（全国）2018版高考生物大一轮复习 第七单元 生物的变异、育种和进化 第26讲 染色体变异学案

第26讲　染色体变异　1.染色体结构变异和数目变异(Ⅱ)　2.实验：低温诱导染色体加倍　染色体的结构变异1．染色体结构变异的类型(如图)(1)①属于染色体结构变异中的缺失，例如猫叫综合征。(2)②属于染色体结构变异中的重复，例如果蝇棒状眼的形成。(3)③④分别属于染色体结构变异中的倒位、易位。2．结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。1．(必修2P85～86图5—5和图5—6改编)由于种种原因，某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于(　　)A．基因内部结构的改变B．染色体数目的变异C．染色体结构的变异D．姐妹染色单体的交叉互换解析：选C。基因在染色体上呈线性排列，染色体上的某些基因增添或缺失会引起染色体结构的变异。2．(深入追问)细菌细胞内能发生染色体结构变异吗，为什么？提示：不能，细菌是原核生物，细胞内没有染色体。1．染色体结构变异与基因突变的区别(1)变异范围不同①基因突变是在DNA分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变，这种变化在光学显微镜下观察不到。②染色体结构变异是在细胞水平上的变异，涉及染色体的某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到。(2)变异的方式不同基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失和替换三种类型；染色体结构变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。24 (3)变异的结果不同①基因突变引起基因结构的改变，基因数目未变，生物的性状不一定改变。②染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，生物的性状发生改变。2．染色体易位与交叉互换染色体易位交叉互换图解区别发生于非同源染色体之间发生于同源染色体的非姐妹染色单体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【感知考题】(2016·高考江苏卷，14)下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是(　　)A．个体甲的变异对表型无影响B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常[解析]　个体甲发生了染色体结构变异中的缺失，基因数目减少，可能对表型有影响，A项错误；个体乙发生的是染色体结构变异中的倒位，变异后染色体联会形成的四分体异常，B项正确；若基因与性状不是一一对应的，则个体甲自交的后代性状分离比不是3∶1，C项错误；个体乙染色体上基因没有缺失，但染色体上基因的排列顺序发生了改变，也可能引起性状的改变，D项错误。[答案]　B24 如图为在显微镜下观察的染色体联会异常情况，则甲、乙、丙、丁染色体结构变异类型依次为重复、缺失、易位、倒位。高分点拨——类题通法染色体结构变异的遗传效应(1)缺失的遗传效应：缺失片段越大，对个体影响越大，轻则影响个体生活力，重则引起个体死亡。(2)重复的遗传效应：引起的遗传效应比缺失少，重复部分太大会影响个体的生活力。(3)倒位的遗传效应：形成配子，大多异常，从而影响个体的生育。(4)易位的遗传效应：产生部分异常配子，使配子的育性降低或产生有遗传病的后代。【跟进题组】命题1　染色体结构变异类型1．(2016·高考上海卷，23)导致遗传物质变化的原因有很多，图中字母代表不同基因，其中变异类型①和②依次是(　　)A．突变和倒位　　　　　　B．重组和倒位C．重组和易位D．易位和倒位解析：选D。由题图可知，变异类型①中a、b基因被j基因替换，变异类型①为易位；变异类型②中c、d、e基因发生颠倒，变异类型②为倒位。命题2　染色体结构变异与基因突变、基因重组的比较2．(2017·郑州高三预测)如图①②③④分别表示不同的变异类型，基因a、a′仅有图③所示片段的差异。相关叙述正确的是(　　)A．图中4种变异中能够遗传的变异是①②④B．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都表示同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换，发生在减数第一次分裂的前期24 解析：选C。①表示同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换(发生在减数第一次分裂的前期)，导致基因重组，②表示非同源染色体间互换片段，发生的是染色体结构变异，③表示基因突变，④表示染色体结构变异，它们都是遗传物质的改变，都能遗传；③表示基因突变，是由碱基对的增添引起的；④表示染色体结构变异中的某一片段缺失或重复。3．果蝇的体色中灰身对黑身为显性，由位于常染色体上的B/b基因控制，只含一个B或b基因的个体不能成活。如图为果蝇培育和杂交实验的示意图，下列叙述错误的是(　　)A．乙属于诱变育种得到的染色体变异个体B．筛选①可用光学显微镜C．F1中有1/2果蝇的细胞含有异常染色体D．F1中雌雄果蝇的体色理论上均为灰色解析：选C。据图分析可知，乙的细胞中染色体发生了易位，属于染色体结构变异，A正确；筛选①筛选的是染色体变异的个体，可用光学显微镜，B正确；根据乙的染色体组成可知，其产生的配子异常的概率是3/4，由于只含一个B或b基因的个体(ObXY)不能成活，所以F1中有2/3果蝇的细胞中含有异常染色体，C错误；已知只含其中一个B或b基因的个体(ObXY)不能成活，所以F1中雌雄果蝇的体色理论上均为灰色，D正确。　染色体结构变异与物种形成相结合考查4．普通果蝇的第3号染色体上的三个基因，按猩红眼—桃色眼—三角翅脉的顺序排列(St—P—DI)；同时，这三个基因在另一种果蝇中的顺序是St—DI—P，我们把这种染色体结构变异方式称为倒位。仅仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别。据此，下列说法正确的是(　　)A．倒位和发生在同源染色体之间的交叉互换一样，属于基因重组B．倒位后的染色体与其同源染色体完全不能发生联会C．自然情况下，这两种果蝇之间不能产生可育子代D．由于倒位没有改变基因的种类，所以发生倒位的果蝇性状不变解析：选C。倒位发生在同一条染色体内部，属于染色体的结构变异，交叉互换发生在同源染色体之间，属于基因重组；倒位后的染色体与其同源染色体也可能发生联会；两种果蝇属于两个物种，它们之间存在生殖隔离，因此两种果蝇之间不能产生可育子代；倒位虽然没有改变基因的种类，但由于染色体上基因的排列顺序改变，往往导致果蝇性状改变。　染色体数目的变异24 1．类型(1)细胞内个别染色体的增加或减少，如21三体综合征。(2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，如多倍体、单倍体。2．染色体组(1)概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体叫做一个染色体组。(2)组成：如图为一雄性果蝇的染色体组成，其染色体组可表示为：Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。3．多倍体(1)概念：由受精卵发育而来，体细胞中含三个或三个以上染色体组的个体。(2)特点：多倍体植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量丰富。(3)应用：人工诱导多倍体。①方法：用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗。②原理：秋水仙素或低温处理能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，引起细胞内染色体数目加倍。(1)用秋水仙素或低温处理种子时一定要注意是萌发的种子。(2)二倍体的单倍体加倍时只能处理幼苗，因为单倍体植株不产生种子。4．单倍体(1)概念：由未受精的生殖细胞发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。(2)特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，且高度不育。(3)应用：单倍体育种。①方法：花药离体培养，诱导染色体数目加倍。②过程：花药单倍体植株正常的纯合子新品种。③优点：a.明显缩短育种年限。b．获得稳定遗传的纯合子，自交后代不发生性状分离。)24 1．(必修2P86图5—8改编)如图为雄果蝇体细胞的染色体组成，下列有关叙述不正确的是(　　)A．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y构成一个染色体组B．雄果蝇为二倍体C．染色体组中染色体形态各不相同D．雄果蝇细胞中的染色体组数为1个或2个答案：D2．(深入追问)(1)若图中果蝇的某细胞在减数第一次分裂后期X和Y没有分离，最终形成的精子中分到的是不是一个染色体组？提示：不是。(2)多倍体一定能通过有性生殖产生后代吗？提示：不一定，如三倍体植株可通过无性生殖产生后代。突破1　“三法”判定染色体组方法1　根据染色体形态判定细胞中形态、大小完全相同的染色体有几条，则有几个染色体组。如图1中形态、大小完全相同的染色体为1条，所以有1个染色体组，图2中彼此相同的(比如点状的)有3条，故有3个染色体组。同理，图3中有1个染色体组，图4中有2个染色体组。方法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。如图甲所示基因型为ABC，所以有1个染色体组。图乙所示基因型为AAa，A(a)基因有3个，即含有3个染色体组。同理，图丙中有2个染色体组，图丁中有3个染色体组。注：判定染色体组的数目时只需参考其中任意一对等位基因的数量即可。方法3　根据染色体数和染色体的形态数推算24 染色体组数＝染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。突破2　单倍体、二倍体与多倍体的不同项目单倍体二倍体多倍体形成过程形成原因自然成因单性生殖正常的有性生殖外界环境条件剧变(如低温)人工诱导花药离体培养秋水仙素处理单倍体幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗植物特点植株弱小，高度不育正常可育果实、种子较大，营养物质含量丰富，生长发育延迟，结实率低举例蜜蜂的雄蜂几乎全部的动物和过半数的高等植物香蕉(三倍体)；马铃薯(四倍体)；八倍体小黑麦(1)基因突变、染色体变异与物种形成的关系：基因突变不会改变生物的种类，但染色体变异可能改变生物的种类，如二倍体西瓜与四倍体西瓜属于不同的物种。(2)单倍体细胞中不一定含有1个染色体组：二倍体植物的单倍体含有1个染色体组，四倍体和六倍体植物的单倍体分别含有2个和3个染色体组。(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。　)【感知考题】24 (2017·潍坊模拟)如图为某植株一个正在分裂的细胞，A、a、B是位于染色体上的基因。请回答以下问题：(1)该细胞正处于有丝分裂的________，含____个染色体组。(2)若该植株是由受精卵发育而来，则该植株是____倍体，该植株的次级精母细胞中含______个染色体组。(3)若该植株是由花粉发育来的，其亲本是____倍体，则该植株是____倍体。[答案]　(1)后期　4　(2)二　1或2　(3)四　单(1)二倍体的甘蓝细胞和二倍体的白菜细胞进行融合，并产生新个体，该新个体为四倍体。(2)植物细胞内缺失1条染色体可以存活，若缺失2条时(同源染色体)幼胚很容易死亡，其原因是缺少控制本物种生物性状的部分遗传信息。高分点拨——类题通法单倍体、二倍体和多倍体的判断方法【跟进题组】命题1　染色体组的判断1．(2017·闽粤联合体联考)观察图中a～h所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是(　　)A．细胞中含有一个染色体组的是h图B．细胞中含有二个染色体组的是e、g图C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图D．细胞中含有四个染色体组的是c、f图24 解析：选C。图中所示细胞中有一个染色体组的是d、g图，有两个染色体组的是c、h图，有三个染色体组的是a、b图，有四个染色体组的是e、f图。2．(2017·曲师大附中月考)下列是二倍体细胞分裂图像，据图判断，下列说法不正确的是(　　)A．图1中含有2个染色体组B．图2中含有4个染色体组C．图3中含有1个染色体组D．图4中含有4个染色体组解析：选B。图2中含2个染色体组。命题2　二倍体、多倍体和单倍体的判断3．(2017·沈阳模拟)下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述中，不正确的是(　　)A．组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体B．由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体C．含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必含一个染色体组D．人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗解析：选D。一个染色体组中的染色体是非同源染色体，减数分裂中能联会的染色体是同源染色体，A正确；二倍体指的是由受精卵发育而成，体细胞中含有两个染色体组的个体，B正确；含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必含一个染色体组，如小麦的单倍体含有三个染色体组，C正确；人工诱导多倍体的方法是用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，D错误。4．(2017·河北邯郸摸底)将某马铃薯品种的花药进行离体培养获得幼苗，在幼苗细胞中发现了12对染色体，此幼苗个体属于几倍体，马铃薯的体细胞含染色体数是多少(　　)A．单倍体，48　　　　　　B．二倍体，24C．四倍体，48D．四倍体，24解析：选A。花药里的花粉粒只有体细胞中的一半染色体，将花药进行离体培养获得的植株，无论细胞中含几个染色体组，都是单倍体，马铃薯的体细胞含染色体数是单倍体的两倍，为48条，A正确。命题3　多倍体的培育24 5．(2017·长沙十三校联考)如图表示的是生产无子西瓜的几种方法。请据图示信息判断以下说法，正确的是(　　)A．A方法的原理是基因突变；B、C、D方法的依据都是基因重组B．D方法杂交后代不能产生种子的原因是有丝分裂时染色体联会紊乱，不能形成正常配子C．四种方法中发生可遗传变异的是A和CD．四种方法中不需要授粉的是B和C解析：选D。A方法的原理是基因突变，B方法未引起可遗传的变异，C方法的原理是基因重组，D方法的原理是染色体数目变异；配子通过减数分裂产生，有丝分裂产生的均为体细胞；基因突变、基因重组和染色体变异均可遗传；B、C方法均不需要授粉，生长素能促进子房发育为果实。6．人类目前所食用的香蕉均来自三倍体香蕉植株，如图是三倍体香蕉的培育过程。下列相关叙述正确的是(　　)A．无子香蕉的培育过程主要运用了基因重组的原理B．图中染色体加倍的主要原因是有丝分裂前期纺锤体不能形成C．二倍体与四倍体杂交能产生三倍体，它们之间不存在生殖隔离D．若图中有子香蕉的基因型为AAaa，则无子香蕉的基因型均为Aaa解析：选B。无子香蕉的培育利用的是多倍体育种，其运用的原理主要是染色体变异，A错误；诱导染色体加倍的方法有用低温处理和秋水仙素处理，而两者的作用机理均是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使染色体数目加倍，B正确；由于二倍体和四倍体杂交所得的是三倍体，三倍体在减数分裂时联会紊乱，不能形成正常的配子，因此二倍体和四倍体之间存在生殖隔离，C错误；若有子香蕉的基因型为AAaa，则相应的野生芭蕉的基因型为Aa，则四倍体的AAaa与二倍体的Aa杂交，后代基因型有AAA、AAa、Aaa、aaa四种情况，D错误。混淆无子番茄和无子西瓜培育过程及遗传特点[点拨]　区别如表：24 原理化学试剂无子原因能否遗传无子西瓜染色体变异秋水仙素联会紊乱不能产生配子能，后代仍无子无子番茄生长素促进果实发育生长素未受精不能，后代有子注意：“可遗传”≠“可育”。　染色体非整倍变异与患病概率的结合7．(原创)染色体数目变异有两大类型：一类是以体细胞内完整染色体组为单位的改变，称整倍体变异，如三倍体无子西瓜；另一类是染色体组内的个别染色体数目增加或减少，使细胞内的染色体数目不成染色体组数的完整倍数，称为非整倍体变异，如21三体综合征。而非整倍体变异又包括如表所示的几种常见类型。请据表分析，若夫妇均为21三体综合征，则有关子代的叙述，合理的是(假设人类21四体的胚胎无法发育)(　　)名称染色体数目染色体类型单体2n－1(abcd)(abc－)缺体2n－2(abc－)(abc－)三体2n＋1(abcd)(abcd)(a)四体2n＋2(abcd)(abcd)(aa)双三体2n＋1＋1(abcd)(abcd)(ab)A.子代可有2种表现型，两种表现型之比为3∶1B．若三体的胚胎约有50%死亡，子代出现三体的概率为50%C．若三体的胚胎约有50%死亡，则子代的致死率为2/3D．若母亲的卵细胞均正常，则子代患病的概率为25%解析：选B。根据表格信息可知，双亲的染色体数目均为46＋1，双亲产生的配子类型是23和23＋1，因此子代的染色体数目有：(25%)46、(50%)46＋1和(25%)46＋2共3种，但46＋2的个体死亡，因此，子代有两种表现型，两种表现型之比为1∶2，A错误；若三体的胚胎约有50%死亡，则子代的表现型及比例分别是50%正常、50%三体，B正确；根据C选项的叙述可知，子代致死的个体包括：四体(约25%)和三体的一半(约25%)，因此，子代致死率为50%，C错误；若母亲的卵细胞正常，则子代的患病情况由父亲提供的精子决定，由于父亲产生的精子中约有50%异常，因此子代的患病概率为50%，D错误。　(实验10)低温诱导植物染色体数目的变化1．实验原理24 (1)正常进行有丝分裂的组织细胞，在分裂后期着丝点分裂后，子染色体在纺锤体的作用下分别移向两极，进而平均分配到两个子细胞中去。(2)低温可抑制纺锤体的形成，阻止细胞分裂，导致细胞染色体数目加倍。2．实验流程根尖培养：将洋葱等材料放在装满清水的广口瓶上，底部接触水面，置于适宜条件下，使之生根↓低温诱导：等不定根长至1cm时，将整个装置放入冰箱的低温室内(4℃)，诱导培养36h↓材料固定：剪取根尖约0.5～1cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，固定其形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次↓制作装片：解离→漂洗→染色→制片(同观察植物细胞的有丝分裂)↓观察：先用低倍镜观察，找到变异细胞，再换用高倍镜观察1．低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用试剂使用方法作用卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h固定细胞形态体积分数为95%的酒精冲洗用卡诺氏液处理的根尖洗去卡诺氏液与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖解离根尖细胞蒸馏水浸泡解离后的根尖约10min漂洗根尖，去掉解离液改良苯酚品红染液把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5min使染色体着色2.低温诱导染色体数目加倍实验中的误区分析(1)细胞是死的而非活的：显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。(2)材料不能随意选取：误将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。选材应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体加倍的情况。24 (3)着丝点分裂与纺锤体无关：误将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”。无纺锤丝牵引，着丝点也分裂。【感知考题】下列有关低温诱导植物染色体数目的变化实验，说法不正确的是(　　)A．原理是作用于正在分裂的细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍B．该实验临时装片制作的程序为：选材→固定→解离→漂洗→染色→制片C．实验试剂及作用分别为：卡诺氏液→固定，改良苯酚品红染液→染色，质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精混合液→解离D．如果以洋葱幼苗为实验材料，显微镜下观察到某细胞染色体数目加倍，则说明实验成功，该幼苗长成植物体之后所有细胞的染色体数目都实现了加倍[解析]　A项中，低温诱导染色体数目加倍是通过抑制纺锤体形成实现的。B项中，选材→固定→解离→漂洗→染色→制片是该实验临时装片制作程序。C项中，各种试剂的作用正确。D项中，只是部分细胞染色体数目加倍，多数细胞染色体数目没有加倍。[答案]　D高分点拨——类题通法低温诱导染色体加倍实验与观察细胞有丝分裂实验的操作步骤辨析项目低温诱导植物染色体数目的变化观察根尖分生组织细胞的有丝分裂培养待洋葱长出1cm左右不定根时4℃低温培养适宜温度下培养固定解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次不用固定染色用改良苯酚品红染液用醋酸洋红液或龙胆紫溶液【跟进题组】1．某科研小组的工作人员通过用不同浓度的秋水仙素对大蒜(二倍体)鳞茎生长点进行不同时间的处理，研究了不同处理对大蒜根尖细胞染色体加倍率(某一分裂组织或细胞群中染色体数目加倍细胞所占的百分数)的影响，其实验结果如图所示，据图判断，下列叙述中正确的是(　　)24 A．秋水仙素处理后的根尖细胞均为四倍体细胞B．染色体加倍率与秋水仙素浓度和处理时间长短有关C．当秋水仙素浓度为0.03%时，处理时间越长加倍率越高D．本实验中的自变量为秋水仙素浓度，无关变量为处理时间解析：选B。分析图形可知，秋水仙素处理后的根尖细胞的染色体加倍率不是100%，因此不是处理后所有的根尖细胞都是四倍体细胞，A错误；据图分析可知，秋水仙素的浓度不同，处理时间不同，染色体加倍率不同，B正确；当秋水仙素浓度为0.03%时，处理时间为6d和2d的染色体加倍率相同，C错误；本实验的自变量是秋水仙素的浓度和处理时间，因变量是染色体加倍率，D错误。2．(2017·江苏扬州调研)选取生理状况相同的二倍体草莓(2N＝14)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。下列有关叙述中错误的是(　　)A．该实验的自变量有两个B．高倍镜下观察草莓茎尖细胞的临时装片，发现有的细胞分裂后期的染色体数目为56C．秋水仙素与龙胆紫一样属于碱性染料，能对染色体着色，从而诱导染色体加倍D．实验表明：用质量分数为0.2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1d，诱导成功率最高解析：选C。A选项正确：该实验的自变量是秋水仙素的浓度和处理时间；B选项正确：二倍体草莓经秋水仙素诱导成功后，染色体加倍成28，有丝分裂后期染色体数目为56；C选项错误：秋水仙素不能对染色体着色，其诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体的形成；D选项正确：质量分数为0.2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1d，诱导成功率在处理的组别中最高。3．(2015·高考江苏卷，29)中国水仙(Narcissustazettavar.chinensis)是传统观赏花卉，由于其高度不育，只能进行无性繁殖，因而品种稀少。为了探究中国水仙只开花不结实的原因，有研究者开展了染色体核型分析实验，先制作了临时装片进行镜检、拍照，再对照片中的染色体进行计数、归类、排列，主要步骤如下：→→→→→→→请回答下列问题：(1)选取新生根尖作为实验材料的主要原因是24 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验过程中用1mol·L－1HCl解离的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)该实验采用卡宝品红作为染色剂，与卡宝品红具有相似作用的试剂有________(填序号)。①双缩脲试剂　②醋酸洋红液　③龙胆紫溶液　④秋水仙素溶液(4)镜检时，应不断移动装片，以寻找处于________期且染色体________的细胞进行拍照。(5)由如图核型分析结果，得出推论：中国水仙只开花不结实的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)为了进一步验证上述推论，可以优先选用________(填序号)作为实验材料进行显微观察。①花萼　②花瓣　③雌蕊　④花药　⑤花芽解析：(1)本实验研究的是水仙细胞的染色体核型，实验材料选取水仙新生根尖，是因为新生根尖分生区细胞分裂旺盛。(2)实验过程中需要制作水仙新生根尖的临时装片，用1mol·L－1HCl解离的目的是使组织细胞相互分离。(3)制作临时装片过程中，染色的目的是使染色体(或染色质)着色，常用染色液除卡宝品红外，还有龙胆紫溶液和醋酸洋红液。(4)光学显微镜下观察细胞中的染色体形态和数目的最佳时期是有丝分裂中期。视野中观察到的细胞数量有限，而且处于有丝分裂中期的细胞较少，因此，镜检时要不断移动装片，根据有丝分裂中期细胞的特点，从中挑选染色体分散良好的中期细胞进行拍照。24 (5)从图中水仙染色体核型可以看出，水仙的体细胞中含有三个染色体组，应属于三倍体(3N＝30)植物。水仙在开花期间进行减数分裂的过程中出现同源染色体联会紊乱现象，不能产生含有完整染色体组的可育配子，所以中国水仙只开花不结实。(6)通过直接显微观察能进行减数分裂的生物材料，可以进一步验证上述推论。在提供的生物材料中，花萼、花瓣、花芽都不能进行减数分裂，雌蕊子房里的胚珠内与雄蕊的花药内都有减数分裂发生。观察减数分裂使用的材料最好是雄性生殖器官(雄蕊)，因为其精细胞多，容易观察。植物雌蕊进行减数分裂的细胞数目很少，用它们作为实验材料，不容易找到正在进行减数分裂的细胞。答案：(1)新生根尖分生区细胞分裂旺盛　(2)使组织细胞相互分离　(3)②③　(4)中　分散良好　(5)中国水仙是三倍体，减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能产生正常生殖细胞　(6)④[核心体系构建][填空]　①缺失　②重复　③倒位　④易位　⑤染色体组⑥单倍体[规范答题必备]1.染色体变异的两种类型(1)结构变异：包括染色体片段的重复、缺失、倒位、易位。(2)数目变异：包括个别染色体增减、染色体组成倍增减。2.染色体组的两个组成特点(1)从形态上看：一个染色体组中所含的染色体各不相同。(2)从功能上看：一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因。3.染色体组成倍增减的两种类型(1)单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。(2)多倍体：由受精卵发育而来的，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。4.单倍体的两个特点：植株弱小，高度不育。24 5.多倍体的两个特点(1)茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大。(2)糖类和蛋白质等营养物质的含量较高。6.人工诱导多倍体的两种方法：低温诱导、秋水仙素处理。7.单倍体育种的三个流程：杂交、花药离体培养、秋水仙素处理。课时作业1．某种染色体结构变异的示意图如图，图中字母表示不同的染色体片段。该变异类型为(　　)A．缺失　　　　　　　　B．易位C．重复D．倒位解析：选B。两条非同源染色体之间发生相应片段的交换，属于染色体结构变异中的易位，B正确。2．(2015·高考江苏卷，10)甲、乙为两种果蝇(2n)，如图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是(　　)甲乙A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常B．甲发生染色体交叉互换形成了乙C．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同D．图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料解析：选D。A项，根据题干信息可知，甲、乙是两种果蝇，甲、乙杂交产生的F1虽然含有2个染色体组，但是因为来自甲、乙中的1号染色体不能正常联会配对，所以F1不能进行正常的减数分裂。B项，根据题图，甲中1号染色体发生倒位形成了乙中的1号染色体。24 C项，染色体中某一片段倒位会改变基因的排列顺序。D项，可遗传变异如基因突变、基因重组和染色体变异都能为生物进化提供原材料。3．(2017·江西赣州调研)图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法错误的是(　　)A．①可以表示经过秋水仙素处理后四倍体西瓜体细胞的基因组成B．②可以表示果蝇体细胞的基因组成C．③可以表示21三体综合征患者体细胞的基因组成D．④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成解析：选A。秋水仙素可诱导细胞中染色体数目加倍，其上的基因也应“加倍”，不会出现一个“a”的情况。4．在减数第一次分裂的间期，某些原因导致果蝇Ⅱ号染色体上的DNA分子缺失了一个基因，这表明果蝇发生了(　　)A．染色体变异B．基因重组C．基因突变D．不能判断解析：选A。上述属于染色体结构变异中的缺失类型。5．(2015·高考上海卷，27)如图显示一对表型正常的夫妇及其智障儿子细胞中的两对染色体(不考虑受精和胚胎发育过程中的任何情况)，造成儿子异常的根本原因是(　　)A．父亲染色体上的基因发生突变B．母亲染色体上的基因发生突变C．母亲染色体发生缺失D．母亲染色体发生易位解析：选D。由图示可看出：父亲的染色体正常(同源染色体的大小、形态一致)，母亲的染色体异常。若把图示亲本细胞中的染色体按从左到右依次编号为1、2、3、4，其中1与2为一对同源染色体，3与4为一对同源染色体，与父亲正常的染色体比较，可看出母亲细胞中的2号与3号两条非同源染色体之间发生了易位。由此可推断造成儿子异常的根本原因是母亲染色体发生易位。24 6．(2017·安徽淮南一模)一个基因型为AaBb的精原细胞，产生的4个精子出现了以下情况。下列对相应情况的分析，正确的是(　　)选项精子的种类及数量比对相应情况的分析AAB∶ab＝2∶2这两对等位基因必定位于一对同源染色体上BAB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1这两对等位基因必定位于两对同源染色体上CAaB∶b＝2∶2一定发生了染色体结构变异DAB∶aB∶ab＝1∶1∶2可能有一个A基因突变成了a解析：选D。根据减数分裂的结果分析，一个精原细胞可以产生四个精子，但基因型可能为2种(不发生交叉互换)，也可能是4种(发生交叉互换)。所以当精子的种类及数量比为AB∶ab＝2∶2，可能是A与B、a与b连锁在一起，也可能位于两对同源染色体上恰好自由组合在一起，A错误；若是两对等位基因连锁在一起且发生了交叉互换，则可能得到精子的种类及数量比为AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1，B错误；减数分裂中同源染色体要分离，若没分离就会造成染色体数多一条或少一条，属于染色体数目变异，C错误；从结果上看AB∶aB∶ab＝1∶1∶2，ab占2份，可能的原因是有一个A基因突变成了a，D正确。7．(2017·福建龙岩质检)如图表示利用二倍体西瓜(2N)培育出三倍体无子西瓜(3N)过程中染色体数目变化的情况，下列说法不正确的是(　　)A．①过程中染色体复制两次细胞分裂一次B．②过程可能产生突变和基因重组C．图中只包含两个不同的物种D．三倍体无子西瓜可能产生极少量可育的配子解析：选A。①过程中染色体复制一次，细胞未分裂，导致染色体数目加倍，A错误；②过程为杂交，减数分裂产生配子的过程可能产生突变和基因重组，B正确；图中二倍体和四倍体杂交产生不可育的三倍体，故图中有二倍体西瓜和四倍体西瓜两个物种，C正确；三倍体植株减数分裂时，由于联会紊乱，不能产生正常配子，但也有可能产生极少量可育的配子，D正确。8．下列有关单倍体的叙述中，不正确的是(　　)①未经受精的卵细胞发育成的植株，一定是单倍体②含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体④基因型是aaaBBBCcc的植株一定是单倍体⑤基因型是Abcd的生物体一般是单倍体24 A．③④⑤B．②③④C．①③⑤D．②④⑤解析：选B。由配子发育而来的个体称为单倍体，细胞中含一个染色体组的个体一般为单倍体，单倍体不一定只有一个染色体组，故②③④不正确。9．已知伞花山羊草是二倍体，二粒小麦是四倍体，普通小麦是六倍体。为了将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦，研究人员做了如图所示的操作。下列有关叙述正确的是(　　)A．秋水仙素处理杂种P获得异源多倍体，异源多倍体中没有同源染色体B．异源多倍体与普通小麦杂交产生的杂种Q中一定含有抗叶锈病基因C．射线照射杂种R使抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色体上，属于基因重组D．杂种Q与普通小麦杂交过程遵循孟德尔遗传定律解析：选D。A项错，秋水仙素处理获得的异源多倍体含有同源染色体；B项错，由于等位基因分离，杂种Q中不一定含有抗叶锈病基因；C项错，杂种R中抗叶锈病基因所在染色体片段移接到小麦染色体上，属于染色体结构变异；D项对，杂种Q与普通小麦杂交过程遵循孟德尔遗传定律。10．(2017·河南百校联盟质检)下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述中，正确的是(　　)A．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B．在观察低温处理的洋葱根尖装片时，通过一个细胞可以看到染色体的变化情况C．低温处理和利用秋水仙素处理材料的原理是相同的D．观察洋葱根尖装片时要先在低倍镜下找到所要观察的细胞，将所要观察的细胞移到视野的中央，调节视野的亮度，再转动粗准焦螺旋直至物像清晰解析：选C。洋葱根尖成熟区细胞不能进行有丝分裂，A错误；制成装片时细胞已经死亡，所以不能通过一个细胞观察染色体的变化情况，B错误；低温处理和利用秋水仙素处理都是通过抑制纺锤体的形成诱导细胞染色体加倍的，C正确；在高倍镜下观察时不能使用粗准焦螺旋，D错误。24 11．(2016·高考全国卷丙，32)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者________。(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以________为单位的变异。(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子________代中能观察到该显性突变的性状；最早在子________代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子________代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子________代中能分离得到隐性突变纯合体。解析：(1)基因突变涉及某一基因中碱基对的增添、缺失和替换，而染色体变异往往涉及许多基因中碱基对的缺失、重复或排列顺序的改变，故基因突变所涉及的碱基对的数目比染色体变异少。(2)染色体数目变异可以分为两类：一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，另一类是细胞内个别染色体的增加或减少。(3)根据题干信息“AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体”可知，AA和aa植株突变后的基因型都为Aa。若AA植株发生隐性突变，F1(Aa)自交，子二代的基因型为AA、Aa、aa，则最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状，且最早在子二代中能分离得到隐性突变的纯合体。若aa植株发生显性突变，则最早在子一代中可观察到该显性突变的性状，F1(Aa)自交，子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa，由于基因型为AA和Aa的个体都表现为显性性状，欲分离出显性突变纯合体，需让F2自交，基因型为AA的个体的后代(F3)不发生性状分离，则最早在子三代中能分离得到显性突变的纯合体。答案：(1)少　(2)染色体　(3)一　二　三　二12．(2017·北京海淀区高三模拟)油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产，萝卜具有抗线虫病基因。请回答下列问题：(1)自然界中，油菜与萝卜存在________，无法通过杂交产生可育后代。(2)科研人员以萝卜和油菜为亲本杂交，通过如图所示途径获得抗线虫病油菜。①F1植株由于减数第一次分裂时染色体不能________，因而高度不育。用秋水仙素处理使染色体________，形成异源多倍体。24 ②将异源多倍体与亲本油菜杂交(回交)，获得BC1。BC1细胞中的染色体组成为________(用字母表示)。用BC1与油菜再一次杂交，得到的BC2植株群体的染色体数目为______________________。③获得的BC2植株个体间存在胞囊线虫抗性的个体差异，其原因是不同植株获得的__________________不同。(3)从BC2植株中筛选到胞囊线虫抗性强的个体后，使其抗性基因稳定转移到油菜染色体中并尽快排除萝卜染色体的方法是________________________________________________________________________。解析：(1)油菜和萝卜为两个物种，不同物种之间存在生殖隔离，不能通过杂交产生可育后代。(2)①F1植株染色体组成为ACR，因为没有同源染色体，所以减数分裂时不能联会，高度不育。秋水仙素可以抑制纺锤体形成，从而使染色体数目加倍。②BC1是油菜(AACC)和图中异源多倍体(AACCRR)的杂交后代，所以染色体组成应该为AACCR。由于BC1减数分裂时，A与A、C与C中的染色体可以联会，R中的染色体不能联会，随机分配到细胞两极，所以产生的配子中的染色体数目为19～28条，油菜产生的配子中有19条染色体，所以BC2的染色体数目为38～47。③BC2植株个体间存在差异，是因为BC1减数分裂时R的染色体随机分配到配子中，即配子结合后不同BC2植株含有的R的染色体不同。(3)如果得到了抗线虫病的个体，要使抗性基因转移到油菜染色体上且排除萝卜染色体，可以将其与油菜植株不断杂交，使杂交后代中含有的R的染色体数目不断减少。答案：(1)生殖隔离(2)①联会　数目加倍　②AACCR　38～47　③R(基因组)的染色体(3)与油菜多代杂交(回交)13．生物的某些变异可通过细胞分裂某一时期染色体的行为来识别。甲、乙两模式图分别表示细胞分裂过程中出现的“环形圈”“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。图丙是细胞分裂过程中染色体在某一时期所呈现的形态。下列有关叙述正确的是(　　)A．甲、乙两种变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组B．图甲是由于个别碱基对的增添或缺失，导致染色体上基因数目改变的结果C．图乙是四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果D．图甲、乙、丙均发生在减数分裂过程中解析：选D。分析图甲，一对同源染色体中一条出现突起，可能是该染色体部分片段重复或另一条染色体出现缺失，属于染色体结构变异；分析图乙，24 四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生交叉互换属于基因重组，而图乙为易位现象，只发生在非同源染色体非姐妹染色单体之间；图甲、乙中每条染色体都含有两条染色单体，且都发生同源染色体配对，所以发生于减数第一次分裂前期，图丙为四分体时期同源染色体的交叉互换，所以D项正确。14．(2017·北京西城区质检)我国科学家以兴国红鲤(2N＝100)为母本、草鱼(2N＝48)为父本进行杂交，杂种子一代染色体自动加倍发育为异源四倍体鱼。杂种子一代与草鱼进行正反交，子代均为三倍体。据此分析细胞内的染色体数目及组成，下列说法不正确的是(　　)A．兴国红鲤的初级卵母细胞可有200条姐妹染色单体B．杂种子一代产生的卵细胞、精子均含有74条染色体C．三倍体鱼的三个染色体组两个来自草鱼、一个来自鲤鱼D．三倍体鱼产生的精子或卵细胞均含有49条染色体解析：选D。兴国红鲤共有100条染色体，初级卵母细胞可有200条姐妹染色单体，A正确；兴国红鲤配子中含有50条染色体，草鱼配子中含有24条染色体，杂种子一代染色体自动加倍发育为异源四倍体鱼即148条染色体，杂种子一代产生的卵细胞、精子均含有74条染色体，B正确；三倍体鱼的三个染色体组两个来自草鱼、一个来自鲤鱼，C正确；三倍体鱼是不育的，联会紊乱，D错误。15．果蝇为XY型性别决定，与人的性别决定方式不同的是，果蝇由受精卵中的X染色体的数目决定雌性或雄性。如表为果蝇受精卵中性染色体组成及发育情况。受精卵中性染色体组成发育情况XX、XXY雌性、可育XY、XYY雄性、可育XXX、YO(没有X染色体)、YY胚胎期死亡XO(没有Y染色体)雄性、不育已知果蝇中红眼(A)对白眼(a)为显性，基因位于X染色体某一片段上，若该片段缺失则X染色体记为X－，其中XX－为可育雌果蝇，X－Y因缺少相应基因而死亡。用红眼雄果蝇(XAY)与白眼雌果蝇(XaXa)杂交得到F1，发现F1中有一只例外白眼雌果蝇。现将该白眼雌果蝇与正常红眼雄果蝇杂交产生F2。根据F2性状判断该白眼雌果蝇产生的原因：(1)若子代____________________________，则是由亲代配子基因突变所致；(2)若子代____________________________，则是由X染色体片段缺失所致；(3)若子代____________________________，则是由染色体数目变异所致。解析：红眼雄果蝇(XAY)与白眼雌果蝇(XaXa)杂交，正常情况下产生的后代是红眼雌果蝇(XAXa)∶白眼雄果蝇(XaY)＝1∶1。现在出现一只例外白眼雌果蝇，其染色体及其基因组成可能为①XaXa或②XaX－或③XaXaY。若为①XaXa，则子代雄果蝇全为白眼，雌果蝇全为红眼，且雌雄果蝇数量之比为1∶1，这种情况是由亲代配子基因突变所致；若为②XaX－，24 则子代雄果蝇全为白眼，雌果蝇全为红眼，且雌雄果蝇数量之比为2∶1，这种情况是由X染色体片段缺失所致；若为③XaXaY(可产生的配子及其比例为Xa∶XaY∶XaXa∶Y＝2∶2∶1∶1)，则子代红眼雌果蝇∶白眼雌果蝇∶红眼雄果蝇∶白眼雄果蝇＝4∶1∶1∶4(或雌雄个体中均有红眼和白眼两种性状)，这种情况是由性染色体数目变异所致。答案：(1)白眼雄果蝇∶红眼雌果蝇＝1∶1(2)红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝2∶1(3)红眼雌果蝇∶白眼雌果蝇∶红眼雄果蝇∶白眼雄果蝇＝4∶1∶1∶4(或雌雄个体中均有红眼和白眼两种性状)24