第三节 染色体变异及其应用
学 习 目 标
核 心 素 养
1.简述染色体的结构变异和数目变异。(重难点)
2.了解染色体变异在育种上的应用，收集染色体变异在育种上的应用实例。(重点)
3.掌握“低温诱导植物染色体数目加倍”的实验。
1.结合图例分析，归纳、比较染色体结构变异的类型和特点。
2.列表比较二倍体、多倍体和单倍体，分析它们的特点及其育种上的应用。
3.通过进行“低温诱导植物染色体数目加倍”的实验，掌握相关操作技能，领悟科学研究的方法。
一、染色体结构的变异
1．主要起因
染色体断裂以及断裂后的片段不正常的重新连接。
2．类型(连线)
3．遗传效应
染色体上基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
4．影响因素
电离辐射、病毒感染或一些化学物质诱导。
5．对生物影响
大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有时甚至会导致生物体死亡。
二、染色体数目变异
1．染色体组
细胞中形态和功能各不相同，但互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组非同源染色体，称为一个染色体组。
2．染色体数目变异
(1)概念：染色体数目以染色体组的方式成倍地增加或减少，或者以个别染色体的方式增加或减少。
(2)类型
①单倍体：由配子发育而成，体细胞中含有配子染色体数的个体。
②二倍体和多倍体：由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组的个体称为二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体称为多倍体。
3．染色体变异在育种上的应用
(1)单倍体育种
①过程图
②优点：a.后代是纯合体，自交产生的后代不发生性状分离。b.能明显缩短育种年限。
(2)多倍体育种
①原理
―→
②方法：用低温处理或用秋水仙素处理。
③处理对象：萌发的种子或幼苗。
④实例：三倍体无子西瓜的培育。
⑤优点：茎秆粗壮，果实、叶片、种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量有所提高。
4．低温诱导植物染色体数目加倍
(1)实验原理
①进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞，在有丝分裂后期，染色体的着丝点分裂，子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极，最终平均分配到两个子细胞中去。
②用低温处理植物分生组织细胞，使纺锤体的形成受到抑制，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞染色体数目发生变化。
(2)方法步骤：蚕豆根尖培养→取材→制片(解离→漂洗→染色→制片)→观察。
(3)结论：适当的低温可诱导细胞中的染色体加倍。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．染色体结构变异和数目变异一般通过光学显微镜能直接观察。 ( )
2．染色体结构变异会改变染色体上的基因数目或排列顺序。
( )
3．二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。 ( )
4．单倍体的体细胞含有一个染色体组。 ( )
5．秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍。 ( )
6．本课时制作临时装片的程序是解离→染色→漂洗→制片。 ( )
提示：1.√ 2.√ 3.√
4．× 单倍体是由配子发育而来的个体，可能含有多个染色体组。
5．√
6．× 本课时制作临时装片的程序是解离→漂洗→染色→制片。
染色体结构变异
1.染色体结构变异中易位与互换的比较
易位
互换
图解
区别
发生在有丝分裂或减数分裂过程中非同源染色体之间
发生在减数第一次分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体之间
属于染色体结构变异
属于基因重组
可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
2.染色体结构变异对染色体上基因的影响
图例
染色体上的基因
缺失
数目和排列顺序均改变
重复
倒位
数目不变，排列顺序改变
易位
数目和排列顺序均改变，但细胞中基因数目不变
特别提醒：染色体结构变异的两个认识误区
(1)误认为染色体结构变异对生物体都是有害的：染色体结构变异有的是中性的，极少数是有利的。
(2)误认为染色体结构变异属于分子层次的变异：染色体结构变异是细胞中染色体的结构发生改变，属于细胞层次。
1．已知某物种一条染色体上依次排列着A、B、C、D、E五个基因，下面列出的若干种变化中未发生染色体结构变异的是( )
A B C D
D [由图可知，A发生了染色体缺失；B中多了F基因的片段，应是从非同源染色体上易位而来的；C中少了D基因的片段，多了F基因的片段，应是发生了缺失和易位；D中C基因变成了c基因，即产生了等位基因，这种变化不属于染色体结构变异，D正确。]
2．图1、图2表示某种生物的两种染色体行为示意图，其中①和②、③和④互为同源染色体，则两图所示的变异( )
图1 图2
A．均为染色体结构变异
B．均涉及DNA链的断开和重接
C．均发生在同源染色体之间
D．基因的数目和排列顺序均发生改变
B [图1中发生的是同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换，不属于染色体结构变异；图2中发生的是一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上，属于染色体结构变异中的易位，A、C错误。图1、图2所示的变异都涉及DNA链的断开和重接，B正确。图1互换的过程中基因的数目不发生改变，D错误。]
染色体数目变异
1.染色体组的判断
(1)“三要素”界定染色体组
①不含有同源染色体；
②是一组非同源染色体，染色体形态、大小和功能各不相同；
③含有一整套控制该生物的性状的基因(不遗漏，不重复)。
(2)“三法”确定染色体组的数量
①染色体形态法
细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。如图所示的细胞中，形态相同的染色体在a中有3条、b中两两相同、c中各不相同，则可判定它们分别含三、二、一个染色体组。
a b c
②基因型法
控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组，每个染色体组内不含等位基因或相同基因，如图所示：(d～g中依次含四、二、三、一个染色体组)
d e f g
③染色体数/形态数的比值法
染色体数/形态数的比值意味着每种形态染色体数目有多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。如果果蝇该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含两个染色体组。
2．二倍体、多倍体和单倍体的比较
二倍体
多倍体
单倍体
概念
体细胞中含2个染色体组的个体
体细胞中含3个或3个以上染色体组的个体
体细胞中含本物种配子染色体数的个体
染色
体组
2个
3个或3个以上
1至多个
来源
受精卵发育
受精卵发育
配子发育
自然
成因
正常有性生殖
未减数分裂的配子受精；合子染色体数目加倍
单性生殖(孤雌生殖或孤雄生殖)
植株
特点
正常
果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低
植株弱小，高度不育
举例
几乎全部动物、过半数高等植物
香蕉(三倍体)、普通小麦(六倍体)
玉米、小麦的单倍体
特别提醒：关于单倍体的三个易错点
(1)单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组：如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。
(2)单倍体并非都不育：二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
(3)单倍体是生物个体，而不是配子：精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。
1.如图为果蝇体细胞染色体图解，以下叙述错误的是( )
A．此图中含有2个染色体组，每个染色体组含有4条染色体
B．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X(或Y)4条染色体携带了控制果蝇生长、发育所需的全部遗传信息
C．从染色体组成分析，如图所示的细胞经一次减数分裂可产生16种配子
D．图中所示的细胞中Y染色体上的基因并不全是控制性别的基因
C [依据染色体组的概念判断，A正确；一个染色体组中包含了控制果蝇生长、发育的全部遗传信息，B正确；该细胞经一次减数分裂只能产生2种配子，C错误；Y染色体与性别有关，但其上的基因并非都控制性别，D正确。]
2．下列有关染色体组和单倍体、二倍体的叙述正确的是( )
A．一个染色体组内不含等位基因
B．一个染色体组应是配子中的全部染色体
C．含有两个染色体组的生物一定是二倍体
D．单倍体生物体细胞内一定不含有等位基因
A [一个染色体组内无同源染色体，不含等位基因，A正确；一个染色体组不一定是配子中的全部染色体，二倍体生物的配子含有一个染色体组，多倍体生物的配子含有多个染色体组，B错误；含有两个染色体组的生物，可能是二倍体，也可能是单倍体，C错误；单倍体生物体细胞内可能含有多个染色体组，因此可能含有等位基因，D错误。]
方法规律：“两看”区分单倍体、二倍体和多倍体
单倍体育种和多倍体育种
[问题探究]
如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法，据图分析：
1．F1能产生几种雄配子？
提示：F1的基因型是DdTt，能产生四种雄配子：DT、dT、Dt、dt。
2．过程③是哪种处理？其原理是什么？
提示：过程③是花药离体培养过程；原理是细胞的全能性。
3．过程④是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？
提示：过程④是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗；处理后ddTT占的比例为1/4。
[归纳总结]
1．单倍体育种
(1)单倍体植株，既比正常植株长得弱小又高度不育，为什么还要用它来育种？
单倍体(特指一倍体)植株只有一套染色体，加倍后染色体上的成对基因都是纯合的，后代没有性状分离现象，与杂交育种相比，能明显的缩短育种年限，因而在育种上有其特殊的意义。花药或花粉在无菌条件下离体培养可获得单倍体植株。
(2)单倍体育种的基本步骤
从上图可看出，单倍体育种只需两年即可得到纯合新品种；用一般的杂交育种需几年时间进行选纯优、淘杂劣的工作。
①实例：利用基因型为AaBb(两对等位基因分别位于两对同源染色体上)的杂合小麦F1，通过单倍体育种法获得基因型为aaBB的新品种。
②优点：明显缩短育种年限，自交产生的后代不发生性状分离。
特别注意：(1)单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素诱导处理过程，花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。
(2)单倍体育种时，若亲本为二倍体，则获得的品种为纯合子；若亲本为多倍体，则获得的品种不一定为纯合子。
(3)该方法一般需要与杂交育种相结合才能达到目的。如控制所需性状的基因分别在不同的个体中，此时用杂交育种才能将有关基因集中到一个个体中，再进行相关的操作。
2．多倍体育种
(1)方法：最常用且有效的是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而得到多倍体植株。
(2)过程：正在萌发的种子或幼苗抑制纺锤体形成染色体不分离细胞中染色体数目加倍多倍体植物。
(3)实例：三倍体无子西瓜的培育(过程如教材P52图3-23)。
特别提醒：(1)无子西瓜不结种子的原因：三倍体染色体联会紊乱，经减数分裂，无法形成正常配子，不能进行受精作用，所以不结种子。
(2)关于两次传粉：第一次传粉是杂交得到三倍体种子，第二次传粉是为了刺激子房发育成果实。
(3)用秋水仙素处理二倍体西瓜使之成为四倍体，秋水仙素应处理幼苗或萌发的种子。因为萌发的种子、幼苗具有分生能力，细胞进行有丝分裂，秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的。
(4)秋水仙素处理后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未处理的如根部细胞染色体数目不变。
(5)三倍体种子是在第一年的四倍体植株上获取的，而三倍体无子西瓜则是在三倍体植株上结出的。
3．低温诱导染色体数目加倍
(1)实验中几种溶液的作用
①卡诺氏固定液：固定细胞的形态。
②龙胆紫溶液：对染色体染色，便于观察染色体的形态。
③质量分数为15%的盐酸：解离，使细胞分散开。
④体积分数为95%的乙醇溶液：可用于洗去附着在根尖表面的卡诺氏液，还可与15%的盐酸混合解离、分散细胞。
(2)本实验的其他问题
①低温的作用与秋水仙素的作用基本相似。
②此实验可通过设置不同的温度来探究温度对植物染色体数目变化的影响。
1．下图表示培育高品质小麦的几种方法，下列叙述正确的是( )
YYRR×yyrr―→YyRr
A．图中涉及的育种方法分别是杂交育种、单倍体育种和多倍体育种
B．a过程只能用秋水仙素处理
C．a、c过程都需要用秋水仙素处理萌发的种子
D．要获得yyRR，b过程需要进行不断自交来提高纯合率
D [图中涉及的育种方法分别是单倍体育种、杂交育种和多倍体育种，A错误；a过程可用秋水仙素或低温处理诱导染色体加倍，B错误；单倍体yR不结种子，a过程只能处理单倍体幼苗，而c过程可以处理萌发的种子或幼苗，C错误。]
2．如图表示无子西瓜的培育过程：
根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是( )
A．用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖，主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成
B．四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组
C．无子西瓜既没有种皮，也没有胚
D．四倍体西瓜的根细胞中含有2个染色体组
C [秋水仙素抑制纺锤体的形成，是在有丝分裂的前期；四倍体西瓜的果皮是由子房壁发育而成的，来自母本，细胞内含有4个染色体组；无子西瓜是由于不能产生正常配子，所以不能形成受精卵，而种皮来自于母本，所以有种皮，而没有胚；由于植株的地下部分没有经秋水仙素处理，细胞中仍含有2个染色体组。]
3．在“低温诱导植物染色体数目加倍”的实验中，关于所用的液体及其作用的描述中，正确的是 ( )
A．剪取的根尖放入卡诺氏液中是为了使染色体着色
B．95%的乙醇溶液可以洗去根尖表面的卡诺氏液，也可与15%盐酸溶液混合，解离、分散细胞
C．用龙胆紫溶液是为了使细胞核染上颜色
D．漂洗是为了洗去多余的染料，所以要用乙醇溶液
B [将剪取的根尖放入卡诺氏液中是为了固定细胞的形态；龙胆紫溶液是为了使染色体染上颜色；漂洗时用的是清水，目的是洗去多余的解离液，一方面防止解离过度，另一方面是为了避免影响染色；95%的乙醇溶液可以洗去根尖表面的卡诺氏液，也可与15%盐酸溶液混合，用于解离、分散细胞。]
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位4种类型。
2．一个染色体组内的染色体形态和功能各不相同。
3．由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体。
4．单倍体并不一定只含一个染色体组。
5．单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段，能明显缩短育种年限。
1．染色体之间的互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化后的三种情形。则下列有关叙述正确的是( )
A．甲可以导致戊的形成
B．乙可以导致丙的形成
C．甲可以导致丁或戊两种情形的产生
D．乙可以导致戊的形成
D [由图可知，甲表示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的互换，乙表示非同源染色体之间的易位。前者的变异类型属于基因重组，发生互换后在原来的位置可能会换为原基因的等位基因，可导致丁的形成；后者属于染色体结构变异，由于是与非同源染色体之间发生的交换，因此易位后原位置的基因被换成控制其他性状的基因，可导致戊的形成。丙属于染色体结构变异中的“重复”。]
2．下列关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述，不正确的是( )
A．由受精卵发育成的生物，体细胞中有几个染色体组就叫几倍体
B．由配子发育成的生物，体细胞中无论有几个染色体组也只能叫单倍体
C．单倍体一般高度不育，多倍体一般茎秆粗壮，果实、种子较大
D．单倍体一定含一个染色体组
D [由受精卵(即合子)发育成的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体，A正确；由配子发育而来的个体都叫单倍体，与染色体组数无关，B正确、D错误；单倍体植株长得弱小，高度不育，多倍体一般茎秆粗壮，果实和种子比较大，糖类等营养物质含量比较高，C正确。]
3．八倍体小黑麦(8N＝56)是六倍体普通小麦和黑麦杂交后经秋水仙素处理形成的，据此可能推出 ( )
A．小麦与黑麦之间杂交产生的后代是可育的
B．秋水仙素能促进染色单体分离使染色体数目加倍
C．小黑麦的花药离体培养出来的植株是四倍体
D．小黑麦产生的单倍体植株不可育
D [自然状况下，六倍体普通小麦和黑麦杂交不能产生可育后代，两者杂交后经秋水仙素处理才产生可育的小黑麦，A错误；秋水仙素通过抑制纺锤体的形成，从而诱导染色体数目加倍，B错误；小黑麦的花药离体培养得到的植株是单倍体，含有4个染色体组，C错误；异源多倍体产生的单倍体，由于减数分裂时染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，因而是高度不育的，D正确。]
4．下列有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍”的实验的叙述，正确的是( )
A．低温处理能阻断洋葱根尖细胞中DNA的复制
B．可能出现三倍体细胞
C．多倍体细胞形成的比例常达100%
D．多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期
D [低温处理不能阻断洋葱根尖细胞中DNA的复制，但会抑制纺锤体的形成，A错误。低温诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍，成为四倍体，但不能使所有细胞的染色体数目都加倍，B、C错误。多倍体细胞形成的原理是抑制纺锤体的形成，阻止细胞的分裂，所以细胞周期是不完整的，D正确。]
5．下图为某农科所培育高品质小麦的过程，其中①③④⑤代表具体操作过程。
(1)具有①④⑤操作的育种方法是________，依据的原理是________。
(2)具有①③操作的育种方法是________，依据的原理是________。
(3)操作③是________，其目的是_________________________。
操作⑤常用的方法有____________________________________
______________________________________________________，
原理是_________________________________________________
______________________________________________________。
(4)操作①表示杂交，其目的是将两个纯合亲本的______通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。
[解析] 由图可知，①表示杂交，②表示减数分裂，③表示连续自交，④表示花药离体培养，⑤表示用秋水仙素或低温处理幼苗。具有①④⑤操作的育种方法是单倍体育种，依据的原理是染色体变异。具有①③操作的育种方法是杂交育种，依据的原理是基因重组。③可以提高纯合子的比例。⑤的原理是低温或秋水仙素在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成，导致染色体数目加倍。①的目的是将纯合亲本的优良性状(或基因)通过杂交集中在一起。
[答案] (1)单倍体育种 染色体变异
(2)杂交育种 基因重组
(3)连续自交 提高纯合子的比例(选出符合要求的个体) 低温诱导或秋水仙素处理 低温或秋水仙素处理，抑制纺锤体形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内的染色体数目加倍
(4)优良性状(基因)
[教材课上思考答案](教师用书独具)
积极思维(P52)
培育三倍体无子西瓜的关键步骤：一是用秋水仙素处理二倍体的幼苗(处理的部位)，使其成为四倍体；二是三倍体的植株作为母本，二倍体的植株作为父本。
[教材课后习题答案](教师用书独具)
评价指南(P53)
一、1.C
2．C [A、B、D中都含有同源染色体。]
3．C [普通小麦是六倍体，含42条染色体，由此可以说明每个染色体组有7条染色体。]
4．C
5．B [染色体组不仅存在于体细胞中，也存在于生殖细胞中。]
6．B [有丝分裂后期染色体数目加倍为7×4×2＝56。]
7．B [单倍体的体细胞中可能含一个染色体组，也可能含一个以上染色体组。]
8．D [茎尖细胞分裂旺盛。]
优点：明显缩短育种年限，自交后代不发生性状分离。检测：测交或自交。
综合评价指南(P57)
1．(1)常染色体隐 (2)100% (3)Aa (4)AA或Aa (5)1/12
2．Yyrr×yyrr YYrr×yyRR YyRr×yyrr YyRr×yyRr yyRr×yyRr
3．(1)AaXbY aaXbXb AAXBY或AaXBY (2)1/3 7/24
4．(1)需要检测。因为胎儿的母亲表现型虽然正常，但有可能是隐性基因携带者，其隐性致病基因有可能遗传给儿子，使儿子患X染色体隐性遗传病。(2)是女性。因为胎儿从父亲那里获得一条X染色体，其上无该遗传病的隐性基因。
5.
蚕豆
普通小麦
果蝇
人
体细胞染色体数
12
42
8
46
配子染色体数
6
21
4
23
体细胞染色体组数
2
6
2
2
属于几倍体生物
二
六
二
二
课件81张PPT。第三章 遗传和染色体第三节 染色体变异及其应用不正常的重新连接断裂死亡病毒感染不利的性状数目或排列顺序个别染色体形态和功能非同源染色体染色体组
配子配子受精卵两个三个或三个以上缩短育种年限纯合体性状分离秋水仙素低温染色体数目分生纺锤体
解离染色加倍染色体结构变异 染色体数目变异 单倍体育种和多倍体育种 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(七)
(建议用时：35分钟)
[合格基础练]
1．下列变异中，不属于染色体结构变异的是( )
A．染色体缺失了某一片段
B．染色体增加了某一片段
C．某染色体增加了一条
D．染色体某一片段位置颠倒了180°
C [某染色体增加了一条属于染色体数目变异。]
2．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，使雌体都有斑纹。再将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．染色体结构的变异 B．染色体数目的变异
C．基因突变 D．基因重组
A [根据题意可知，该育种方法是将第2号染色体上的基因易位于W染色体上，属于染色体结构的变异。]
3．如图①②③④分别表示不同的变异类型，基因a、b仅有图③所示片段的差异。下列相关叙述正确的是( )
① ② ③ ④
A．图中4种变异中能够遗传的变异只有①③
B．③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．④中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复
D．①②都属于染色体结构变异中的易位
C [图①是同源染色体非姐妹染色单体之间互换，属于基因重组，图②是非同源染色体之间交换片段，属于染色体结构变异中的易位，图③是碱基对的增添或缺失，属于基因突变，图④是染色体中多了或少了一个片段，属于染色体结构变异中的重复或缺失。如果图中4种变异均发生在生殖细胞中，则都能够遗传，A、B、D项错误，C项正确。]
4．如图是果蝇细胞的染色体组成，以下说法正确的是( )
A．染色体1、2、4、5组成果蝇的一个染色体组
B．染色体3、6之间的交换属于基因重组
C．控制果蝇红眼或白眼的基因位于2号染色体上
D．果蝇的体细胞内有2个染色体组
D [1、2为同源染色体，不可能在一个染色体组内，A错误。3、6为非同源染色体，互换片段为易位，B错误。控制果蝇红眼或白眼的基因位于1号染色体(X染色体)上，C错误。]
5．下列有关染色体组的说法，不正确的是 ( )
A．X、Y染色体形态不同，可以存在于同一染色体组中
B．二倍体生物的配子中含有的染色体构成一个染色体组
C．构成一个染色体组的染色体在形态、功能上各不相同
D．果蝇在减数第一次分裂后期移向细胞同一极的染色体构成一个染色体组
A [X、Y为同源染色体，不能存在于同一个染色体组中，A错误；二倍体生物的配子中含有一个染色体组，B正确；构成一个染色体组的染色体在形态、功能上各不相同，C正确；果蝇为二倍体，在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，移向细胞同一极的染色体构成一个染色体组，D正确。]
6.如图为某植物的体细胞中染色体示意图，将其花粉经离体培养得到植株的基因型最可能是( )
A．AB B．AaBb
C．ab D．AAaaBBbb
B [从题图可以看出，该植物体细胞中有4个染色体组，是四倍体生物，经过减数分裂后染色体数目减半，形成的花粉中含有2个染色体组，所以单倍体植株应含2个染色体组，B项正确。AB和ab只能表示1个染色体组，AAaaBBbb表示4个染色体组，因此A、C、D项错误。]
7．关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述，正确的是( )
A．体细胞中含有两个染色体组的个体就是二倍体
B．用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体植株
C．多倍体的植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质都有所增加
D．多倍体在动物中常见，在植物中很少见
C [体细胞中含有两个染色体组的个体如果由配子发育而来，则是单倍体，A项错误；用秋水仙素处理单倍体植株后得到的可能是多倍体植株，B项错误；多倍体由于基因数量增加，所以表现为茎秆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质含量增加，C项正确；多倍体在植物中较常见，在动物中很少见，D项错误。]
8．将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗，然后用秋水仙素处理，使其能正常开花结果。该幼苗发育成的植株具有的特征是( )
A．属于单倍体 B．能稳定遗传
C．高度不育 D．含有四个染色体组
B [将杂合的二倍体植株的花粉培育成单倍体植株，用秋水仙素处理后成为纯合的二倍体，A错误；杂合的二倍体植株有两个染色体组，花粉中含有一个染色体组，花药离体培养后得到单倍体植株，再用秋水仙素处理，染色体数目加倍后基因型为纯合子，自交后代不发生性状分离，即能稳定遗传，B正确；该植株为纯合二倍体，能正常开花结果，C错误；得到的纯合子植株含有两个染色体组，D错误。]
9．洋葱是二倍体植物，体细胞中有16条染色体，某同学用低温诱导洋葱根尖细胞染色体加倍获得成功。下列相关叙述不正确的是( )
A．该同学不会观察到染色体加倍的过程
B．低温诱导细胞染色体加倍时不可能发生基因重组
C．分生区同时存在染色体数为8、16、32、64的细胞
D．低温诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体的形成
C [制片时经过了解离的细胞已经死亡，不会观察到染色体加倍的过程，A正确；低温诱导染色体数目加倍发生在有丝分裂中，基因重组发生在减数分裂过程中，B正确；分生区细胞有的含2个染色体组，有的含4个染色体组，有的含8个染色体组，但不可能出现8条染色体(1个染色体组)的情况，因为根尖不进行减数分裂，C错误；低温诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体的形成，染色体不能移向细胞两极，导致染色体数目加倍，D正确。]
10．如图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e)小麦快速培育纯合优良小麦品种——矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图，有关此图的叙述不正确的是( )
A．①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起
B．②过程中发生了非同源染色体的自由组合
C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖
D．④过程中通常用一定浓度的秋水仙素处理
C [根据题意和图示分析可知：①过程是杂交，②过程是减数分裂，③过程是花药离体培养，④过程是人工诱导染色体数目加倍。①过程是让两个各具优良性状的植株进行杂交，主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起，A正确；②过程中的减数第一次分裂后期，在同源染色体分离的同时，发生了非同源染色体的自由组合，B正确：实施③过程依据的主要生物学原理是细胞的全能性，C错误；④过程中通常用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗，抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，使细胞中染色体数目加倍，D正确。]
11．请根据下面的无子西瓜育种流程回答有关问题：
(1)图示培育无子西瓜的育种方法为________。
(2)图中①过程最常用的试剂是________。
(3)②过程中形成单倍体植株所采用的方法是________。
(4)③过程用品种乙的花粉为三倍体植株传粉的目的是________。
(5)为确认某植株是否为单倍体，应在显微镜下观察根尖分生区细胞的染色体，观察的最佳时期为________。
[解析] (1)无子西瓜是三倍体，题图所示育种方法为多倍体育种。(2)从二倍体到四倍体，染色体数目加倍，最常用的试剂为秋水仙素，因为其能诱导染色体数目加倍。(3)题中要求得到单倍体植株，所以可采用花药(花粉)离体培养的方法。(4)③过程用品种乙的花粉为三倍体植株传粉的目的是刺激果实发育。(5)有丝分裂中期染色体数目最清晰，是观察染色体的最佳时期。
[答案] (1)多倍体育种 (2)秋水仙素 (3)花药(花粉)离体培养 (4)刺激果实发育 (5)有丝分裂中期
12．已知水稻抗病(R)对感病(r)为显性，有芒(B)对无芒(b)为显性，两对基因自由组合，体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。
(1)诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为________的植株。
(2)为获得上述植株，应采用基因型为________和________的两亲本进行杂交。
(3)在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株花粉表现________(填“可育”或“不育”)，结实性为________(填“结实”或“不结实”)，体细胞染色体数为________。
(4)在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成植株，该二倍体植株花粉表现________(填“可育”或“不育”)，结实性为________(填“结实”或“不结实”)，体细胞染色体数为________。
(5)自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的________植株，因为自然加倍植株________，花药壁植株________。
(6)鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是___________________
______________________________________________________
______________________________________________________。
[解析] 为了选育抗病、有芒水稻新品种，我们首先应该在自然界已有的水稻中选择具有优良性状的纯合品种抗病无芒(RRbb)与感病有芒植株(rrBB)杂交，获得杂交品种抗病有芒植株(RrBb)；第二年当杂交品种抗病有芒植株(RrBb)开花时，收集它们产生的花药进行花药离体培养。由于抗病有芒植株(RrBb)减数分裂时能产生基因型为RB、Rb、rB、rb的四种花粉，经离体培养后能得到基因型为RB、Rb、rB、rb的四种单倍体幼苗，它们体细胞中染色体的数目都是12条，并且都是高度不育、不结实。这四种单倍体幼苗染色体自然加倍后，基因型分别为RRBB、RRbb、rrBB、rrbb，都是纯合体，体细胞中染色体的数目都是24条，并且都能进行正常的减数分裂，可育、能结实。花药的基本结构为外面的花药壁和里面的花粉，花药壁是母本的正常体细胞，基因型为RrBb；花粉的产生则需要经历减数分裂，基因型为RB、Rb、rB、rb。由花药壁细胞经过组织培养发育成的二倍体植株基因型为RrBb，是杂合体，体细胞中染色体的数目是24条，能进行正常的减数分裂，可育并且能结实。故鉴别自然加倍植株与花药壁植株的方法，实际就是纯合体和杂合体的鉴别方法——自交。
[答案] (1)RrBb (2)RRbb rrBB (3)可育 结实 24条 (4)可育 结实 24条 (5)自然加倍 基因型纯合 基因型杂合 (6)将植株分别自交，子代性状表现一致的是自然加倍植株，子代性状分离的是花药壁植株
[等级过关练]
13．某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是( )
甲 乙
A．图甲所示的变异属于基因重组
B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞
C．如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种
D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代
D [分析图示可知：一条14号和一条21号染色体相互连接时，还丢失了一小段染色体，明显是染色体变异，A项错误；染色体在细胞分裂中期形态比较固定，所以观察异常染色体应选择处于分裂中期的细胞，B项错误；减数分裂时同源染色体发生分离，应该产生14号和21号、异常，14号和异常、21号，14号、异常和21号共6种精子，C项错误；当配对的三条染色体中，正常的14号和21号两条染色体在一起时，就能产生正常的精子，因而该男子与正常女子婚配能生育出染色体组成正常的后代，D项正确。]
14．大麻是雌雄异株植物，体细胞中有20条染色体。若将其花药离体培养，将获得的幼苗再用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况应是( )
A．18＋XX
B．18＋XY
C．18＋XX或18＋YY
D．18＋XX或18＋XY
C [性别决定方式为XY型，则雄性的性染色体组成为XY，花药中精子的染色体组成为9＋X或9＋Y，花药离体培养形成单倍体植株幼苗的过程中需用秋水仙素处理，使染色体数加倍，故所得植株的染色体组成是18＋XX或18＋YY。]
15．果蝇的灰身对黑身为显性，由位于常染色体上的B和b基因控制，纯种灰身雄果蝇群体经60Co照射后可从中筛选出果蝇甲。果蝇甲产生的各种配子活性相同，且基因均能正常表达。请据图回答下列问题：
(1)经60Co照射后果蝇发生的变异类型属于________，果蝇甲经过减数分裂能产生________种配子。
(2)筛选②不用光学显微镜观察就能选出“含异常染色体的个体”，理由是________________________________________。
(3)为从F1中筛选出常染色体正常的雌果蝇，让F1黑身雄蝇分别与灰身雌果蝇杂交，选定后代中表现型及比例为________的杂交组合的雌性亲本即可获得。
(4)研究发现果蝇性别由X染色体数目与常染色体组数之比(性指数)决定，性指数≥1时发育为雌性，性指数≤0.5时发育为雄性，请推测性染色体是XYY、XXY的果蝇分别发育成________。这种性染色体变异称为________。
[解析] (1)由题图可知，60Co照射后，常染色体的B基因易位到X染色体上，属于染色体结构变异中的易位；按照减数分裂过程中，同源染色体分离和非同源染色体自由组合，产生的配子类型及比例是BXB∶BY∶XB∶Y＝1∶1∶1∶1。
(2)乙的基因型是bbXX，产生的配子类型是bX，子一代的基因型及其比例是BbXBX∶BbXY∶bXBX∶bXY＝1∶1∶1∶1，其中，灰身雄果蝇染色体正常，其他果蝇染色体都异常，因此可以不用光学显微镜观察就能选出“含异常染色体的个体”。
(3)子一代中常染色体正常的雌果蝇的基因型是BbXBX，黑身雄果蝇的基因型是bXY，杂交后代的基因型及比例是灰身∶黑身＝3∶1。
(4)由题意知，果蝇性别由X染色体数目与常染色体组数之比(性指数)决定，性指数≥1时发育为雌性，性指数≤0.5时发育为雄性；染色体组成为XYY个体时性指数是0.5，为雄性，性染色体组成是XXY个体时性指数是1，表现为雌性；该变异是性染色体数目变化，称为染色体数目变异。
[答案] (1)易位 4
(2)杂交后代灰身雄果蝇染色体正常，其他果蝇染色体都异常
(3)灰身∶黑身＝3∶1
(4)雄性、雌性 染色体数目变异
