資源簡介

生物學高考備考教案
第七章 生物的變異和進化
課時2 染色體變異與生物育種
教師尊享·命題分析
課標要求 核心考點 五年考情 核心素養對接
舉例說明染色體結構和數量的變異都可能導致生物性狀的改變甚至死亡 染色體數目變異和結構變異 2022：湖南T9、江蘇T18、浙江6月T3、湖北T20； 2021：廣東T16、浙江1月T4； 2020：山東T6、全國卷Ⅱ 、浙江1月T4、江蘇T8； 2019：浙江4月T2； 2018：浙江11月T11 1.生命觀念——結構與功能觀:染色體變異對生物性狀的影響。 2.科學思維——比較與分類:染色體變異的類型，育種方法的比較。 3.科學探究——實驗設計與實驗結果分析:低溫誘導染色體數目變化實驗。 4.社會責任——將變異的有關知識運用到育種實踐中,培養考生的社會責任感
變異在育種中的應用 2022：河北T20； 2021：廣東T11、重慶T22、浙江1月 、遼寧T9； 2020：天津 、全國卷Ⅰ 、全國卷Ⅲ 、北京 ； 2019：天津T10、江蘇 ； 2018：浙江4月T3、北京T30
命題分析預測 1.高考對本部分內容的考查主要集中在染色體變異類型的判斷、可遺傳的變異在育種中的應用，可遺傳變異常與孟德爾遺傳規律相結合，考查綜合運用能力。多以新情境、圖形等為載體，既有選擇題也有非選擇題，非選擇題主要涉及變異類型的判斷、與育種方法的應用有關的實驗設計和分析等。 2.預測2024年高考可能會將可遺傳的變異和減數分裂相聯系進行綜合考查。若出現育種相關的試題,則會以生產生活中的實例或研究為背景,進行原理、操作步驟等內容的考查
知識導圖 教材讀薄
考點1 染色體數目變異和結構變異
教材幫 讀透教材 融會貫通
知識整合 教材讀厚
1.染色體數目變異
2.單倍體、二倍體和多倍體
項目 單倍體 二倍體 多倍體
概念 由配子發育而來的個體，體細胞中含有本物種 配子 染色體數目的個體 由受精卵發育而來的個體，體細胞中含有兩個 染色體組 的個體 由受精卵發育而來的個體，體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體
發育起點 配子 受精卵 受精卵
植株特點 ①植株弱小;②一般高度不育 正常可育 ①莖稈粗壯；②葉片、果實和種子較大；③營養物質含量豐富
體細胞染色體組數 2
形成過程
形成原因 自然原因 單性生殖 正常的有性生殖 外界環境條件劇變（如低溫）
人工誘導 花藥離體培養 秋水仙素處理 二倍體的單倍體幼苗 秋水仙素處理 萌發的種子或幼苗
舉例 蜜蜂中的雄蜂 幾乎全部的動物和過半數的高等植物 香蕉（三倍體）、四倍體葡萄
3.染色體結構變異
類型 變化 圖解 實例
缺失 缺失某一片段 果蠅缺刻翅的形成
重復 增加某一片段 果蠅棒狀眼的形成
易位 某一片段移接到另一條非同源染色體上 果蠅花斑眼的形成
倒位 某一片段位置顛倒 果蠅卷翅的形成
結果 使排列在染色體上的基因的 數目或排列順序 發生改變，從而導致 性狀 的變異
對生物體的影響 大多數染色體結構變異對生物體是 不利 的，有的甚至會導致生物體死亡
知識活用 教材讀活
情境應用
香蕉是人們喜愛吃的一種水果，我們平時吃的香蕉是三倍體，一般沒有種子，為什么？
提示 三倍體香蕉的原始生殖細胞中有三套非同源染色體，減數分裂時出現聯會紊亂，因此不能形成可育的配子。
深度思考
1. 單倍體一定不育嗎？請說明理由。
提示 不一定。若單倍體體細胞中含有奇數個染色體組，一般不可育；若有偶數個染色體組,則一般可育。
2. 野生馬鈴薯的一個染色體組有12條染色體，一個基因組也有12條染色體的DNA，染色體組與基因組相同嗎？
提示 不相同。對于二倍體來說，染色體組是二倍體生物配子中的染色體。對于有性染色體的生物（二倍體）來說，其基因組為一組常染色體上的 兩條不同的性染色體上的DNA；對于無性染色體的生物來說，其基因組就是一個染色體組上的DNA。
3. 所有的生物都能發生染色體變異嗎？
提示 不是。只有具有染色體的真核生物才能發生染色體變異，原核生物和病毒沒有染色體，不能發生染色體變異。
4. 基因突變和染色體變異都涉及堿基序列的改變，二者的主要區別是什么？
提示 基因突變是基因結構中堿基的替換、增添或缺失，通常不改變基因的數目和排列順序，而染色體變異能改變排列在染色體上的基因的數目和排列順序。
基礎自測
1. 染色體上某個基因的丟失屬于基因突變。( × )
2. 易位和互換都可在光學顯微鏡下觀察到。( × )
3. 染色體易位不改變細胞中基因數量，對個體性狀不會產生影響。( × )
4. 非同源染色體某片段移接，僅發生在減數分裂過程中。( × )
5. 三倍體植物不能由受精卵發育而來。( × )
6. 體細胞中含有兩個染色體組的個體是二倍體，含有三個或三個以上染色體組的個體是多倍體。( × )
7. 單倍體體細胞中不一定只含有一個染色體組。( √ )
8. 組成一個染色體組的染色體中不含減數分裂中能聯會的染色體。( √ )
9. 染色體缺失有利于隱性基因表達，可提高個體的生存能力。( × )
10. [2019江蘇，T4D]多倍體植株染色體組數加倍，產生的配子數加倍，有利于育種。( × )
高考幫 研透高考 明確方向
命題點1 染色體變異類型的判斷
1. [2022湖南]大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上。某個體測交后代表型及比例為黑眼黑毛:黑眼白化:紅眼黑毛:紅眼白
化 。該個體最可能發生了下列哪種染色體結構變異( C )
[解析]已知大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上，而某個體測交后代的表型及比例為黑眼黑毛:黑眼白化:紅眼黑毛:紅眼白
化 ，則該個體最可能發生了染色體結構變異中的易位，因為易位可使位于同一條染色體上的基因分開，轉移到非同源染色體上。A項代表缺失，B項代表重復，C項代表易位，D項代表倒位，故C項符合題意。
2. [2021廣東]人類 號與21號染色體二者的長臂在著絲粒處融合形成 平衡易位染色體，該染色體攜帶者具有正常的表型，但在產生生殖細胞的過程中，其細胞中形成復雜的聯會復合物（如圖所示）。在進行減數分裂時，若該聯會復合物的染色體遵循正常的染色體行為規律（不考慮互換），下列關于平衡易位染色體攜帶者的敘述，錯誤的是( C )
平衡易位攜帶者的聯會復合物
A. 觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細胞
B. 男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體
C. 女性攜帶者的卵子最多含24種形態不同的染色體
D. 女性攜帶者的卵子可能有6種類型（只考慮圖中的3種染色體）
[解析]有絲分裂中期染色體的形態穩定、數目清晰，適宜選擇此時期的細胞觀察染色體變異，A正確；據題意，正常男性的初級精母細胞中含有46條染色體，男性攜帶者體內14號與21號染色體的長臂在著絲粒處融合形成一條染色體，因此男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體，B正確；女性攜帶者的卵子最多含有23條染色體，最多有23種形態不同的染色體，C錯誤；女性攜帶者的卵子可能含有題圖中任意一條或兩條染色體，即女性攜帶者的卵子可能有6種類型，即僅具有異常染色體、同時具有14號和21號染色體、同時具有異常染色體和14號染色體、僅具有21號染色體、同時具有異常染色體和21號染色體、僅具有14號染色體，D正確。
命題拓展
[設問拓展型] [多選]在題干條件不改變的情況下，下列敘述正確的是( AB )
A. 圖中所示為染色體結構變異和染色體數目變異
B. 男性攜帶者精原細胞有絲分裂后期共含有90條染色體
C. 減數分裂Ⅰ前期， 平衡易位染色體不能進行聯會
D. 女性攜帶者與正常男性婚配，生育染色體數目正常男孩的概率為
[解析]根據題中信息可知，圖示結構發生了染色體結構變異和染色體數目變異，A正確；男性攜帶者含14號與21號染色體融合形成的 平衡易位染色體，所以男性攜帶者精原細胞含有45條染色體，在有絲分裂后期著絲粒分裂，染色體數目暫時加倍，共含有90條染色體，B正確；由“在進行減數分裂時，若該聯會復合物的染色體遵循正常的染色體行為規律”可知，減數分裂Ⅰ前期， 平衡易位染色體能進行聯會，C錯誤；女性攜帶者的卵子可能有圖中的任意一條或任意兩條染色體，即可能有6種類型，其中只有一種配子是正常的，所以女性攜帶者與正常男性婚配，生育染色體數目正常男孩的概率為 ，D錯誤。
命題點2 染色體組及生物體倍性的判斷
3. [2020全國卷Ⅱ]關于高等植物細胞中染色體組的敘述，錯誤的是( C )
A. 二倍體植物的配子只含有一個染色體組
B. 每個染色體組中的染色體均為非同源染色體
C. 每個染色體組中都含有常染色體和性染色體
D. 每個染色體組中各染色體DNA的堿基序列不同
[解析]二倍體植物的配子是經減數分裂產生的，配子中只含有一個染色體組，A正確；一個染色體組是指細胞中的一組非同源染色體，它們在形態和功能上各不相同，但又互相協調，共同控制生物的生長、發育、遺傳和變異，B、D正確；雌雄同體的高等植物如水稻、豌豆等沒有性染色體，C錯誤。
4. [2022三明一中模擬]如圖所示為不同生物體細胞中所含的染色體數目情況，下列敘述正確的是( C )
A. 圖a所示細胞中含有2個染色體組，圖b所示細胞中含有3個染色體組
B. 圖b代表的生物一定是三倍體
C. 如果圖c代表由受精卵發育成的生物的體細胞，則該生物一定是二倍體
D. 圖d代表的生物一定是由卵細胞發育成的單倍體
[解析]圖a所示細胞含有同源染色體，且著絲粒分裂，處于有絲分裂后期，該細胞含有4個染色體組，圖b所示細胞中同一形態的染色體均有3條，因此含有3個染色體組，A錯誤。圖b所示細胞含有3個染色體組，若該細胞對應生物是由受精卵發育而來的，則圖b代表的生物為三倍體，若該細胞對應生物由配子直接發育而來，則圖b代表的生物為單倍體，B錯誤。圖c所示細胞含有2個染色體組，如果圖c代表由受精卵發育成的生物的體細胞，則該生物一定是二倍體，C正確。圖d所示細胞中含有1個染色體組，可為單倍體生物的體細胞，但該單倍體可能是由卵細胞發育而成的，也可能是由精子發育而成的，D錯誤。
通性通法
兩看法判斷單倍體、二倍體和多倍體
命題點3 三種可遺傳變異的辨析
5. [浙江高考]除草劑敏感型的大豆經輻射獲得抗性突變體，且敏感基因與抗性基因是1對等位基因。下列敘述正確的是( A )
A. 突變體若為1條染色體的片段缺失所致，則該抗性基因一定為隱性基因
B. 突變體若為1對同源染色體相同位置的片段缺失所致，則再經誘變可恢復為敏感型
C. 突變體若為基因突變所致，則再經誘變不可能恢復為敏感型
D. 抗性基因若為敏感基因中的單個堿基對替換所致，則該抗性基因一定不能編碼肽鏈
[解析]假設相關基因用 、 表示，若突變體為1條染色體的片段缺失所致，則原敏感型大豆基因型為 ，缺失了 基因所在的染色體片段導致抗性突變體出現，則抗性基因一定是隱性基因，A正確；突變體若為1對同源染色體相同位置的片段缺失所致，則該個體沒有控制該性狀的基因，再經誘變也不可能恢復為敏感型，B錯誤；基因突變具有不定向性，再經誘變可能恢復為敏感型，C錯誤；抗性基因若為敏感基因中的單個堿基替換所致，則此情況屬于基因突變，抗性基因可能編碼肽鏈，D錯誤。
命題拓展
[設問拓展型]在題干條件不改變的情況下，下列敘述正確的是( C )
A. 除草劑可以誘發大豆產生相應的抗性突變
B. 突變體若為基因突變所致，一定是堿基替換或堿基插入造成的
C. 抗性基因與敏感基因的脫氧核苷酸序列一定不同
D. 若為染色體易位所致，則相應四分體中非姐妹染色單體一定發生了互換
[解析]除草劑只是對大豆抗性突變進行選擇，大豆產生的抗性突變在沒有使用除草劑之前就產生了，A錯誤；突變體若為基因突變所致，可能是堿基替換、增添或缺失造成的，B錯誤；抗性基因與敏感基因為一對等位基因，遺傳信息不同，所以脫氧核苷酸序列一定不同，C正確；四分體時期的互換屬于基因重組，不屬于染色體易位，D錯誤。
考點2 低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
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1.實驗過程
2.實驗中的試劑及其作用
試劑 使用方法 作用 對應實驗步驟
卡諾氏液 將根尖放入卡諾氏液中浸泡 固定細胞形態 固定
體積分數為 的酒精 沖洗用卡諾氏液處理的根尖 洗去卡諾氏液
與質量分數為 的鹽酸等體積混合,浸泡經固定的根尖 解離根尖細胞 解離
質量分數為 的鹽酸 與體積分數為 的酒精等體積混合,作為解離液
清水 浸泡解離后的根尖約 漂洗根尖,去除解離液 漂洗
甲紫溶液 把漂洗干凈的根尖放進盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色 使 染色體 著色 染色
植物細胞經卡諾氏液固定后已死亡，所以顯微鏡下觀察到的是死細胞。
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深度思考
1. 用一定濃度的秋水仙素處理次級精母細胞，則次級精母細胞不分裂，其著絲粒還能正常分裂嗎？為什么？
提示 著絲粒可以正常分裂。著絲粒分裂不是紡錘絲牽引導致的，而是在相關酶的作用下自主分裂的結果。著絲粒分裂后染色體向兩極移動的過程才與紡錘體有關。
2. 低溫處理可以使染色體數目加倍，那么低溫處理的時間越長，效果越好嗎？
提示 不是。低溫處理的目的只是抑制紡錘體形成，使染色體不能被拉向細胞兩極。如果低溫持續時間過長，會影響細胞的各項功能，甚至導致細胞死亡。
3. 三倍體無子西瓜培育時用一定濃度的秋水仙素溶液處理二倍體西瓜的芽尖，原因是什么？
提示 西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的部位，用秋水仙素處理有利于抑制細胞有絲分裂時紡錘體的形成，從而形成四倍體西瓜植株。
基礎自測
1. 低溫能抑制有絲分裂前期紡錘體的形成可能與酶的活性降低有關。( √ )
2. 低溫誘導植物細胞染色體加倍過程中,有的細胞沒有完整的細胞周期。( √ )
3. 使用卡諾氏液固定細胞后,要使用清水漂洗。( × )
高考幫 研透高考 明確方向
命題點 低溫誘導植物染色體數目變化的原理和過程分析
1. [2022雞西檢測]下列關于低溫誘導染色體數目變化的實驗的敘述，錯誤的是( D )
A. 低溫能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極
B. 使用鹽酸和酒精的混合液能使蒜根尖細胞解離
C. 甲紫溶液和醋酸洋紅液都可以使細胞中的染色體著色
D. 將蒜根尖制成裝片后再進行低溫處理
[解析]應該先對蒜根尖進行低溫處理，再制成裝片，D錯誤。
2. [2022大慶實驗中學檢測]對于低溫誘導洋蔥染色體數目變化的實驗，錯誤的描述是( B )
A. 觀察到的細胞中處于分裂間期的細胞最多
B. 制作裝片包括解離、染色和制片，染色可以用甲紫溶液
C. 在高倍顯微鏡下不能觀察到細胞從二倍體變為四倍體的過程
D. 在誘導染色體數目變化方面，低溫與秋水仙素誘導的原理相似
[解析]分裂間期在細胞周期中所占時間最長，所以觀察到的細胞中處于分裂間期的細胞最多，A正確；制作裝片包括解離、漂洗、染色和制片，B錯誤；觀察的細胞已經死亡，所以在高倍顯微鏡下不能觀察到細胞從二倍體變為四倍體的過程，C正確；在誘導染色體數目變化方面，低溫與秋水仙素誘導的原理相似，都是抑制紡錘體的形成，使染色體的著絲粒分裂后，染色體不能向細胞兩極移動，導致染色體數目加倍，D正確。
考點3 變異在育種中的應用
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1.六種育種方法的比較
育種方法 常規流程 變異類型 優點 缺點 實例
雜交育種 具有不同優良性狀的雙親雜交→ 自交→選種、自交 基因重組 操作簡便 育種時間長 矮稈抗病小麥
誘變育種 用 射線或亞硝酸鹽等處理萌發的種子或幼苗 主要是 基因 突變 ①提高 變異頻率 ，可以在較短時間內選擇更多的優良變異類型；②大幅度 改良性狀 有很大盲目性 太空種子
單倍體育種 花藥 單倍體幼苗 染色體數目加倍，得到所需純合子 染色體變異 明顯縮短育種年限 技術復雜 水稻、小麥等的單倍體育種
多倍體育種 用 秋水仙素 （或低溫）處理 萌發的種子或幼苗 提高營養物質含量 發育延遲 三倍體無子西瓜
細胞工程育種 白菜和甘藍→植物體細胞雜交→白菜—甘藍（異源四倍體） 染色體變異 打破物種界限（克服生殖隔離），定向改造生物的遺傳性狀 技術復雜 白菜—甘藍
基因工程育種 將某特定基因轉移到另一種生物的細胞中 基因重組 轉基因抗蟲棉
2.育種方法的選擇
（1）單倍體育種包括花藥離體培養和秋水仙素處理兩個過程。
（2）單倍體育種一般應用于二倍體植物，因為對于四倍體植物，通過單倍體育種形成的個體不一定是純合子。
（3）用秋水仙素處理植株使染色體數目加倍，若操作對象是單倍體植株，屬于單倍體育種；若操作對象為正常植株，叫多倍體育種。不能看到“染色體數目加倍”就認為是多倍體育種。
（4）單倍體育種和多倍體育種都需用秋水仙素處理，使染色體數目加倍。單倍體育種在幼苗期處理，多倍體育種在種子萌發期或幼苗期處理。
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深度思考
1. 培育二倍體植物時，為什么采用單倍體育種能夠明顯縮短育種年限？
提示 因為用單倍體育種方法得到的植株不但能夠正常生殖，而且每對染色體上成對的基因都是純合的，自交后代不發生性狀分離。
2. 在實施雜交育種時，一定要經過不斷自交、篩選過程嗎？
提示 不一定。若要培育雜合子品種，可將雜種子一代作為種子直接使用，但種子只能用一年；若要培育隱性純合子品種，在 中選出表型符合要求的個體種植并推廣即可；若要培育顯性純合子，則需要經過不斷自交、篩選。
3. 多倍體都是可育的嗎？
提示 多倍體有的可育，有的不可育,需要依據具體情況進行判斷，方法如下：一看染色體組的來源，如同源四倍體、同源八倍體都是可育的；異源四倍體有的不育，如普通小麥（六倍體）和黑麥（二倍體）雜交，得到的異源四倍體是不育的。二看染色體組的數量，若染色體組數是奇數，則是不育的。
基礎自測
1. 誘變育種可通過改變基因的堿基序列達到育種目的。( √ )
2. 誘變育種和多倍體育種均可形成新基因。( × )
3. 雜交育種是改良作物品質、提高農作物單位面積產量的常規方法。( √ )
4. 雜交育種只能利用已有基因的重組,按需選擇,并不能創造新的基因。( √ )
5. 二倍體生物花藥離體培養后即可得到純合子。( × )
6. 多倍體植株都可以用種子繁殖后代。( × )
7. [2019江蘇,T4C]弱小且高度不育的單倍體植株,進行加倍處理后可用于育種。( √ )
8. [2020全國卷Ⅰ,T32（2）]在誘變育種過程中，通過誘變獲得的新性狀一般不能穩定遺傳，原因是 控制新性狀的基因型一般是雜合的，若要使誘變獲得的性狀能夠穩定遺傳，需要采取的措施是通過自交篩選性狀能穩定遺傳的子代。
高考幫 研透高考 明確方向
命題點1 育種原理、方法的選擇和判斷
1. [2019北京]甲、乙是嚴重危害某二倍體觀賞植物的病害。研究者先分別獲得抗甲、乙的轉基因植株,再將二者雜交后得到 ,結合單倍體育種技術,培育出同時抗甲、乙的植物新品種。以下對相關操作及結果的敘述,錯誤的是( D )
A. 將含有目的基因和標記基因的載體導入受體細胞
B. 通過接種病原體對轉基因的植株進行抗病性鑒定
C. 調整培養基中植物激素比例獲得 花粉再生植株
D. 經花粉離體培養獲得的若干再生植株均為二倍體
[解析]基因工程的核心是基因表達載體的構建，基因表達載體包括目的基因、標記基因、啟動子、終止子等，A正確。可通過病原體接種實驗對轉基因植株進行個體水平的檢測，B正確。花粉離體培養技術就是以花粉為外植體進行的組織培養，其培養基中需要添加生長素和細胞分裂素等植物激素，且在組織培養不同階段需要調整激素的比例，C正確。抗甲、乙的植物新品種雜交后得到的 仍為二倍體植物，所以 經花粉離體培養獲得的再生植株均為單倍體，D錯誤。
命題拓展
[條件改變型]甲、乙是嚴重危害某二倍體觀賞植物的病菌。研究者發現抗甲基因、抗乙基因可分別控制合成相應的蛋白質抑制甲、乙的細胞增殖，并獲得了抗甲、乙的轉基因植株，再將二者雜交后得到 ，結合單倍體育種技術，培育出同時抗甲、乙的植物新品種。以下相關敘述正確的是( B )
A. 分別導入不同受體細胞的抗甲、抗乙基因都能有效編碼相應的蛋白質
B. 培育該植物新品種的過程利用了基因工程育種、雜交育種和單倍體育種技術
C. 該新品種的培育利用了基因重組、基因突變、染色體變異等生物學原理
D. 培育出的該植物新品種植株是四倍體，和原植物存在著明顯的生殖隔離
[解析]目的基因導入受體細胞不一定都能表達，A錯誤；該品種的培育過程利用了基因重組、染色體變異等原理，沒有利用基因突變，C錯誤；該新品種依然是二倍體，沒有證據表明其是一個新物種，D錯誤。
2. [江蘇高考，8分]研究人員在柑橘中發現一棵具有明顯早熟特性的變異株,決定以此為基礎培育早熟柑橘新品種。 請回答下列問題:
（1） 要判斷該變異株的育種價值,首先要確定它的遺傳物質是否發生了變化。
[解析]生物的可遺傳性狀是由基因控制的，培育得到的新品種，與原品種控制相關性狀的遺傳物質（基因）可能有所差異，因而可根據變異株中的遺傳物質是否發生變化來判斷變異株是否具有育種價值。
（2） 在選擇育種方法時,需要判斷該變異株的變異類型。如果變異株是個別基因的突變體,則可采用育種方法①,使早熟基因逐漸純合,培育成新品種 。 為了加快這一進程,還可以采集變異株的花藥進行處理,獲得高度純合的后代,選育成新品種2,這種方法稱為單倍體育種。
[解析]連續自交過程中早熟基因逐漸純合，培育成新品種1。可先通過花藥離體培養，再用秋水仙素處理單倍體幼苗，從而獲得高度純合的后代，這種方法屬于單倍體育種。
（3） 如果該早熟植株屬于染色體組變異株,可以推測該變異株減數分裂中染色體有多種聯會方式,由此造成不規則的染色體分離,產生染色體數目不等、生活力很低的配子,因而得不到足量的種子。 即使得到少量后代,早熟性狀也很難穩定遺傳。 這種情況下,可考慮選擇育種方法③,其不足之處是需要不斷制備組培苗,成本較高。
[解析]若是染色體組數目改變引起的變異，則在減數分裂過程中同源染色體配對會發生紊亂，不規則的染色體分離導致產生染色體數目不等、生活力低的異常配子，只有極少數配子正常，故只得到極少量的種子。育種方法③需首先經植物組織培養獲得柑橘苗，而植物組織培養技術操作復雜，成本較高。
（4） 新品種1與新品種3均具有早熟性狀,但其他性狀有差異,這是因為新品種1選育過程中基因發生了多次重組,產生的多種基因型中只有一部分在選育過程中保留下來。
[解析]育種方法①需連續自交，每次減數分裂時與早熟性狀相關的基因和與其他性狀相關的基因都會發生基因重組，產生多種基因型，經選育只有一部分基因型保留下來。植物組織培養過程中不進行減數分裂，無基因重組發生。
命題點2 育種方案的設計
3. [2020全國卷Ⅲ，10分]普通小麥是目前世界各地栽培的重要糧食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過程，如圖所示（其中 、 、 分別代表不同物種的一個染色體組，每個染色體組均含7條染色體）。在此基礎上，人們又通過雜交育種培育出許多優良品種。回答下列問題：
（1） 在普通小麥的形成過程中，雜種一是高度不育的，原因是無同源染色體，不能進行正常的減數分裂。已知普通小麥是雜種二染色體加倍形成的多倍體，普通小麥體細胞中有42條染色體。一般來說，與二倍體相比，多倍體的優點是營養物質含量高、莖稈粗壯（答出2點即可）。
[解析]雜種一 含有一粒小麥的一個染色體組（A）和斯氏麥草的一個染色體組（B），由于雜種一無同源染色體，不能進行正常的減數分裂，故其高度不育。普通小麥 有6個染色體組，結合題干信息“ 、 、 分別代表不同物種的一個染色體組，每個染色體組均含7條染色體”可知，普通小麥體細胞中有42條染色體。一般來說，與二倍體植株相比，多倍體植株莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的含量高。
（2） 若要用人工方法使植物細胞染色體加倍，可采用的方法有用秋水仙素處理（答出1點即可）。
[解析]人工誘導多倍體的方法有：用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗，低溫處理等。
（3） 現有甲、乙兩個普通小麥品種（純合體），甲的表型是抗病易倒伏，乙的表型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙為實驗材料設計實驗獲得抗病抗倒伏且穩定遺傳的新品種，請簡要寫出實驗思路。
甲、乙兩個品種雜交， 自交，選取 中既抗病又抗倒伏、且自交后代不發生性狀分離的植株。（合理即可）
[解析]若要以甲（抗病易倒伏）和乙（易感病抗倒伏）小麥純種為實驗材料，獲得抗病抗倒伏且穩定遺傳的新品種，可通過雜交育種或單倍體育種的方法來實現。
方法一： 甲（抗病易倒伏）×乙（易感病抗倒伏） 抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏 篩選出抗病抗倒伏小麥植株進行連續自交，自交后代不發生性狀分離的植株即目標植株。
方法二： 甲（抗病易倒伏）×乙（易感病抗倒伏） 單倍體幼苗 抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏 從中選擇抗病抗倒伏的小麥植株即可。
教師尊享·備課題組
1. [2021廣東]白菜型油菜 的種子可以榨取食用油（菜籽油）。為了培育高產新品種，科學家誘導該油菜未受精的卵細胞發育形成完整植株 。下列敘述錯誤的是( A )
A. 成熟葉肉細胞中含有兩個染色體組
B. 將 作為育種材料，能縮短育種年限
C. 秋水仙素處理 幼苗可以培育出純合植株
D. 自然狀態下 因配子發育異常而高度不育
[解析]據題意可知，白菜型油菜為二倍體，科學家誘導該油菜未受精的卵細胞發育形成的完整植株 為單倍體，其成熟葉肉細胞中只含有一個染色體組，A錯誤；利用單倍體育種，能明顯縮短育種年限，B正確；秋水仙素處理 單倍體幼苗可以培育出純合植株，C正確；自然狀態下， 植株細胞中沒有同源染色體，不能產生可育配子，因而高度不育，D正確。
2. [2021遼寧]被子植物的無融合生殖是指卵細胞、助細胞和珠心細胞等直接發育成胚的現象。助細胞與卵細胞染色體組成相同，珠心細胞是植物的體細胞。下列有關某二倍體被子植物無融合生殖的敘述，錯誤的是( C )
A. 由無融合生殖產生的植株有的是高度不育的
B. 由卵細胞直接發育成完整個體體現了植物細胞的全能性
C. 由助細胞無融合生殖產生的個體保持了親本的全部遺傳特性
D. 由珠心細胞無融合生殖產生的植株體細胞中有兩個染色體組
[解析]據題意可知，卵細胞和助細胞染色體組成相同，故二倍體被子植物的卵細胞和助細胞經無融合生殖產生的植株為單倍體（高度不育），而珠心細胞是植物的體細胞，此類細胞經無融合生殖產生的植株是正常的二倍體（可育），A正確；卵細胞是高度分化的細胞，其直接發育成完整個體體現了植物細胞的全能性，B正確；據題意可知，助細胞與卵細胞染色體組成相同，因此由助細胞無融合生殖產生的個體不能保持親本的全部遺傳特性，C錯誤；據題意可知，珠心細胞是植物的體細胞，故由某二倍體被子植物的珠心細胞無融合生殖產生的植株體細胞中有兩個染色體組，D正確。
3. [2021重慶，14分]2017年，我國科學家發現一個水稻抗稻瘟病的隱性突變基因 （基因 中的一個堿基 變成 ）,為水稻抗病育種提供了新的基因資源。請回答以下問題:
（1） 基因 突變為 后，組成基因的堿基數量不變。
[解析]據題干信息可知，隱性突變基因 由堿基替換導致，因此基因 突變為 后，組成基因的堿基數量不變。
（2） 基因 包含一段DNA單鏈序列 ,能與其進行分子雜交的DNA單鏈序列為 。自然界中與該序列堿基數量相同的DNA片段最多有 種。
[解析]能與 進行分子雜交的DNA單鏈序列為 。該序列中含有6個堿基，由于每個位點出現的堿基有4種可能，因此自然界中與該序列堿基數量相同的DNA片段最多有 種。
（3） 基因 影響水稻基因 的轉錄，使得酶 減少，從而表現出稻瘟病抗性。據此推測，不抗稻瘟病水稻細胞中基因 轉錄的mRNA量比抗稻瘟病水稻細胞多。
[解析]據題中信息可知，抗稻瘟病水稻細胞中酶 較少，不抗稻瘟病水稻細胞中酶 較多，推測不抗稻瘟病水稻細胞中基因 轉錄出的mRNA量比抗稻瘟病水稻細胞中的多。
（4） 現有長穗不抗稻瘟病 和短穗抗稻瘟病 兩種水稻種子，欲通過雜交育種方法選育長穗抗稻瘟病的純合水稻。請用遺傳圖解寫出簡要選育過程。
從 中選育出長穗抗稻瘟病植株不斷自交，不出現性狀分離的即為所需品種。
[解析]將長穗不抗稻瘟病水稻 與短穗抗稻瘟病水稻 雜交，得到的 為長穗不抗稻瘟病水稻 ，讓 自交，后代出現四種表型，從 中選育出長穗抗稻瘟病的水稻植株自交，不出現性狀分離的即為長穗抗稻瘟病的純合水稻。
（5） 某水稻群體中抗稻瘟病植株的基因型頻率為 ,假如該群體每增加一代，抗稻瘟病植株增加 、不抗稻瘟病植株減少 ，則第一代中，抗稻瘟病植株的基因型頻率為 （結果保留整數）。
[解析]設該水稻群體中有100株水稻，則抗稻瘟病植株有10株，不抗稻瘟病植株有90株，第一代時，抗稻瘟病植株的數量為 （株），不抗稻瘟病植株的數量為 （株），則第一代中抗稻瘟病植株的基因型頻率為 。
作業幫 練透好題 精準分層
基礎過關
一、選擇題
1. [2023豫東名校聯考]下列關于生物變異的敘述，正確的是( D )
A. 發生在體細胞中的基因突變不能遺傳給后代
B. 基因重組可能導致DNA分子中堿基序列的改變而出現新性狀
C. 染色體倒位不會改變基因的數量，也不會對個體性狀產生影響
D. 三倍體無子西瓜減數分裂時聯會紊亂導致其高度不育
[解析]體細胞中發生的基因突變，一般不會通過有性生殖遺傳給后代，但可以通過無性生殖遺傳給后代，A錯誤；基因重組不會產生新的性狀，B錯誤；染色體倒位雖不會改變基因的數量，但是會對個體性狀產生影響，C錯誤；三倍體無子西瓜的細胞含三個染色體組，進行減數分裂時聯會紊亂，產生可育配子的概率極低，所以高度不育，D正確。
2. [2023海南模擬]下列關于單倍體、二倍體和多倍體的敘述，錯誤的是( D )
A. 由受精卵發育成的生物，體細胞中有幾個染色體組就叫幾倍體
B. 由配子發育成的生物，體細胞中無論有幾個染色體組都叫單倍體
C. 單倍體一般高度不育，多倍體植株一般莖稈粗壯，果實和種子比較大
D. 多倍體植株染色體組數加倍，產生的配子數加倍，屬于有利變異
[解析]由受精卵發育成的個體，體細胞中含有幾個染色體組就是幾倍體；由配子發育成的個體，體細胞中無論含有幾個染色體組，都是單倍體，A、B正確。單倍體由配子發育而來，一般高度不育；多倍體一般莖稈粗壯，果實、種子較大，C正確。多倍體植株染色體組數加倍，產生的配子種類增加，但產生的配子數不一定加倍，也不一定屬于有利變異，D錯誤。
3. 對于低溫誘導洋蔥 染色體數目變化的實驗，正確的描述是( A )
A. 在高倍顯微鏡下觀察處于分裂中期的細胞，可見16或32條染色體
B. 為使組織中的細胞固定，應選用卡諾氏液處理洋蔥鱗片葉表皮細胞
C. 本實驗處理過程中要用體積分數為 的酒精進行沖洗
D. 洋蔥根尖經低溫誘導后，染色體數目加倍，即為四倍體
[解析]洋蔥染色體數目是16，低溫誘導染色體數目加倍后染色體數目變為32，故在高倍顯微鏡下觀察處于分裂中期的細胞，可見16或32條染色體，A正確；洋蔥鱗片葉表皮細胞已經高度分化，不再分裂，應該用洋蔥根尖作為實驗材料，B錯誤；用卡諾氏液固定后需要用體積分數為 的酒精沖洗2次，C錯誤；洋蔥根尖經低溫誘導后，部分細胞染色體數目加倍，但不能稱為四倍體，因為四倍體是指個體，而不是指細胞，D錯誤。
4. [2023上海交大附中模擬]圖中 分別表示某生物細胞中發生的變異的模式圖，下列相關敘述錯誤的是( A )
A. 圖中發生的都是染色體變異，屬于基因重組
B. 若動物發生圖a所示的變異，則可以通過顯微鏡觀察檢測
C. 圖b和圖d所示的變異沒有增加或減少細胞中基因的種類
D. 圖c所示的變異將導致染色體聯會紊亂，從而不能形成可育配子
[解析]圖中發生的都是染色體變異，但不屬于基因重組，A錯誤；圖a所示的變異為染色體多了一條，可以通過顯微鏡觀察檢測，B正確；圖b和圖d所示的變異分別為染色體片段的重復和缺失，沒有增加或減少細胞中基因的種類，C正確；圖c所示的細胞中有三個染色體組，減數分裂時染色體聯會紊亂，幾乎不能形成可育配子，D正確。
5. [2023惠州調研]養蠶業中，雄蠶的吐絲量比雌蠶高且蠶絲質量好，但大規模鑒別雌、雄蠶是非常困難的。科學研究發現，家蠶染色體上的 基因使蠶卵呈黑色，不含 基因的蠶卵呈白色。遺傳學家利用 射線處理雌蠶甲，最終獲得突變體丁，流程如圖所示（染色體未按實際大小比例畫出），由此實現多養雄蠶。下列有關敘述錯誤的是( C )
A. 用 射線處理，既可以引起基因突變也可以引起染色體結構變異
B. 使用光學顯微鏡觀察細胞中染色體形態，可區分乙、丙個體
C. ③過程中，丙與基因型為 的雄蠶雜交，子代中有 為
D. 將突變體丁與基因型為 的雄蠶雜交，可實現對子代大規模的性別鑒定
[解析]分析題圖可知，用 射線處理雌蠶甲， 基因突變成 基因，得到乙,再用 射線處理乙，常染色體上 基因所在的染色體片段轉移到 染色體上,獲得丙，經過雜交后鑒定和篩選得到丁，A正確；乙、丙的染色體形態有差異，使用光學顯微鏡觀察細胞中染色體形態，可區分乙、丙個體，B正確；丙的基因型為 （ 表示相應位置沒有 、 基因），丙與基因型為 的雄蠶雜交，子代中基因型為 的個體所占的比例為 ，C錯誤；將突變體丁 與基因型為 的雄蠶雜交，子代的基因型為 、 ，即蠶卵呈黑色的為雌蠶，蠶卵呈白色的為雄蠶，可實現對子代大規模的性別鑒定，D正確。
6. [2023南京六校調研]多倍體分為兩種，同源多倍體含有來自同一物種的多個染色體組，異源多倍體含有來自兩個或多個物種的多個染色體組。如圖列舉了兩種多倍體的形成機制（ 表示一個染色體組的染色體數），有關敘述正確的是( B )
A. 油菜為異源四倍體，體細胞中的染色體數目為19
B. 油菜可能由花椰菜與蕪菁減數分裂時產生染色體數目加倍的配子受精后形成
C. 油菜與花椰菜之間存在生殖隔離，四倍體花椰菜與花椰菜之間不存在生殖隔離
D. 油菜表達了在花椰菜和蕪菁中不表達的基因，一定發生了基因突變
[解析]分析題圖可知，油菜 是異源四倍體， 表示10條染色體的染色體組， 表示9條染色體的染色體組，則油菜體細胞中的染色體數目為38，A錯誤；花椰菜與蕪菁減數分裂時產生的染色體數目加倍的配子分別為 和 ,二者受精可產生 （油菜）,B正確；四倍體花椰菜和花椰菜雜交的后代為 ，含有三個染色體組，其進行減數分裂時染色體聯會紊亂，不可育，因此四倍體花椰菜和花椰菜之間存在生殖隔離，C錯誤；油菜表達了在花椰菜和蕪菁中不表達的基因，不一定是發生了基因突變，D錯誤。
7. [2023江西十校聯考]雞屬于 型性別決定的二倍體生物。如圖為雞的正常卵原細胞及幾種突變細胞的示意圖（僅示2號染色體和性染色體）。下列相關敘述正確的是( D )
A. 具有突變細胞Ⅰ的個體和具有正常卵原細胞的個體產生的配子種類相同
B. 三種突變細胞所發生的變異均可在光學顯微鏡下觀察到
C. 三種突變細胞所發生的變異均沒有改變細胞內基因的數量
D. 突變細胞Ⅲ的變異屬于染色體結構變異，發生于非同源染色體之間
[解析]具有正常卵原細胞的個體能形成 、 、 、 共四種配子，但具有突變細胞Ⅰ的個體只能產生 、 共兩種配子，A錯誤；染色體變異可在光學顯微鏡下觀察到，而突變細胞Ⅰ發生的變異是基因突變，不能在光學顯微鏡下觀察到，B錯誤；突變細胞Ⅰ和突變細胞Ⅲ所發生的變異均沒有改變細胞內基因的數量，但突變細胞Ⅱ發生的變異是染色體結構變異中的缺失，該變異會導致細胞內基因數量減少，C錯誤；突變細胞Ⅲ的變異發生在常染色體和性染色體之間，屬于染色體結構變異中的易位，D正確。
8. [2023蚌埠質檢]為快速培育抗除草劑的水稻 ，育種工作者用如圖所示方法進行育種。下列說法錯誤的是( D )
A. 過程①花藥離體培養的理論依據是細胞的全能性
B. 過程②用 射線照射單倍體幼苗，目的是提高幼苗的突變頻率
C. 過程③用除草劑噴灑單倍體幼苗，目的是篩選出抗除草劑的植株
D. 通過過程④和過程⑤培育出的抗除草劑植株屬于四倍體植株
[解析]花藥離體培養屬于植物組織培養的范疇，該技術運用的原理是細胞的全能性，A正確；過程②用 射線照射單倍體幼苗，目的是提高幼苗的突變頻率，B正確；過程③用除草劑噴灑單倍體幼苗，目的是篩選出抗除草劑的植株，葉片保持綠色的植株具有抗該除草劑的能力，C正確；水稻是二倍體，花藥離體培養得到的單倍體只有一個染色體組，因此通過過程④和過程⑤培育出的抗除草劑植株仍屬于二倍體植株，D錯誤。
二、非選擇題
9. [2022哈爾濱檢測，14分]如圖所示為兩種西瓜的培育過程， 分別代表不同的時期，請回答下列問題：
（1） 培育無子西瓜的育種方法為多倍體育種，依據的遺傳學原理是染色體（數目）變異。 時期需要用一定濃度的秋水仙素處理幼苗，秋水仙素能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍。圖示還有一個時期也要用到和 時期相同的處理方法，該時期是 。
[解析]題圖中培育無子西瓜的育種方法為多倍體育種，依據的遺傳學原理是染色體數目變異。 時期要獲得多倍體西瓜應用秋水仙素處理幼苗，因為其可以抑制紡錘體的形成，從而使染色體數目加倍。圖示的 時期也要用秋水仙素處理。
（2） 時期采用花藥離體培養的方法得到單倍體植株，經 、 時期的育種方法最大的優點是明顯縮短育種年限。
[解析] 時期需采用花藥離體培養的方法得到單倍體植株， 、 時期的育種方法為單倍體育種，其最大的優點是可以明顯縮短育種年限。
（3） 圖示 中發生基因重組的時期為 、 、 、 。
[解析]基因重組發生在減數分裂形成配子時，圖示 中發生基因重組的時期為 、 、 、 。
能力提升
一、選擇題
10. [2022南京模擬]為提高虹鱒（二倍體）等經濟魚類的食用價值和品質，科學家利用“冷休克法”抑制分裂末期細胞形成兩個子細胞的過程導致染色體數目加倍，從而獲得多倍體魚類。圖示為兩種獲得多倍體魚的方法。下列敘述正確的是( D )
A. 次級卵母細胞減數分裂Ⅱ的正常過程不涉及染色體數目的倍增
B. 冷休克處理抑制著絲粒的分裂，從而使染色體數目倍增
C. 多倍體魚①和多倍體魚②體細胞中的染色體組數量相同
D. 多倍體魚②進行減數分裂過程中會出現聯會紊亂的現象
[解析]次級卵母細胞在減數分裂Ⅱ后期著絲粒分裂，姐妹染色單體分離，染色體數目暫時加倍，A錯誤。冷休克處理是通過抑制紡錘體形成使染色體數目加倍的，B錯誤。受精卵在第一次有絲分裂時經冷休克形成細胞 ，進而得到多倍體魚①，該多倍體細胞內染色體數目為 ；次級卵母細胞分裂時經冷休克處理得到細胞 ，細胞 與精子結合得到細胞 ，多倍體魚②的染色體數目為 ，C錯誤。多倍體魚②的染色體數目是 ，在減數分裂過程中會出現聯會紊亂，因此高度不育，D正確。
11. [2023河南十校聯考]染色體橋是兩條染色體分別發生斷裂后具有著絲粒的殘臂相互連接而形成的雙著絲粒染色體結構。染色體橋在減數分裂過程中會在任意位置隨機斷裂，后續的分裂過程正常進行，其過程如圖所示。下列說法正確的是( A )
A. 染色體橋的隨機斷裂可能導致某些基因的結構發生改變
B. 染色體橋的隨機斷裂最可能發生在減數第二次分裂過程中
C. 染色體橋的出現會導致子代細胞發生染色體結構和數目的變異
D. 若某精原細胞染色體發生圖示過程，則其減數分裂產生的配子都含異常染色體
[解析]根據題意可知，染色體橋在減數分裂過程中會在任意位置隨機斷裂，若斷裂位置發生在基因內部，則可能導致基因的結構發生改變，A正確；根據題圖過程可知，染色體橋的斷裂導致同源染色體分開，則染色體橋的隨機斷裂最可能發生在減數第一次分裂過程中，B錯誤；染色體橋的出現會導致子代細胞發生染色體結構的變異，但染色體數目不變，C錯誤；若某精原細胞染色體發生題圖所示過程，則其減數分裂產生的配子不一定都含有異常染色體，D錯誤。
二、非選擇題
12. [2022贛州檢測，15分]某自花傳粉二倍體植物 的花色受非同源染色體上的兩對基因 、 和 、 控制，基因A對 完全顯性，基因B對 不完全顯性。已知基因 可以將白色物質轉化為紅色色素， 可以將紅色色素徹底淡化為白色， 將紅色色素不徹底淡化為粉紅色。將一株純合的紅花植株和一株白花植株 雜交產生的大量種子 用射線處理后萌發， 植株中有一株白花，其余為粉紅花。請回答下列問題：
（1） 關于 白花植株產生的原因，科研人員提出了以下幾種假說：
假說一： 種子發生了一條染色體丟失；
假說二： 種子發生了一條染色體部分片段缺失；
假說三： 種子一條染色體上的某個基因發生了突變。
① 經顯微鏡觀察， 白花植株減數分裂Ⅰ前期形成的四分體的個數為10個，可以否定假說一；
[解析]出現四分體是減數分裂Ⅰ前期的重要特征，因此用顯微鏡觀察到四分體應在 白花植株減數分裂Ⅰ前期，此植物共有20條染色體，可形成10個四分體。如果觀察到 白花植株有10個四分體，說明沒有丟失染色體；如果 種子發生了一條染色體丟失，只會觀察到9個四分體。
② 已知4種不同顏色的熒光染料可以對 、 和 、 基因進行標記。經顯微鏡觀察， 白花植株的小孢子母細胞（與動物的初級精母細胞相同）中熒光點的數目為8個，可以否定假說二。
[解析]由于減數分裂Ⅰ前的間期，染色體進行復制，其上的基因也復制，導致染色體上的基因加倍，因此用4種不同顏色的熒光染料對 、 和 、 基因進行標記，經顯微鏡觀察， 白花植株的小孢子母細胞中熒光點的數目為8個時，可以否定假說二，說明 種子沒有發生一條染色體部分片段缺失，否則熒光點的數目會小于8個。
（2） 現已確定種子萌發時某個基因發生了突變。
① 有人認為： 種子一定發生了 的隱性突變。該說法是否正確：否，原因是當發生 的顯性突變時，基因型為 的植株也開白花。
[解析] 植株的基因型為 ,而白花植株的基因型為 _或 _ ，因此， 植株中有一株白花的原因可能是發生了 的隱性突變，導致 植株的基因型由 （粉色）變為 （白色），也可能是發生了 的顯性突變，導致 的基因型由 （粉色）變為 。
② 專家認為： 種子中另一對基因發生了一次顯性突變（突變基因與 、 基因不在同一對同源染色體上），突變基因的產物可以抑制 基因的功能，但對 、 、 無影響。若假設正確， 白花植株自交，子代表型及比例為紅花:粉紅花:白花 。
[解析]據題意可知，另外一對基因與 、 基因不在同一對同源染色體上，因此這三對等位基因的遺傳遵循基因的自由組合定律。設另一對等位基因為 、 ,據題意， 種子中另一對基因發生了一次顯性突變，且突變基因的產物可以抑制 基因的功能，但對 、 、 無影響，因此 白花植株的基因型為 ,結合題意“突變基因的產物可以抑制 基因的功能，但對 、 、 無影響”可知， 白花植株自交產生的后代植株的基因型、表型及所占比例為：紅花基因型為 _ ,所占比例為 ，粉花基因型為 _ ,所占比例為 ，其余均為白花,所占比例為 ，因此若假設正確， 白花植株自交，子代表型及比例為紅花:粉紅花:白花 。
（3） 生物體的性狀是由基因與基因、基因與基因產物以及基因與環境（兩空順序可調換）相互作用、精確調控的結果，上述實驗結果可以對此提供一些依據。
[解析]生物體的性狀由多種因素調控，如基因與基因、基因與基因產物、基因與環境的相互作用，上述實驗結果也為此提供一些依據。
13. [2022山東名校模擬改編，17分]普通小麥是異源六倍體植物（細胞中染色體組兩兩來自同種植物），白粉病會引起小麥減產。篩選出抗白粉病的小麥有利于增加小麥產量。已知其每個染色體組中均有一個抗/感白粉病的基因。
（1） 研究人員在實驗室中篩選到了一株抗白粉病的小麥純合子 ，基因型為 （ 、 、 均為抗白粉病基因）。現將該小麥與感病小麥（基因型為 ）雜交， 均為感病植株， 、 、 基因的遺傳符合自由組合定律，判斷理由是這三對基因位于三對非同源染色體上。 自交， 感病個體有26種基因型，其中純合子占的比例為 。
[解析]根據題干信息“普通小麥是異源六倍體植物”和“已知其每個染色體組中均有一個抗/感白粉病的基因”可知， 、 、 分別來自不同的染色體組，位于三對非同源染色體上，因此，它們在遺傳時遵循自由組合定律。 自交產生的 有 種基因型，感病個體基因型種類數 [抗白粉病基因型 ] 。 感病個體中純合子的基因型：一顯二隱類3個，二顯一隱類3個，三顯類1個，共7個，所以感病個體中純合子的比例是 。
（2） 品系雖然能夠抗白粉病，但是種子產量較感病植株低。在研究過程中，科研人員發現了既抗白粉病又高產的 品系。 品系的兩條4號染色體缺失了部分片段。
圖1
圖2
① 為探究 品系的基因組成，科研人員選用圖1中引物1、引物2（引物2能夠與 基因結合）進行PCR，無法擴增出 基因條帶。可推測 基因在染色體上的位置是 品系的4號染色體所缺失的片段對應的位置。
[解析]利用引物 、 進行PCR，無法擴增出 基因，可能是 基因缺失，進而推測 基因在 品系的4號染色體所缺失的片段對應的位置。
② 科研人員利用 品系和 品系進行雜交實驗， 全部為抗病個體， 自交得 ,也全部為抗病個體，若 基因在染色體上的位置推測成立，則 品系的基因型是 。
[解析]結合上述分析推測出抗病 品系的基因型為 。
③ 為進一步驗證基因 在染色體上位置的推測，科研人員分別提取②中 個體、 品系植株、 品系植株的DNA作為PCR的模板，選取圖1中引物1和引物2進行擴增，結果如圖2所示，可通過產物的有無初步判斷染色體結構（電泳圖中的數字的單位是堿基對）。
理論上， 中PCR結果與1號相同的個體所占比例為 。進一步研究發現， 品系高產的原因是染色體片段缺失引起自身空間結構變化，使得空間結構變化的區段上的基因轉錄量提高，其中包括高產基因。
[解析]若 中兩條4號染色體均丟失了含有 基因的片段，則無法擴增出相應條帶。根據孟德爾遺傳定律，無法擴增出條帶的比例為 ，則能擴增出條帶的比例為 。
（3） 我國目前廣泛種植的小麥是優良品種 ，科研人員希望該品種具備抗白粉病且高產的性狀。請寫出育種思路。
將 品系植株與 進行雜交，將雜交子代進行自交，篩選抗白粉病、高產個體。將該個體與 回交，將子代進行自交，篩選抗白粉病、高產個體。多次重復上述步驟。（合理即可）
[解析]育種思路可簡化為圖解。
微專題9 構建圖像模型分析細胞分裂與可遺傳變異的關系
專題幫 聚焦重難 專項突破
題型攻略
1.細胞分裂中發生的可遺傳變異的類型
細胞分裂類型 特點 變異類型
有絲分裂 有DNA復制和染色體變化,無同源染色體分離和非同源染色體的自由組合 可能發生基因突變和染色體變異,一般不發生基因重組
減數分裂 有DNA復制、染色體互換及非同源染色體自由組合等現象 基因突變、基因重組和染色體變異
2.減數分裂與可遺傳變異
（1）減數分裂與基因突變
在減數分裂前的間期，DNA分子復制過程中，若復制出現差錯，則可能引起基因突變。基因突變可導致姐妹染色單體上含有等位基因，這種突變能通過配子傳遞給下一代，如圖所示。
（2）減數分裂與基因重組
①在減數分裂Ⅰ后期，同源染色體分離，非同源染色體自由組合而出現基因重組,如圖中 與 或 與 組合。
②在減數分裂Ⅰ的四分體時期，可因同源染色體的非姐妹染色單體間發生互換而導致基因重組，如圖中原本 與 組合， 與 組合，經互換可導致 與 組合， 與 組合。
（3）減數分裂與染色體變異
①模式圖分析
如果只有減數分裂Ⅰ中同源染色體分離異常，則所形成的配子全部異常；如果只有減數分裂Ⅱ中一個次級精母細胞分裂異常，則所形成的配子一半正常，一半異常。如圖所示：
②減數分裂異常和配子基因型的關系
親本的基因型 配子的基因型（舉例） 異常發生的時期和原因 判斷方式
（兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上） 、 、 、 減數分裂Ⅰ時 、 基因所在的同源染色體沒有分開，減數分裂Ⅱ正常 子細胞中含同源染色體，無相同子染色體
、 、 、 減數分裂Ⅰ正常,減數分裂Ⅱ時 基因所在的染色體的姐妹染色單體分離形成的子染色體移向細胞同一極 子細胞中無同源染色體，含相同子染色體
、 、 、 減數分裂Ⅰ及減數分裂Ⅱ均發生異常 子細胞中含同源染色體，含相同子染色體
（兩對等位基因位于一對同源染色體上） 、 、 、 減數分裂Ⅰ過程中發生了互換 /
題型訓練
1. [2018天津]果蠅的生物鐘基因位于 染色體上，有節律 對無節律 為顯性；體色基因位于常染色體上，灰身（A）對黑身 為顯性。在基因型為 的雄蠅減數分裂過程中，若出現一個 類型的變異細胞，有關分析正確的是( D )
A. 該細胞是初級精母細胞
B. 該細胞的核DNA數是體細胞的一半
C. 形成該細胞過程中， 和 隨姐妹染色單體分開發生了分離
D. 形成該細胞過程中，有節律基因發生了突變
[解析]雄蠅的基因型為 ，而變異細胞的基因型為 ，由于在減數第一次分裂過程中同源染色體分離會導致等位基因分離，而變異細胞中無等位基因 和 、含有兩個 且無 染色體，判斷該細胞為次級精母細胞，A錯誤；處于減數第二次分裂時期的細胞中核DNA數與體細胞的核DNA數相同，B錯誤；形成該次級精母細胞的過程中， 和 隨同源染色體在減數第一次分裂后期的分離而分離，C錯誤；次級精母細胞中應含有 或 ，但該次級精母細胞含有 ，說明在形成該細胞過程中發生了基因突變， 突變成 ，D正確。
2. [2021河北]圖中①、②和③為三個精原細胞，①和②發生了染色體變異，③為正常細胞。②減數分裂時三條同源染色體中任意兩條正常分離，另一條隨機移向一極。不考慮其他變異，下列敘述錯誤的是( C )
A. ①減數第一次分裂前期兩對同源染色體聯會
B. ②經減數分裂形成的配子有一半正常
C. ③減數第一次分裂后期非同源染色體自由組合，最終產生4種基因型配子
D. ①和②的變異類型理論上均可以在減數分裂過程中通過光學顯微鏡觀察到
[解析]①細胞中有兩對同源染色體，其在減數第一次分裂前期發生聯會，A正確；②細胞中發生的是染色體數目變異，在減數分裂時，三條同源染色體中任意兩條正常分離，另一條隨機移向一極，其經減數分裂產生配子的種類（只考慮 和 基因所在的染色體）是 和 或 和 ，因此，②經減數分裂形成的配子有一半正常，B正確；③在減數第一次分裂后期，非同源染色體自由組合，最終產生2種基因型配子，C錯誤；①為染色體結構變異，②為染色體數目變異，理論上二者均可以在減數分裂過程中通過光學顯微鏡觀察到，D正確。
3. [2022衡水中學檢測]下列對應關系錯誤的一組是( D )
選項 個體或細胞的基因型 某細胞產生的配子或后代的基因型 變異可能發生的時期 變異類型
個體基因型為 配子基因型為 、 、 、 減數分裂Ⅰ 染色體變異
個體基因型為 配子基因型為 、 、 、 減數分裂前的間期 基因突變
精原細胞基因型為 配子基因型為 、 、 、 減數分裂Ⅰ 基因重組
雙親基因型為 、 后代基因型為 父本減數分裂Ⅱ 染色體變異
[解析]個體基因型為 ，產生的配子基因型為 、 、 、 ，說明在減數分裂Ⅰ后期，含基因 的同源染色體分開后沒有分離，與 染色體移向了細胞的同一極，屬于染色體變異，A正確；個體基因型為 ，產生的配子基因型為 、 、 、 ，說明減數分裂前的間期發生了基因突變，B正確；精原細胞基因型為 ，產生的配子基因型為 、 、 、 ，說明減數分裂Ⅰ前期發生了基因重組，C正確；雙親基因型為 、 ，產生的后代基因型為 ，可能是父本減數分裂Ⅰ后期 與 沒有分離，也可能是母本減數分裂Ⅱ后期 與 沒有分離，屬于染色體變異，D錯誤。
作業幫 練透好題 精準分層
一、選擇題
1. [2022湖北]為了分析某21三體綜合征患兒的病因，對該患兒及其父母的21號染色體上的 基因 進行PCR擴增，經凝膠電泳后，結果如圖所示。關于該患兒患病原因的敘述錯誤的是( D )
A. 考慮同源染色體互換，可能是卵原細胞減數分裂Ⅰ21號染色體分離異常
B. 考慮同源染色體互換，可能是卵原細胞減數分裂Ⅱ21號染色體分離異常
C. 不考慮同源染色體互換，可能是卵原細胞減數分裂Ⅰ21號染色體分離異常
D. 不考慮同源染色體互換，可能是卵原細胞減數分裂Ⅱ21號染色體分離異常
[解析]由題圖可知，父親的兩條21號染色體所含的基因分別為A1和A4，母親的兩條21號染色體所含的基因分別為A2和A3，患兒的三條21號染色體所含的基因分別是A2、 和A4。根據患兒21號染色體上的 基因組成可知，該患兒是由一個含有A4基因的精子與一個異常的卵細胞（含有2條21號染色體，含A2、 兩種基因）結合后發育而來的，異常卵細胞的形成原因可能是減數分裂Ⅰ異常或者減數分裂Ⅱ異常。如果考慮同源染色體互換，則異常卵細胞形成的原因可能是卵原細胞在減數分裂Ⅰ后期兩條21號染色體沒有分離且減數分裂Ⅱ正常，也可能是卵原細胞在減數分裂Ⅱ后期發生互換后的21號染色體的兩條姐妹染色單體未正常分離，A、B正確。如果不考慮同源染色體互換，則異常卵細胞形成的原因只能是卵原細胞在減數分裂Ⅰ后期兩條21號染色體未正常分離，C正確、D錯誤。
2. [2023貴陽模擬]某動物的精原細胞經減數分裂后形成了某個精細胞，如圖所示，不考慮基因突變。下列推測合理的是( D )
A. 該精原細胞產生的四個精細胞有一半是正常的
B. 該精原細胞中發生了同源染色體的互換
C. 減數分裂Ⅱ過程中姐妹染色單體未分離
D. 減數分裂Ⅰ過程中可能未發生 、 基因的分離
[解析]該精原細胞的基因型為 ，經減數分裂產生的某個精細胞的基因型也為 。①若在減數分裂過程中沒有發生互換，則產生異常精細胞的原因是該精原細胞在減數分裂Ⅰ后期同源染色體未分離，減數分裂Ⅱ正常，該精原細胞產生的四個精細胞均異常。②若 基因所在的染色體片段與 基因所在的染色體片段發生了互換，則產生異常精細胞的原因可能是該精原細胞在減數分裂Ⅰ后期同源染色體未分離，減數分裂Ⅱ正常；也可能是該精原細胞的減數分裂Ⅰ正常，在減數分裂Ⅱ后期姐妹染色單體未分離。若是減數分裂Ⅰ后期同源染色體未分離，而減數分裂Ⅱ正常，則該精原細胞產生的四個精細胞均異常；若減數分裂Ⅰ正常，兩個次級精母細胞在減數分裂Ⅱ后期姐妹染色單體均未分離，則該精原細胞產生的四個精細胞均異常；若減數分裂Ⅰ正常，一個次級精母細胞分裂正常，另一個次級精母細胞在減數分裂Ⅱ后期姐妹染色單體未分離，則該精原細胞產生的四個精細胞一半正常、一半異常， 、 、 不合理， 合理。
3. [2023鞍山質檢]一只雜合長翅雄果蠅 與一只殘翅雌果蠅 雜交，一方減數分裂異常導致產生一只三體長翅雄果蠅（ 基因位于三體所在染色體上）。已知三體在減數分裂過程中，三條染色體中隨機兩條配對，剩余一條染色體隨機分配至細胞一極。為確定該三體果蠅的基因組成（不考慮基因突變），讓其與殘翅雌果蠅測交，下列說法錯誤的是( D )
A. 三體長翅雄果蠅的產生可能是精原細胞減數分裂Ⅰ異常導致的
B. 三體長翅雄果蠅的產生可能是卵原細胞減數分裂Ⅱ異常導致的
C. 如果測交后代中長翅:殘翅 ，則該三體果蠅的基因組成為
D. 如果測交后代中長翅:殘翅 ，則該三體果蠅的基因組成為
[解析]三體長翅雄果蠅可能是精原細胞減數分裂Ⅰ異常產生含 的精子或減數分裂Ⅱ異常產生含 的精子導致的，A正確；三體長翅雄果蠅可能是卵原細胞減數分裂Ⅰ異常產生含 的卵細胞或減數分裂Ⅱ異常產生含 的卵細胞導致的，B正確；如果該三體果蠅的基因組成為 ,產生的配子類型及比例是 ，與殘翅雌果蠅 測交，后代的基因型及比例為 ，則長翅:殘翅 ，C正確；如果該三體果蠅的基因組成為 ,產生的配子類型及比例是 ，與殘翅雌果蠅 測交，后代的基因型及比例為 ，則長翅:殘
翅 ，D錯誤。
二、非選擇題
4. [2023重慶檢測，14分]酵母菌 在適宜條件下通過出芽生殖繁殖后代，如果處于營養匱乏的條件下，酵母菌可以進行有性生殖，通過減數分裂產生孢子，隨后經過細胞融合重新形成酵母菌。圖甲只標注了其中一對同源染色體的行為變化。
甲
乙
（1） 減數分裂某時期，在電子顯微鏡下可觀察到有些蛋白質（簡稱 蛋白）連接同源染色體形成聯會復合體（簡稱 ），如圖乙所示，每個聯會復合體含有4個DNA分子。
[解析]減數分裂Ⅰ前期同源染色體聯會（配對），形成四分體；每個聯會復合體含有一對染色體，4個DNA分子。
（2） 某實驗室發現一種缺失 基因的突變體酵母菌。突變體將產生染色體數目異常的、活力明顯下降的孢子。科研人員對其機制進行相關研究。結果如圖甲所示，據圖分析：
① 突變型酵母菌在減數分裂Ⅰ后期，染色體行為變化特征是同源染色體未分離。
[解析]據題圖分析可知，突變型減數分裂Ⅰ后期同源染色體未分離；一個親代細胞可產生4個孢子，突變型產生的4個孢子均異常。
② 綜合上述信息，結合 蛋白推測，野生型酵母菌中 基因控制合成的蛋白質的功能是促進 蛋白降解，促進同源染色體聯會后分離。
[解析]進一步觀察發現突變型酵母菌在產生染色體異常的孢子過程中，減數分裂Ⅰ前期同源染色體聯會正常。此時，同源染色體間會形成聯會復合體 。依據題圖信息，在減數分裂過程中，同源染色體未分離，說明與野生型相比，突變型 蛋白可能在減數分裂Ⅰ時期降解慢，導致染色體行為異常；結合上述信息，推測野生型酵母菌中 基因的功能可能是促進 蛋白降解，促進同源染色體聯會后分離。
③ 為驗證上述推測，科研小組將 基因轉入突變型（填“突變型”或“野生型”）酵母菌中并使其發揮作用，最后通過檢測孢子的染色體的數目或活力（答兩點）可以達到實驗目的。
[解析]為驗證上述推測，可將 基因轉入突變型酵母菌中，通過觀察或檢測孢子中染色體的數目或檢測孢子的活力，來達到實驗目的。
（3） 科學家又發現另外一種突變情況。若酵母菌的基因型為 ,因孢子形成過程中發生了一次染色體異常分離，產生了一個基因型為 的孢子，則該異常孢子產生的原因是減數分裂Ⅱ著絲粒分裂后含有基因 的兩條染色體移向同一側；另外三個孢子的基因型是 、 、 。
[解析]若酵母菌的基因型為 ,因孢子形成過程中發生了一次染色體異常分離，產生了一個基因型為 的孢子，說明該異常發生在減數分裂Ⅱ過程中，攜帶 基因的染色體未正常分離，另外三個孢子的基因型是 、 、 。

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