变不改变基因的数目，利用基因编辑技术敲除水稻中的4个基因导致基因数目减少，不属于基因突变，C错误；由图中亲代染色体组成和子代植株染色体组成的比较可知，无融合生殖获得的克隆种子可稳定保持亲代的杂种优势，D正确。]
6．肌营养不良(MD)是伴X染色体隐性遗传病。某研究机构对六位患有MD的男孩进行研究，发现有患者还表现出其他异常体征。研究人员对他们的X染色体进行深入研究，结果如图所示，其中1～13表示正常X染色体的不同区段，Ⅰ～Ⅵ表示不同患病男孩细胞中X染色体所含有的区段。下列有关叙述正确的是( )
A．MD的致病机理可能是X染色体5、6区段的缺失
B．上述MD患者的X染色体异常，减数分裂时一定无法联会
C．通过对X染色体的对比可以推测出他们体征异常差别的大小
D．若仅在一位男孩身上有其他异常体征，则最可能是Ⅰ号个体
A [由题图可知六位患病男孩的X染色体缺失片段的长度和区段虽然不同，但是都存在X染色体5、6区段的缺失，因此MD的致病机理可能是X染色体5、6区段的缺失，A正确；题述MD患者的X染色体的片段缺失，减数分裂时可以进行联会，B错误；由题图只能对比出不同个体的X染色体缺失情况，但不同区段具有的基因数量不清楚，因此无法比较出不同个体之间的体征异常差别的大小，C错误；由题图可知，只有Ⅵ号个体的X染色体缺失11区段，其他个体的X染色体没有缺失11区段，所以若仅在一位男孩身上有其他异常体征，则最可能是Ⅵ号个体，D错误。]
7．“单亲二体”(UPD)是指人的受精卵中，23对染色体的某一对同源染色体都来自父方或母方。如下图为UPD的某种发生机制，其中三体合子的三条染色体在发育中会随机丢失1条。下列叙述正确的是( )
A．图中二体卵子的产生可能是减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ异常所致
B．若三体合子为XXY，则将来发育成男孩的概率为2/3，且男孩的基因型相同
C．若某表现正常的父母生出UPD色盲女孩，则可能是母方减数分裂Ⅱ异常所致
D．若某个体为6号染色体父源UPD患者，则6号染色体上隐性基因控制的性状都会表现
C [据图可知，二体卵子的两条染色体颜色不同，大小相同，表示同源染色体，说明产生卵子时，同源染色体没有发生分离，故可能是减数分裂Ⅰ异常，而非减数分裂Ⅱ异常，A错误；若三体合子为XXY，可记为X1X2Y，由于其随机丢失一条染色体，则子代可能为X1X2、X1Y、X2Y，即有2/3的概率发育为男孩，但男孩的基因型可能不同，B错误；若某表现正常的父母生出色盲女孩，设相关基因是B/b，则双亲基因型是XBXb、XBY，则该女孩基因型是XbXb，由于父亲不携带致病基因，则该UPD女孩(一对X染色体均来自母方)可能是母方减数分裂Ⅱ异常，两条Xb染色体不分离所致，C正确；若某个体为6号染色体父源UPD(一对6号染色体都来自父方)患者，6号染色体上隐性基因控制的性状可能会因为表观遗传等现象而表现，也不一定都会表现，D错误。]
8．观察发现某闭花受粉的二倍体植物(2n)，野生型开红花，突变型开白花。为了确定花色性状的显隐性关系和花色控制基因及其染色体上的定位，研究人员进行实验如下。请分析回答下列问题：
(1)在甲种群中，该植物出现一株白花突变株A。将该白花突变株A与野生型杂交，子一代为红花植株，子二代红花植株和白花植株比为3∶1，据此可推测：该红花和白花受________等位基因控制，且基因完全显性。
(2)在乙种群中，该植物也出现了一株白花突变株B，且与白花突变株A同为隐性突变。为确定白花突变株A、B是否由相同的等位基因控制，可将________杂交，当子一代表现为________时，可确定两株白花突变体是由不同的等位基因控制，若子一代自然繁殖获得的子二代中表型及比例为__________________时，可确定白花突变由独立遗传的两对等位基因控制。
(3)单体(2n－1)可用于基因的染色体定位，人工构建该种植物的单体系(红花纯合)应有________种单体。将白花突变株A与该种植物单体系中的全部单体分别杂交，留种并单独种植，当子代出现表型及比例为__________________时，可将白花突变基因定位于__________________染色体上。
(4)三体(2n＋1)也可用于基因的染色体定位。将白花突变植株A与三体系(红花纯合)中全部三体分别杂交，留种并单独种植。当子二代出现表型及比例为__________________时，可对此白花突变基因进行定位。
解析：(1)白花植株与野生型杂交，子一代全为红花，子二代红花∶白花＝3∶1，说明遵循基因的分离定律，红花和白花受一对等位基因控制，且基因完全显性。(2)甲、乙两种群的白花突变均为隐性突变，要确定甲、乙两种群的白花突变是否由相同的等位基因控制，可将甲、乙两种群的白花突变株A、B杂交，若子代都表现为白花，则甲、乙两种群的白花突变是由相同的等位基因控制，若子代都表现为红花，则甲、乙两种群的白花突变是由不同的等位基因控制；若白花突变由独立遗传的两对等位基因控制，则两株突变体基因型为AAbb和aaBB，两者杂交，子一代均为AaBb，表现为红花；F1自交，F2表型及比例为红花(A_B_ ) ∶ 白花(A_bb＋aaB_＋aabb)＝9∶7。(3)该自花传粉的二倍体植物有2n条染色体，n对同源染色体，每次只需缺一对同源染色体中的任意一条，共需构建 n 种单体；白花由一对隐性突变基因控制，若相关的基因用A和a表示，则该白花的基因型为aa，若该红花单体缺少的染色体上含有相应的基因，则其基因型为AO(O表示缺少相应的基因)，那么白花(aa)与红花单体(AO)杂交，F1的表型及比例为红花(Aa)∶白花(aO)＝1∶1，可将白花突变基因定位于该单体所缺少的染色体上。(4)设相关的基因用A和a表示，则白花的基因型为aa，三体红花纯合的基因型为AAA(产生配子A∶AA＝1∶1)，F1的基因型为1/2Aa、1/2AAa；1/2Aa自交所得F2中白花(aa)占 1/2×1/4＝1/8；AAa产生的配子及比例为 1/6AA、1/6a、1/3Aa、1/3A，故1/2AAa 自交所得F2中白花(aa)占 1/2×1/6×1/6＝1/72；综上分析：在F2中，白花植株占1/8＋1/72＝5/36，红花植株占1－5/36＝31/36，即F2的表型及比例为红花∶白花＝31∶5。
答案：(1)一对 (2)白花突变株A、B 红花 红花∶白花＝9 ∶ 7 (3)n 红花∶白花＝1∶1 该单体所缺少的 (4)红花∶白花＝31∶ 5
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必修2 遗传与进化
第六单元 生物的变异和进化
第28讲 染色体变异
课标要求 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。
个别染色体
一套完整的非同源染色体为基数
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________
_________________________。
每套非同源染色体
12条形态
和功能不同的非同源染色体
3．染色体组数目的判定
(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：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。
(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
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
两个
二倍体和多倍体都是由受精卵发育而来。
1．(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_______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________ 。
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．(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_____________________
________________________________________________________。
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__________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_____
_____________，植物细胞的染色体数目发生变化。
分生组织
抑制纺锤体
有丝分裂
分裂
成两个子细胞
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．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。
2．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。
3．单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组。( )
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．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增减。( )
提示：染色体组整倍性变化导致基因数目增减，基因种类不一定变化。
×
1．有人选取豌豆的高茎与矮茎杂交得F1，F1全为高茎。F1自交得F2，F2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。
F1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F1与矮茎豌豆测交，若后代出现高茎∶矮茎＝5∶1，则说明F1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。
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。
1．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。下列有关叙述正确的是( )
1
染色体组、单倍体和多倍体
A．拟二粒小麦的体细胞中一般有14条染色体
B．可利用秋水仙素处理杂种一产生的种子，诱导其染色体数目加
倍
C．普通小麦属于多倍体，茎秆粗壮、营养物质含量丰富
D．杂种二有3个染色体组，不含同源染色体，属于单倍体
√
C [A、B、D分别代表不同的染色体组，每个染色体组含有7条染色体，杂种一含有A和B两个染色体组，染色体条数为14条，经过染色体加倍后形成的拟二粒小麦的体细胞中一般有28条染色体，A错误；杂种一的两个染色体组来自不同物种，因此杂种一不育，不能产生种子，B错误；普通小麦中含有6个染色体组，属于多倍体，具有茎秆粗壮、营养物质含量丰富的特点，C正确；杂种二有3个染色体组(A、B、D)，由于3个染色体组来自不同物种，因此不含同源染色体，杂种二是拟二粒小麦与滔氏麦草杂交的后代，属于异源三倍体，D错误。]
2．(2021·广东卷)白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。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Bc。下列叙述错误的是( )
A．Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B．将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C．秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D．自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
√
A [“白菜型油菜(2n＝20)的种子”，表明白菜型油菜属于二倍体生物，体细胞中含有两个染色体组，而Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体，其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体，秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株，此种方法为单倍体育种，能缩短育种年限，B、C正确；自然状态下，Bc只含有一个染色体组，细胞中无同源染色体，减数分裂不能形成正常配子，故高度不育，D正确。]
3．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号染色体的花粉不育。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
2
单体和三体
√
C [单体植株不含6号染色体的花粉不育，单体植株少1条染色体，不可能是由于其父本减数分裂异常产生少1条染色体的雄配子，A错误；三体植株只是多一条染色体，染色体组的数目没有增加，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。]
几种染色体变异个体产生配子类型的分析方法
注：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A1A2、a，A1、A2a，A2、A1a，最后把A合并即可得到各种配子的比例。
4．某实验小组以玉米为材料，探究不同浓度的秋水仙素对玉米根尖细胞有丝分裂的影响，结果如下表所示。下列相关叙述正确的是( )
3
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
秋水仙
素浓度 细胞
总数 分裂期 前期 中期 后、末期
数目 指数/% 数目 指数/% 数目 指数/% 数目 指数/%
0 3 269 183 5.60 73 39.89 54 29.51 57 30.15
0.05% 3 150 158 5.00 29 18.35 108 68.35 20 12.66
0.1% 3 212 156 4.86 29 18.58 107 68.59 20 12.82
0.2% 3 193 128 4.01 26 20.31 65 50.78 16 12.50
注：分裂期指数是指处于分裂期的细胞数与观察总细胞数的比值。
A．观察玉米根尖有丝分裂需用卡诺氏液进行解离，使细胞相互分
离
B．在实验浓度范围内，细胞分裂指数随秋水仙素浓度的增加呈逐
渐上升趋势
C．通过统计视野中各分裂时期细胞的数目，不能推算出根尖细胞
的细胞周期时长
D．实验中分裂后期指数下降是秋水仙素抑制纺锤体的形成和着丝
粒的分裂所致
√
C [观察玉米根尖有丝分裂需用解离液进行解离，使细胞相互分离，卡诺氏液用于固定细胞的形态，A错误；分析表格可知，在实验浓度范围内，细胞分裂指数随秋水仙素浓度的增加呈逐渐下降趋势，B错误；通过统计视野中各分裂时期细胞的数目只能推算每个时期时长在细胞周期总时长中占的比例，不能计算细胞周期的时长，C正确；秋水仙素不会抑制着丝粒的分裂，D错误。]
考点2 染色体结构的变异
一、染色体结构变异类型
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
(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，最简单的验证方法是____________________________
__________________________________。
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
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、染色体结构变异结果
使排列在染色体上的基因________________发生改变，从而导致性状的变异。
三、染色体结构变异对生物体的影响
大多数对生物体是_________，有的甚至会导致生物体______。
数目或排列顺序
不利的
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。
×
×
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)。
A、A或
AA、O或a、a或aa、O
1．(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( )
1
染色体结构变异的类型
√
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。]
2．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，该变异发生于常染色体和性染色体之间，D正确。]
3．实现基因重组的方式之一是染色体互换。科学家用性染色体构型如图所示的果蝇作亲本，进行了杂交实验。已知Y染色体不携带图示基因，不考虑其他变异，下列叙述错误的是( )
2
染色体结构变异与其知识的综合考查
A．减数分裂Ⅰ后期也会发生基因重组
B．图示雌果蝇的两条X染色体均发生了结构变异
C．若亲本果蝇未发生染色体互换，则F1雄果蝇X染色体构型均异常
D．若F1中出现两种性状均为野生型的个体，则亲代果蝇发生了染
色体互换
√
D [减数分裂过程中发生基因重组的时期：减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，这个过程有基因重组；减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换，这个过程也发生基因重组，A正确。图示雌果蝇X染色体一条存在片段缺失，另一条X染色体存在来自Y染色体的附加臂，发生了染色体结构变异，B正确。亲本雄果蝇XY染色体均正常，雌果蝇XX染色体均异常，F1雄果蝇的X染色体来自雌果蝇，故其X染色体结构异常，C正确。亲本雌性基因型为XBdXbD，雄性基因型为XbdY，正常无交换时：XBdXbD×XbdY交配，后代基因型及表型为：XBdXbd(棒状眼淡红眼
雌)、XBdY(棒状眼淡红眼雄)、XbDXbd(野生型野生型雌)、XbDY(野生型野生型雄)，其中XbDXbd、XbDY两种性状均为野生型；若发生交换时，雌配子有：XBd、XbD、XBD、Xbd，雄配子Xbd、Y，雌雄交配后，后代雌性基因型及表型为：XBdXbd(棒状眼淡红眼)、XbDXbd(野生型野生型)、XBDXbd(棒状眼野生型)、XbdXbd(野生型淡红眼)，后代雄性基因型为：XBdY(棒状眼淡红眼)、XbDY(野生型野生型)、XBDY(棒状眼野生型)、XbdY(野生型淡红眼)，其中XbDXbd、XbDY两种性状均为野生型，因此有无染色体互换，F1中都会出现两种性状均为野生型的个体，D错误。]
4．某遗传病患者表现有智力低下、身
材矮小和性器官发育不良等症状，经
诊断得到该患者的染色体组型图如图
所示。下列判断错误的是( )
A．该病为染色体数目异常病，其核
型可表示为2n－1＝45
B．该病可能是由于其母亲因减数分裂异常产生了不含X染色体的卵
细胞引起
C．该病人到达育龄时减数分裂产生正常配子的概率为50%
D．对孕期妇女进行绒毛细胞检查可减少该病患儿的出生
√
C [该患者体内只有一条性染色体，染色体数目异常，核型可表示为2n－1＝45，A正确；该病可能是由于母亲或父亲减数分裂异常，同源染色体未分离或姐妹染色单体未分开，导致配子中不含性染色体，B正确；该患者智力低下、身材矮小、性器官发育不良，性腺也发育不良，不具有生殖能力，不能产生配子，C错误；对孕期妇女进行绒毛细胞检查可检查细胞中的染色体，可减少该病患儿的出生，D正确。]
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。
染色体(数目)变异
明显缩短育种年限
纯合子
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
秋水仙素
萌发的种子或幼苗
5．实例：三倍体无子西瓜
三倍体种子
果实
(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______。
(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。
加倍
不变
联会紊乱
1．(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________
_________________。
2．(必修2 P91“拓展应用”)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，原因是______
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
单倍体幼苗
正常的幼
苗或萌发期的种子
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
三、杂交育种
1．原理：____________。
2．过程
(1)培育杂合子品种
基因重组
(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___。
鉴别、选择
不发生性状分离
后代
不发生性状分离的F2个体
优良性状
长
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。
基因突变
突变频率
改良某些性状
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。( )
√
√
√
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。
(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。
1．(2025·广东江门模拟)“脆蜜”是用早熟优质但果实偏小的石硖龙眼(2N＝30)当“妈妈”，让与龙眼杂交亲和性最好、果大晚熟的紫娘喜荔枝(2N＝30)做“爸爸”，用蒙导授粉的技术进行远缘杂交后选育出的一个新品种。“脆蜜”杂种优势明显，抗寒性增加，成熟期比“石硖龙眼”晚15～20天，果大质优，果肉嫩脆，糖度高达20～24%。以下叙述错误的是( )
1
育种的方法和原理
A．“脆蜜”的甜度主要来自液泡中的糖类
B．龙眼和荔枝的一个染色体组均有15条染色体
C．蒙导授粉实现了基因重组；“脆蜜”染色体有60条，发生了染
色体变异
D．“脆蜜”培育成功有望让龙眼的种植范围向北推广，同时延长
龙眼的鲜果供应期
√
C [液泡中含有大量的细胞液，其中溶解着多种物质，如糖分、色素等，因此“脆蜜”的甜度主要来自液泡中的糖类，A正确；龙眼和荔枝都是二倍体，体细胞中都是含有30条染色体，含有2个染色体组，每个染色体组含有15条染色体，B正确；蒙导授粉后选育出“脆蜜”的技术属于杂交育种，其原理是基因重组，“脆蜜”杂种优势明显，但染色体数目仍为30条，没有发生染色体变异，C错误；由题意可知，“脆蜜”的抗寒性增加，因此有望让龙眼的种植范围向北推广，且其成熟期比“石硖龙眼”晚15～20天，因此可以延长龙眼的鲜果供应期，D正确。]
2．生产实践表明，雄蚕强健好养、出丝率高且质优。为了专养雄蚕，科研人员又建立另一个平衡致死系(如图)。i1、i2是Z染色体上的隐性致死基因，W染色体上无对应的等位基因(正常性状对应基因用＋表示)。
2
育种方案的设计
(1)将图中甲和野生雌蚕杂交，子代雌蚕有________种基因型。
(2)若不小心将甲和乙两只家蚕混在一起，请用图中家蚕为材料设计杂交实验方案，将两者区分出来，并写出实验结果和结论。
实验方案：_________________________________________________
___________________________________________________________。
结果和结论：_______________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)甲(Zi1Z＋)和野生雌蚕(Z＋W)杂交，后代雌蚕Zi1W隐性纯合子死亡，故雌蚕中只有Z＋W这种基因型存活。(2)实验方案：将两雄蚕分别与丁杂交，统计后代雌雄性别比例；结果和结论：若子代雌雄之比为2∶1，则该家蚕为甲；若子代雌雄之比为1∶1，则该家蚕为乙。
答案：(1)1 (2)将两雄蚕分别与丁杂交，统计后代雌雄性别比例 若子代雌雄之比为2∶1，则该家蚕为甲；若子代雌雄之比为1∶1，则该家蚕为乙第28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．染色体组数目的判定
(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：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。
(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。
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．(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．(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？不一定，原因是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，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．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。
2．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。
3．单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组。 ( √ )
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．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增减。 ( × )
提示：染色体组整倍性变化导致基因数目增减，基因种类不一定变化。
1．有人选取豌豆的高茎与矮茎杂交得F1，F1全为高茎。F1自交得F2，F2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。
F1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F1与矮茎豌豆测交，若后代出现高茎∶矮茎＝5∶1，则说明F1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。
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。
染色体组、单倍体和多倍体
1．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。下列有关叙述正确的是( )
A．拟二粒小麦的体细胞中一般有14条染色体
B．可利用秋水仙素处理杂种一产生的种子，诱导其染色体数目加倍
C．普通小麦属于多倍体，茎秆粗壮、营养物质含量丰富
D．杂种二有3个染色体组，不含同源染色体，属于单倍体
C [A、B、D分别代表不同的染色体组，每个染色体组含有7条染色体，杂种一含有A和B两个染色体组，染色体条数为14条，经过染色体加倍后形成的拟二粒小麦的体细胞中一般有28条染色体，A错误；杂种一的两个染色体组来自不同物种，因此杂种一不育，不能产生种子，B错误；普通小麦中含有6个染色体组，属于多倍体，具有茎秆粗壮、营养物质含量丰富的特点，C正确；杂种二有3个染色体组(A、B、D)，由于3个染色体组来自不同物种，因此不含同源染色体，杂种二是拟二粒小麦与滔氏麦草杂交的后代，属于异源三倍体，D错误。]
2．(2021·广东卷)白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。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Bc。下列叙述错误的是( )
A．Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B．将Bc作为育种材料，能缩短育种年限
C．秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D．自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
A [“白菜型油菜(2n＝20)的种子”，表明白菜型油菜属于二倍体生物，体细胞中含有两个染色体组，而Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体，其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体，秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株，此种方法为单倍体育种，能缩短育种年限，B、C正确；自然状态下，Bc只含有一个染色体组，细胞中无同源染色体，减数分裂不能形成正常配子，故高度不育，D正确。]
单体和三体
3．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号染色体的花粉不育。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号染色体的花粉不育，单体植株少1条染色体，不可能是由于其父本减数分裂异常产生少1条染色体的雄配子，A错误；三体植株只是多一条染色体，染色体组的数目没有增加，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。]
几种染色体变异个体产生配子类型的分析方法
注：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A1A2、a，A1、A2a，A2、A1a，最后把A合并即可得到各种配子的比例。
低温诱导植物细胞染色体数目的变化
4．某实验小组以玉米为材料，探究不同浓度的秋水仙素对玉米根尖细胞有丝分裂的影响，结果如下表所示。下列相关叙述正确的是( )
秋水仙素浓度 细胞总数 分裂期 前期 中期 后、末期
数目 指数/% 数目 指数/% 数目 指数/% 数目 指数/%
0 3 269 183 5.60 73 39.89 54 29.51 57 30.15
0.05% 3 150 158 5.00 29 18.35 108 68.35 20 12.66
0.1% 3 212 156 4.86 29 18.58 107 68.59 20 12.82
0.2% 3 193 128 4.01 26 20.31 65 50.78 16 12.50
注：分裂期指数是指处于分裂期的细胞数与观察总细胞数的比值。
A．观察玉米根尖有丝分裂需用卡诺氏液进行解离，使细胞相互分离
B．在实验浓度范围内，细胞分裂指数随秋水仙素浓度的增加呈逐渐上升趋势
C．通过统计视野中各分裂时期细胞的数目，不能推算出根尖细胞的细胞周期时长
D．实验中分裂后期指数下降是秋水仙素抑制纺锤体的形成和着丝粒的分裂所致
C [观察玉米根尖有丝分裂需用解离液进行解离，使细胞相互分离，卡诺氏液用于固定细胞的形态，A错误；分析表格可知，在实验浓度范围内，细胞分裂指数随秋水仙素浓度的增加呈逐渐下降趋势，B错误；通过统计视野中各分裂时期细胞的数目只能推算每个时期时长在细胞周期总时长中占的比例，不能计算细胞周期的时长，C正确；秋水仙素不会抑制着丝粒的分裂，D错误。]
考点2 染色体结构的变异
一、染色体结构变异类型
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
(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，最简单的验证方法是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。
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、染色体结构变异结果
使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
三、染色体结构变异对生物体的影响
大多数对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。
1．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。
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A、A或AA、O或a、a或aa、O(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
1．(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。]
2．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，该变异发生于常染色体和性染色体之间，D正确。]
染色体结构变异与其知识的综合考查
3．实现基因重组的方式之一是染色体互换。科学家用性染色体构型如图所示的果蝇作亲本，进行了杂交实验。已知Y染色体不携带图示基因，不考虑其他变异，下列叙述错误的是( )
A．减数分裂Ⅰ后期也会发生基因重组
B．图示雌果蝇的两条X染色体均发生了结构变异
C．若亲本果蝇未发生染色体互换，则F1雄果蝇X染色体构型均异常
D．若F1中出现两种性状均为野生型的个体，则亲代果蝇发生了染色体互换
D [减数分裂过程中发生基因重组的时期：减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，这个过程有基因重组；减数分裂Ⅰ前期，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换，这个过程也发生基因重组，A正确。图示雌果蝇X染色体一条存在片段缺失，另一条X染色体存在来自Y染色体的附加臂，发生了染色体结构变异，B正确。亲本雄果蝇XY染色体均正常，雌果蝇XX染色体均异常，F1雄果蝇的X染色体来自雌果蝇，故其X染色体结构异常，C正确。亲本雌性基因型为XBdXbD，雄性基因型为XbdY，正常无交换时：XBdXbD×XbdY交配，后代基因型及表型为：XBdXbd(棒状眼淡红眼雌)、XBdY(棒状眼淡红眼雄)、XbDXbd(野生型野生型雌)、XbDY(野生型野生型雄)，其中XbDXbd、XbDY两种性状均为野生型；若发生交换时，雌配子有：XBd、XbD、XBD、Xbd，雄配子Xbd、Y，雌雄交配后，后代雌性基因型及表型为：XBdXbd(棒状眼淡红眼)、XbDXbd(野生型野生型)、XBDXbd(棒状眼野生型)、XbdXbd(野生型淡红眼)，后代雄性基因型为：XBdY(棒状眼淡红眼)、XbDY(野生型野生型)、XBDY(棒状眼野生型)、XbdY(野生型淡红眼)，其中XbDXbd、XbDY两种性状均为野生型，因此有无染色体互换，F1中都会出现两种性状均为野生型的个体，D错误。]
4．某遗传病患者表现有智力低下、身材矮小和性器官发育不良等症状，经诊断得到该患者的染色体组型图如图所示。下列判断错误的是( )
A．该病为染色体数目异常病，其核型可表示为2n－1＝45
B．该病可能是由于其母亲因减数分裂异常产生了不含X染色体的卵细胞引起
C．该病人到达育龄时减数分裂产生正常配子的概率为50%
D．对孕期妇女进行绒毛细胞检查可减少该病患儿的出生
C [该患者体内只有一条性染色体，染色体数目异常，核型可表示为2n－1＝45，A正确；该病可能是由于母亲或父亲减数分裂异常，同源染色体未分离或姐妹染色单体未分开，导致配子中不含性染色体，B正确；该患者智力低下、身材矮小、性器官发育不良，性腺也发育不良，不具有生殖能力，不能产生配子，C错误；对孕期妇女进行绒毛细胞检查可检查细胞中的染色体，可减少该病患儿的出生，D正确。]
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。
1．(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，前者操作对象是单倍体幼苗；后者操作对象为正常的幼苗或萌发期的种子。
2．(必修2 P91“拓展应用”)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，原因是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。
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．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。( √ )
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。
(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。
育种的方法和原理
1．(2025·广东江门模拟)“脆蜜”是用早熟优质但果实偏小的石硖龙眼(2N＝30)当“妈妈”，让与龙眼杂交亲和性最好、果大晚熟的紫娘喜荔枝(2N＝30)做“爸爸”，用蒙导授粉的技术进行远缘杂交后选育出的一个新品种。“脆蜜”杂种优势明显，抗寒性增加，成熟期比“石硖龙眼”晚15～20天，果大质优，果肉嫩脆，糖度高达20～24%。以下叙述错误的是( )
A．“脆蜜”的甜度主要来自液泡中的糖类
B．龙眼和荔枝的一个染色体组均有15条染色体
C．蒙导授粉实现了基因重组；“脆蜜”染色体有60条，发生了染色体变异
D．“脆蜜”培育成功有望让龙眼的种植范围向北推广，同时延长龙眼的鲜果供应期
C [液泡中含有大量的细胞液，其中溶解着多种物质，如糖分、色素等，因此“脆蜜”的甜度主要来自液泡中的糖类，A正确；龙眼和荔枝都是二倍体，体细胞中都是含有30条染色体，含有2个染色体组，每个染色体组含有15条染色体，B正确；蒙导授粉后选育出“脆蜜”的技术属于杂交育种，其原理是基因重组，“脆蜜”杂种优势明显，但染色体数目仍为30条，没有发生染色体变异，C错误；由题意可知，“脆蜜”的抗寒性增加，因此有望让龙眼的种植范围向北推广，且其成熟期比“石硖龙眼”晚15～20天，因此可以延长龙眼的鲜果供应期，D正确。]
育种方案的设计
2．生产实践表明，雄蚕强健好养、出丝率高且质优。为了专养雄蚕，科研人员又建立另一个平衡致死系(如图)。i1、i2是Z染色体上的隐性致死基因，W染色体上无对应的等位基因(正常性状对应基因用＋表示)。
(1)将图中甲和野生雌蚕杂交，子代雌蚕有________种基因型。
(2)若不小心将甲和乙两只家蚕混在一起，请用图中家蚕为材料设计杂交实验方案，将两者区分出来，并写出实验结果和结论。
实验方案：___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
结果和结论：_________________________________________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
解析：(1)甲(Zi1Z＋)和野生雌蚕(Z＋W)杂交，后代雌蚕Zi1W隐性纯合子死亡，故雌蚕中只有Z＋W这种基因型存活。(2)实验方案：将两雄蚕分别与丁杂交，统计后代雌雄性别比例；结果和结论：若子代雌雄之比为2∶1，则该家蚕为甲；若子代雌雄之比为1∶1，则该家蚕为乙。
答案：(1)1 (2)将两雄蚕分别与丁杂交，统计后代雌雄性别比例 若子代雌雄之比为2∶1，则该家蚕为甲；若子代雌雄之比为1∶1，则该家蚕为乙
课时分层作业(二十八)
1．在自然条件下，二倍体植物(2n＝4)形成四倍体植物的过程如图所示。下列有关叙述错误的是 ( )
A．减数分裂失败可能发生在减数分裂Ⅱ
B．二倍体植物与四倍体植物应属于不同的物种
C．图示四倍体植物的形成并未经长期的地理隔离过程
D．若要测定图示四倍体植物的基因组DNA序列，则需测定4条染色体上的DNA
D [根据题意和图示分析可知，二倍体植株减数分裂失败形成的异常配子中含有2个染色体组，自花传粉形成的受精卵中含有4个染色体组，发育形成四倍体。减数分裂失败既可以发生在减数分裂Ⅰ也可以发生在减数分裂Ⅱ，A正确；二倍体植物与四倍体植物杂交后代为三倍体，三倍体减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成可育的配子，二者之间存在生殖隔离，所以属于不同的物种，B正确；图示四倍体植物的形成并未经长期的地理隔离过程，C正确；测定四倍体植物基因组的全部DNA序列时只需测定2条染色体上的DNA，D错误。]
2．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( )
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 [该个体发生了5号染色体的某个片段移接到8号染色体的过程，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一个卵细胞和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。]
3．(2025·广东肇庆模拟)对某患者进行染色体核型检查，发现大部分细胞核型正常，少数细胞含有47条染色体，其中6号染色体有3条，且2条呈环状，染色体成环机制如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．环状染色体越大对患者危害越大
B．患者的核型异常无法用高倍镜观察检出
C．染色体核型异常的细胞中含有的端粒数目比正常细胞少2个
D．该患者核型异常最可能是因为其父亲减数分裂产生了异常配子
C [含环状染色体的细胞数目越多、染色体环越小(缺失部分越多)，对患者危害越大，A错误；患者少数细胞含有47条染色体，属于染色体数目变异，其中6号染色体有3条，且2条呈环状，属于染色体结构变异，染色体变异可用高倍镜观察到，B错误；染色体核型异常的细胞中虽然多1条染色体，但有2条染色体呈环状，因此含有的端粒数目比正常细胞少2个，C正确；患者大部分细胞核型正常，有少数细胞含47条染色体，说明受精卵核型正常，是部分体细胞发生变异所致，D错误。]
4．如图是科研人员利用陆地棉(异源四倍体，4n＝52)与索马里棉(二倍体，2n＝26)培育栽培棉的过程示意图，图中不同字母代表来源于不同种生物的一个染色体组。下列叙述错误的是( )
A．杂交后代①体细胞中含有三个染色体组，共39条染色体
B．杂交后代②在减数第一次分裂前期可以形成39个四分体
C．用秋水仙素处理杂交后代①的种子可以获得杂交后代②
D．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育的障碍，培育作物新类型
C [杂交后代①由陆地棉与索马里棉杂交而来，陆地棉含有4个染色体组，52条染色体，索马里棉含有2个染色体组，26条染色体，杂交后代①的体细胞含有3个染色体组，(52＋26)/2＝39条染色体，A正确；杂交后代②的染色体组成为 AADDEE，共含有78条染色体，在减数第一次分裂前期可以形成39个四分体，B正确；由杂交后代①得到杂交后代②的过程是使染色体数目加倍，方法是用秋水仙素处理杂交后代①的幼苗，C错误；分析题图可知，通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育的障碍，培育作物新类型(栽培棉)，D正确。]
5．我国科学家利用基因编辑技术敲除杂交水稻中的4个基因，获得了可以发生无融合生殖(不发生雌雄配子的细胞核融合而产生种子的生殖)的水稻材料，得到了杂交稻的克隆种子，实现了杂合基因型的固定。该无融合生殖的过程如图所示，下列相关分析错误的是( )
A．图中过程①产生配子时可能发生了类似有丝分裂的过程
B．雌雄配子结合时可能发生了雄配子细胞核的退化消失
C．利用基因编辑技术敲除水稻中的4个基因属于基因突变
D．无融合生殖获得的克隆种子可稳定保持亲代的杂种优势
C [图中过程①产生配子时染色体数目不减半，其过程类似有丝分裂，A正确；雌雄配子结合产生的子代植株中，染色体组成不加倍，可能发生了雄配子细胞核的退化消失，B正确；基因突变不改变基因的数目，利用基因编辑技术敲除水稻中的4个基因导致基因数目减少，不属于基因突变，C错误；由图中亲代染色体组成和子代植株染色体组成的比较可知，无融合生殖获得的克隆种子可稳定保持亲代的杂种优势，D正确。]
6．肌营养不良(MD)是伴X染色体隐性遗传病。某研究机构对六位患有MD的男孩进行研究，发现有患者还表现出其他异常体征。研究人员对他们的X染色体进行深入研究，结果如图所示，其中1～13表示正常X染色体的不同区段，Ⅰ～Ⅵ表示不同患病男孩细胞中X染色体所含有的区段。下列有关叙述正确的是( )
A．MD的致病机理可能是X染色体5、6区段的缺失
B．上述MD患者的X染色体异常，减数分裂时一定无法联会
C．通过对X染色体的对比可以推测出他们体征异常差别的大小
D．若仅在一位男孩身上有其他异常体征，则最可能是Ⅰ号个体
A [由题图可知六位患病男孩的X染色体缺失片段的长度和区段虽然不同，但是都存在X染色体5、6区段的缺失，因此MD的致病机理可能是X染色体5、6区段的缺失，A正确；题述MD患者的X染色体的片段缺失，减数分裂时可以进行联会，B错误；由题图只能对比出不同个体的X染色体缺失情况，但不同区段具有的基因数量不清楚，因此无法比较出不同个体之间的体征异常差别的大小，C错误；由题图可知，只有Ⅵ号个体的X染色体缺失11区段，其他个体的X染色体没有缺失11区段，所以若仅在一位男孩身上有其他异常体征，则最可能是Ⅵ号个体，D错误。]
7．“单亲二体”(UPD)是指人的受精卵中，23对染色体的某一对同源染色体都来自父方或母方。如下图为UPD的某种发生机制，其中三体合子的三条染色体在发育中会随机丢失1条。下列叙述正确的是( )
A．图中二体卵子的产生可能是减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ异常所致
B．若三体合子为XXY，则将来发育成男孩的概率为2/3，且男孩的基因型相同
C．若某表现正常的父母生出UPD色盲女孩，则可能是母方减数分裂Ⅱ异常所致
D．若某个体为6号染色体父源UPD患者，则6号染色体上隐性基因控制的性状都会表现
C [据图可知，二体卵子的两条染色体颜色不同，大小相同，表示同源染色体，说明产生卵子时，同源染色体没有发生分离，故可能是减数分裂Ⅰ异常，而非减数分裂Ⅱ异常，A错误；若三体合子为XXY，可记为X1X2Y，由于其随机丢失一条染色体，则子代可能为X1X2、X1Y、X2Y，即有2/3的概率发育为男孩，但男孩的基因型可能不同，B错误；若某表现正常的父母生出色盲女孩，设相关基因是B/b，则双亲基因型是XBXb、XBY，则该女孩基因型是XbXb，由于父亲不携带致病基因，则该UPD女孩(一对X染色体均来自母方)可能是母方减数分裂Ⅱ异常，两条Xb染色体不分离所致，C正确；若某个体为6号染色体父源UPD(一对6号染色体都来自父方)患者，6号染色体上隐性基因控制的性状可能会因为表观遗传等现象而表现，也不一定都会表现，D错误。]
8．观察发现某闭花受粉的二倍体植物(2n)，野生型开红花，突变型开白花。为了确定花色性状的显隐性关系和花色控制基因及其染色体上的定位，研究人员进行实验如下。请分析回答下列问题：
(1)在甲种群中，该植物出现一株白花突变株A。将该白花突变株A与野生型杂交，子一代为红花植株，子二代红花植株和白花植株比为3∶1，据此可推测：该红花和白花受________等位基因控制，且基因完全显性。
(2)在乙种群中，该植物也出现了一株白花突变株B，且与白花突变株A同为隐性突变。为确定白花突变株A、B是否由相同的等位基因控制，可将________杂交，当子一代表现为________时，可确定两株白花突变体是由不同的等位基因控制，若子一代自然繁殖获得的子二代中表型及比例为__________________时，可确定白花突变由独立遗传的两对等位基因控制。
(3)单体(2n－1)可用于基因的染色体定位，人工构建该种植物的单体系(红花纯合)应有________种单体。将白花突变株A与该种植物单体系中的全部单体分别杂交，留种并单独种植，当子代出现表型及比例为__________________时，可将白花突变基因定位于__________________染色体上。
(4)三体(2n＋1)也可用于基因的染色体定位。将白花突变植株A与三体系(红花纯合)中全部三体分别杂交，留种并单独种植。当子二代出现表型及比例为__________________时，可对此白花突变基因进行定位。
解析：(1)白花植株与野生型杂交，子一代全为红花，子二代红花∶白花＝3∶1，说明遵循基因的分离定律，红花和白花受一对等位基因控制，且基因完全显性。(2)甲、乙两种群的白花突变均为隐性突变，要确定甲、乙两种群的白花突变是否由相同的等位基因控制，可将甲、乙两种群的白花突变株A、B杂交，若子代都表现为白花，则甲、乙两种群的白花突变是由相同的等位基因控制，若子代都表现为红花，则甲、乙两种群的白花突变是由不同的等位基因控制；若白花突变由独立遗传的两对等位基因控制，则两株突变体基因型为AAbb和aaBB，两者杂交，子一代均为AaBb，表现为红花；F1自交，F2表型及比例为红花(A_B_ ) ∶ 白花(A_bb＋aaB_＋aabb)＝9∶7。(3)该自花传粉的二倍体植物有2n条染色体，n对同源染色体，每次只需缺一对同源染色体中的任意一条，共需构建 n 种单体；白花由一对隐性突变基因控制，若相关的基因用A和a表示，则该白花的基因型为aa，若该红花单体缺少的染色体上含有相应的基因，则其基因型为AO(O表示缺少相应的基因)，那么白花(aa)与红花单体(AO)杂交，F1的表型及比例为红花(Aa)∶白花(aO)＝1∶1，可将白花突变基因定位于该单体所缺少的染色体上。(4)设相关的基因用A和a表示，则白花的基因型为aa，三体红花纯合的基因型为AAA(产生配子A∶AA＝1∶1)，F1的基因型为1/2Aa、1/2AAa；1/2Aa自交所得F2中白花(aa)占 1/2×1/4＝1/8；AAa产生的配子及比例为 1/6AA、1/6a、1/3Aa、1/3A，故1/2AAa 自交所得F2中白花(aa)占 1/2×1/6×1/6＝1/72；综上分析：在F2中，白花植株占1/8＋1/72＝5/36，红花植株占1－5/36＝31/36，即F2的表型及比例为红花∶白花＝31∶5。
答案：(1)一对 (2)白花突变株A、B 红花 红花∶白花＝9 ∶ 7 (3)n 红花∶白花＝1∶1 该单体所缺少的 (4)红花∶白花＝31∶ 5
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