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【備考2024】一輪新人教版生物學學案
第七單元　生物的變異和進化
第2講　染色體變異
考點1　染色體變異
一、染色體數目的變異
1．染色體數目變異的類型
(1)細胞內個別染色體的增加或減少。
(2)細胞內染色體數目以一套完整的非同源染色體為基數成倍地增加或成套地減少。
2．染色體組
(1)概念
在大多數生物的體細胞中，染色體都是兩兩成對的，也就是說含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱為一個染色體組。
(2)舉例
野生馬鈴薯的染色體組成(白色為熒光標記)
野生馬鈴薯體細胞中有兩個染色體組，每個染色體組包括12條形態和功能不同的非同源染色體。
3．單倍體、二倍體和多倍體
項目 單倍體 二倍體 多倍體
概念 體細胞中的染色體數目與本物種配子染色體數目相同的個體 體細胞中含有兩個染色體組的個體 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(通常是) 受精卵(通常是)
植株特點 ①植株弱小 ②高度不育 正常可育 ①莖稈粗壯 ②葉片、果實和種子較大 ③營養物質含量都有所增加
體細胞染色體組數 ≥1 2 ≥3
三倍體和四倍體形成過程
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 秋水仙素處理單倍體幼苗(只含有一個染色體組) 秋水仙素處理萌發的種子或幼苗
二、染色體結構的變異
1．變異類型、圖解及實例(連線)
提示：①—c—Ⅰ　②—d—Ⅱ　③—a—Ⅳ　④—b—Ⅲ
2．結果：使排列在染色體上的基因數目或排列順序發生改變，導致性狀的變異。
3．對生物體的影響：大多數對生物體是不利的，有的甚至會導致生物體死亡。
1．人工種植的香蕉，大多是三倍體，依靠無性生殖來繁殖后代。目前，香蕉的種植面臨香蕉枯萎病的威脅，感染了病菌的香蕉大面積減產，甚至絕收。有人說，三倍體香蕉正在走向絕滅。你怎樣看待這個問題？說出你的理由。(必修2　P98“復習與提高”)
提示：三倍體香蕉只能靠無性生殖來繁殖后代。與有性生殖相比，無性生殖幾乎不產生新的變異。當環境改變時，如有病菌侵染時，三倍體香蕉由于不能適應新的環境而面臨滅絕的風險。
2．果蠅的缺刻翅是由于一條X染色體上發生了片段缺失所致，你認為最簡單的驗證方法是什么？(必修2　P90“圖5－7”)
提示：在顯微鏡下觀察親代缺刻翅雌果蠅體細胞內兩條X染色體的形態大小
1．DNA分子中發生三個堿基的缺失不會導致染色體結構變異。 (√)
2．染色體易位不改變基因數量，對個體性狀不會產生影響。 (×)
提示：染色體易位可能對當代生物體不產生影響，也可能產生影響，且染色體變異大多對生物體是不利的。
3．非同源染色體某片段移接，僅發生在減數分裂過程中。 (×)
提示：非同源染色體某片段的移接，可以發生在減數分裂或有絲分裂過程中。
4．體細胞中含有三個染色體組的生物體一定是三倍體。 (×)
提示：若該個體是由配子發育來的，則為單倍體。
5．單倍體一定是不育的。 (×)
提示：若單倍體體細胞中含有奇數個染色體組一般不可育，有偶數個染色體組一般可育。
1．三倍體不育的原因是_______________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：三倍體的原始生殖細胞中有三個染色體組，減數分裂時出現聯會紊亂，因此不能形成可育的配子
2．若兩個含有兩個染色體組的配子結合，發育的個體的體細胞中含有四個染色體組，即此個體為四倍體，四倍體形成的原因還有_________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：若二倍體在種子萌發或幼苗時期受某種因素影響，體細胞在進行有絲分裂時，染色體只復制未分離，也會形成四倍體
1．染色體結構變異與基因突變的比較
項目 染色體結構變異 基因突變
本質 染色體片段的缺失、重復、易位或倒位 堿基的替換、增添或缺失
發生變化的基因的數目 1個或多個 1個
變異水平 細胞 分子
光鏡檢測 可見 不可見
2．易位與互換的比較
項目 染色體易位 互換
圖解
區別 發生于非同源染色體之間 發生于同源染色體的非姐妹染色單體之間
屬于染色體結構變異 屬于基因重組
可在顯微鏡下觀察到 在顯微鏡下觀察不到
1．有人選取豌豆的高莖與矮莖雜交得子一代，子一代全為高莖。子一代自交得子二代，子二代出現了性狀分離，但分離比并不是預期的3∶1，而是出現了高莖∶矮莖＝35∶1。試分析產生這一現象的可能原因，并設計一個實驗方案加以證明。
提示：假設相關基因用D、d表示。子一代自交后代出現高莖∶矮莖＝35∶1的原因可能是染色體加倍形成了四倍體DDdd，DDdd減數分裂產生三種配子DD∶Dd∶dd＝1∶4∶1。讓子一代與矮莖豌豆測交，若后代出現高莖∶矮莖＝5∶1，則說明子一代是四倍體DDdd。
2．單體是染色體變異的一種特殊類型。單體比正常個體少一條染色體，用(2n－1)表示(例如：若1號染色體任意一條染色體缺少則稱為該植物的1號單體，依次類推)。某自花受粉植物(2n＝16)最多有多少種單體？若這些單體可以產生配子，并能用于雜交，則可用于基因的染色體定位。某育種專家在該植物培育過程中偶然發現一個隱性純合突變個體，請設計實驗來判斷該隱性突變基因位于第幾號染色體上。
提示：8種；讓隱性突變個體分別與各種單體雜交，若某種單體的子代中出現隱性突變類型，則該隱性基因在相應的染色體上。
考查染色體組、單倍體和多倍體
1．(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(　　)
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
C　[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選項正確；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選項正確；雌雄同體的高等植物如水稻、豌豆等沒有性染色體，C選項錯誤。]
2．下列關于單倍體、二倍體和多倍體的敘述，錯誤的是(　　)
A．單倍體不一定含一個染色體組，含一個染色體組的個體是單倍體
B．多倍體植株常常是莖稈粗壯，果實和種子較大且都可用種子繁殖后代的個體
C．三倍體因減數分裂時出現聯會紊亂，故不能形成可育的配子
D．可采用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗的方法人工誘導獲得多倍體
B　[多倍體植株的莖稈粗壯，果實和種子較大，營養物質含量多，但含有奇數個染色體組的多倍體，由于聯會紊亂，不能產生正常配子，故沒有種子，B錯誤。]
考查單體和三體
3．某大豆突變株表現為黃葉，其基因組成為rr。為進行R/r基因的染色體定位，用該突變株作父本，與不同的三體(2n＋1)綠葉純合子植株雜交，選擇F1中的三體與黃葉植株雜交得F2，下表為部分研究結果。以下敘述錯誤的是(　　)
母體 F2表型及數量
黃葉 綠葉
9 三體 21 110
10 三體 115 120
A．F1中三體的概率是1/2
B．可用顯微觀察法初步鑒定三體
C．突變株基因r位于10號染色體上
D．三體綠葉純合子的基因型為RRR或RR
C　[假設R/r基因位于某號染色體上，用該突變株(rr)作父本，與三體綠葉純合子(RRR)植株雜交，F1為1/2Rr、1/2RRr，選擇F1中的三體(RRr)與黃葉植株(rr)雜交得F2，F2為Rr∶Rrr∶RRr∶rr＝2∶2∶1∶1，即綠葉∶黃葉＝5∶1。根據表格分析可知，由于該突變株與9 三體綠葉純合子植株雜交，F2中綠葉∶黃葉≈5∶1，該突變株與10 三體綠葉純合子植株雜交，F2中綠葉∶黃葉≈1∶1，所以R/r基因位于9號染色體上。根據分析可知，F1中三體的概率是1/2，A正確；三體屬于染色體數目變異，可用顯微觀察法初步鑒定三體，B正確；突變株基因r位于9號染色體上，C錯誤；若R/r基因位于與形成三體有關的染色體上，則三體綠葉純合子的基因型為RRR，若R/r基因位于與形成三體無關的染色體上，則三體綠葉純合子的基因型為RR，D正確。]
4．(2022·湖北武漢調研)某二倍體植物花的顏色與顯性基因A的數量相關，含有3、2、1、0個A基因的植株的花色分別為深紅色、紅色、淺紅色、白色。該植物種群有6號染色體缺失1條的單體植株和增添1條的三體植株，單體植株不含6號染色體的花粉敗育。用淺紅色的單體植株作父本，紅色三體植株作母本進行雜交，觀察F1的表型。下列判斷正確的是(　　)
A．上述單體植株的成因可能是其父本減數分裂異常
B．三體植株與正常植株相比，染色體組的數目增加
C．若A基因位于6號染色體，則F1不會出現白色花植株
D．若A基因不位于6號染色體，則F1會出現深紅色花植株
C　[單體植株不含6號染色體的花粉敗育，單體植株少1條染色體，不可能是其父本減數分裂異常產生少1條染色體的雄配子，A錯誤；染色體組是二倍體配子中的染色體組成，三體植株只是多一條染色體，染色體組的數量沒有增加，B錯誤；若A基因位于6號染色體，用淺紅色的單體植株(A)作父本，只能產生A的雄配子，與紅色三體植株(AAa)作母本進行雜交，不會產生aa即白花的后代，C正確；若A基因不位于6號染色體，用淺紅色的單體植株(Aa)作父本，紅色三體植株(AA)作母本進行雜交，母本產生的雌配子為A，則F1不會出現深紅色花植株(AAA)，D錯誤。]
考查染色體結構變異
5．(2022·山東濟寧鄒城期中)某表型正常的女性個體，其斷裂的5號染色體片段與8號染色體連接，減數分裂過程中兩對染色體發生如圖所示的聯會現象，據圖分析，下列相關敘述錯誤的是(　　)
5號染色體　　　　8號染色體
A．該變異類型屬于染色體結構變異
B．該變異一般不會導致細胞內基因數量的變化
C．若染色體隨機兩兩分離(不考慮同源染色體的互換)，該卵原細胞可能產生6種卵細胞
D．觀察該變異的染色體，最好選擇減數分裂Ⅰ前期的細胞
C　[該個體是由于5號染色體的某個片段移接到了8號染色體，屬于染色體結構變異中的易位，A正確；易位一般不會造成基因數量的變化，但會改變基因的排列順序，B正確；一個卵原細胞經過減數分裂只能形成1個卵細胞和3個極體，因此該卵原細胞只能產生1種卵細胞，C錯誤；該變異的染色體在減數分裂Ⅰ前期同源染色體聯會時會出現異常聯會，出現特殊的可觀察的結構，因此觀察該變異的染色體，最好選擇減數分裂Ⅰ前期的細胞，D正確。]
6．(2023·江蘇百校聯考)某女子的體細胞中一條14號染色體和一條21號染色體連接形成一條異常染色體，不含重要基因的短片段在細胞分裂中丟失(如圖甲所示)，導致該女子的14號染色體和21號染色體在減數分裂時會發生異常聯會(如圖乙所示)。配對的三條染色體中任意配對的兩條染色體分離時，另一條染色體隨機移向細胞任意一極。下列判斷不正確的是(　　)
圖甲　　　　　　　　圖乙
A．該變異類型可通過顯微鏡觀察到
B．該女子與正常男性結婚所生后代染色體數目正常的概率為1/3
C．該女子體細胞中最多有90條染色體且表型可能正常
D．該女子與正常男子婚配仍然有生育21三體綜合征患兒的風險
B　[由圖可知，該變異類型屬于染色體變異，該變異類型可通過顯微鏡觀察到，A正確；該女子減數分裂時同源染色體發生分離，非同源染色體自由組合，應該產生僅具有異常染色體、同時具有14號染色體和21號染色體(受精后子代染色體數目正常)、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號染色體共6種生殖細胞，與正常男性結婚所生后代染色體數目正常的概率為1/6，B錯誤；由圖甲可知，一條14號染色體和一條21號染色體相互連接時，不含重要基因的短片段在細胞分裂中丟失，從而使染色體數目減少，故該女子體細胞中染色體數為45條，但表型可能正常，且處于有絲分裂后期時，細胞中最多有90條染色體，C正確；該女子可以產生異常染色體＋21號染色體的配子，因此與正常男子婚配，有生出21三體綜合征患兒的風險，D正確。]
考點2　(探究·實踐)低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
1．選材時應選用能進行分裂的分生組織細胞，否則不會出現染色體數目加倍的情況。
2．顯微鏡下觀察到的細胞是已被鹽酸殺死的細胞。
3．觀察時不是所有細胞中染色體均已加倍，只有少部分細胞實現“染色體加倍”，大部分細胞仍為二倍體的分裂狀況。
4．對染色體進行染色用堿性染料，常見堿性染料包括甲紫溶液、醋酸洋紅液。
1．下列有關“低溫誘導植物細胞染色體數目的變化”實驗的分析，錯誤的是 (　　)
A．有利于細胞分散開來的兩個關鍵步驟是解離和壓片
B．視野中染色體數目已加倍的細胞占多數
C．用卡諾氏液浸泡洋蔥根尖的目的是固定細胞的形態
D．染色體數目變化的原理是低溫抑制了紡錘體的形成
B　[解離和壓片是有利于細胞分散開來的兩個關鍵步驟，A正確；低溫誘導染色體數目加倍的原理是低溫可抑制有絲分裂前期紡錘體的形成從而使染色體數目加倍，而大多數細胞是處于分裂間期的，因此視野中染色體數目已加倍的細胞占少數，B錯誤、D正確；用卡諾氏液浸泡洋蔥根尖的目的是固定細胞的形態，C正確。]
2．低溫誘導植物細胞染色體數目變化的實驗，以下相關敘述正確的是 (　　)
A．在低倍鏡視野中既有正常的二倍體細胞，也有染色體數目發生改變的細胞
B．洋蔥根尖在冰箱的低溫室內誘導48 h，可抑制細胞分裂中染色體的著絲粒分裂
C．用卡諾氏液固定細胞的形態后，用甲紫溶液對染色體染色
D．低溫處理洋蔥根尖分生組織細胞，起作用的時期是細胞有絲分裂中期
A　[低溫能抑制細胞有絲分裂前期紡錘體的形成，使細胞染色體數目加倍，又因大多數細胞處于分裂前的間期，故多數細胞染色體數未加倍，少數細胞的染色體數目加倍，所以在低倍鏡視野中既有正常的二倍體細胞，也有染色體數目加倍的細胞，A正確、D錯誤；低溫能夠抑制紡錘體的形成，但不影響著絲粒分裂，B錯誤；用甲紫溶液染色前，需要用95%酒精沖洗卡諾氏液，然后再解離、漂洗，C錯誤。]
考點3　生物育種的原理及應用
一、單倍體育種
1．原理：染色體(數目)變異。
2．過程
3．優點：明顯縮短育種年限，所得個體均為純合子。
4．缺點：技術復雜。
二、多倍體育種
1．原理：染色體(數目)變異。
2．方法：用秋水仙素或低溫處理。
3．處理材料：萌發的種子或幼苗。
4．過程
5．實例：三倍體無子西瓜
(1)兩次傳粉
(2)用秋水仙素處理幼苗后，分生組織分裂產生的莖、葉、花染色體數目加倍，而未經處理部分(如根部細胞)的染色體數不變。
(3)三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜在減數分裂過程中，由于染色體聯會紊亂，不能產生正常配子。
三、雜交育種
1．原理：基因重組。
2．過程
(1)培育雜合子品種
選取符合要求的純種雙親雜交(♀×)→F1(即為所需品種)。
(2)培育隱性純合子品種
選取符合要求的雙親雜交(♀×)→F1F2→選出表型符合要求的個體種植并推廣。
(3)培育顯性純合子品種
①植物：選擇具有不同優良性狀的親本雜交，獲得F1→F1自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型，自交至不發生性狀分離為止。
②動物：選擇具有不同優良性狀的親本雜交，獲得F1→F1雌雄個體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交，選擇后代不發生性狀分離的F2個體。
3．優點：操作簡便，可以把多個品種的優良性狀集中在一起。
4．缺點：獲得新品種的周期長。
四、誘變育種
1．原理：基因突變。
2．過程
3．優點
(1)可以提高突變頻率，在較短時間內獲得更多的優良變異類型。
(2)大幅度地改良某些性狀。
4．缺點：有利變異個體往往不多，需要處理大量材料。
1．單倍體育種和多倍體育種都需用秋水仙素處理，前者操作對象是___________；后者操作對象為_______________。(必修2　P88“文字信息”)
提示：單倍體幼苗　正常的幼苗或萌發期的種子
2．三倍體西瓜一般不能產生種子，但有時也可以看到三倍體西瓜中有少量發育不成熟的種子，為什么？(必修2　P91“拓展應用”)
提示：三倍體植株一般不能進行正常的減數分裂形成正常的生殖細胞，因而不能產生種子，而果實能正常發育。但三倍體植株的果實中絕不是一顆種子都沒有，其原因是在進行減數分裂時，有可能形成正常的生殖細胞，產生正常的受精卵，形成種子，但比例極低。
1．抗病植株連續自交若干代，純合抗病植株的比例逐代降低。 (×)
提示：雜合子連續自交，雜合子比例逐漸下降，純合子比例逐漸增加。
2．通過花藥離體培養可獲得抗銹病高產小麥新品種。 (×)
提示：花藥離體培養得到的單倍體植株往往高度不育，需要用秋水仙素處理誘導使其染色體加倍。
3．誘變育種和雜交育種均可形成新基因。 (×)
提示：雜交育種不產生新基因，只出現新的基因型。
4．誘變育種可通過改變基因的結構達到育種的目的。 (√)
5．通過誘導多倍體的方法可克服遠緣雜交不育，培育出作物新類型。
(√)
6．抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組可獲得抗蟲矮稈小麥。 (√)
1．單倍體育種能縮短育種年限，原因是________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：采用花藥離體培養獲得的單倍體植株，經人工誘導染色體數目加倍后，植株細胞內每對染色體上成對的基因一般是純合的，自交后代不會發生性狀分離
2．許多蔬菜的單倍體只有一個染色體組，在誘變育種中易篩選出突變性狀，其原因是_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：只含有一個染色體組的單倍體中不存在等位基因，一旦突變就會在性狀上直接表現，隱性基因可直接表達，有利于突變體的篩選
育種方法的比較
(1)誘變育種與雜交育種
(2)單倍體育種與多倍體育種
1．在相同條件下，蘆筍雄株比雌株產量高，且壽命較長。蘆筍性別由5號染色體上的M位點控制，雌株基因型為mm，雄株基因型為MM或Mm。現有若干基因型為Mm的蘆筍植株，請你設計一方案(用遺傳圖解和必要的文字表示)，盡快培育出純合雄株蘆筍。
提示：
2．生產中使用的某植物品種都是具有優良性狀的雜合子(雜種優勢)，且該植物的穗大(A)對穗小(a)為顯性，黃粒(B)對白粒(b)為顯性。請利用現有的穗大白粒和穗小黃粒品種(基因型未知)設計一個快速的育種方案，以實現長期培育穗大黃粒(AaBb)優良品種的目的。
提示：(1)分別種植穗大白粒、穗小黃粒植株、性成熟后，分別取其花藥離體培養至單倍體幼苗，然后用秋水仙素處理得到二倍體純合子，分別自交，選擇穗大白粒(AAbb)、穗小黃粒(aaBB)分別留種。(2)分別種植穗大白粒(AAbb)、穗小黃粒(aaBB)的植株，選擇其中的一部分植株進行雜交，獲得穗大黃粒(AaBb)的雜合子品種。(3)其余另一部分植株進行自交，獲得穗大白粒(AAbb)、穗小黃粒(aaBB)分別留種。
考查育種的方法和原理
1．(2023·北京石景山期末)白菜型油菜(2n＝20)的種子可以榨取食用油。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。下列敘述不正確的是(　　)
A．該植株成熟葉肉細胞中含有兩個染色體組
B．將該植株作為育種材料，能縮短育種年限
C．秋水仙素處理該植株幼苗可以培育出純合植株
D．自然狀態下該植株無法形成正常配子而高度不育
A　[白菜型油菜是二倍體植株，則其卵細胞中含有1個染色體組。因此誘導未受精的卵細胞發育形成的完整植株屬于單倍體，其成熟葉肉細胞中含有1個染色體組，A錯誤；將該植株作為育種材料，誘導其染色體加倍，進行單倍體育種，能縮短育種年限，B正確；秋水仙素處理該植株幼苗，使染色體數目加倍，可以培育出純合植株，C正確；該植株無同源染色體，自然狀態下不能形成正常配子而高度不育，D正確。]
2．(2022·廣東惠州調研)博羅航天育種示范基地借助航天育種農產品及博羅縣眾多的名優農產品，致力于打造廣東地區獨特的集航天育種高科技生態觀光農業、休閑度假、科普教育、餐飲娛樂等功能于一體的現代生態農業旅游新的觀光點。下列說法錯誤的是(　　)
A．太空特殊環境下可能誘導發生染色體變異
B．太空特殊環境下可能誘導發生基因突變
C．航天育種技術能快速培育農作物優良新品種
D．目的性強，能按照人們的意愿獲得人們預期的新品種
D　[太空環境作用下，利用輻射或微重力等環境因素導致的可遺傳變異，有基因突變、染色體變異等多種類型，A、B正確；太空環境作用下，大大提高變異的頻率，生物可成為一種新的品種，故航天育種技術能快速培育農作物優良新品種，C正確；太空環境誘導下產生的突變是不定向的，因此未必能按照人們的意愿獲得人們預期的新品種，D錯誤。]
3．(2022·廣東韶關檢測)普通小麥是目前世界各地普遍栽培的糧食作物，其培育過程如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
注：A、B、D分別代表不同物種的一個染色體組。
A．一粒小麥和斯氏麥草之間存在生殖隔離
B．雜種一無同源染色體，不可育，屬于單倍體
C．用秋水仙素處理雜種二的幼苗可以得到普通小麥
D．與雜種二相比，普通小麥莖稈粗壯，葉片和種子比較大
B　[一粒小麥和斯氏麥草之間形成的雜種一(AB)中不含同源染色體，不能形成正常配子，是不可育的個體，因此他們之間存在生殖隔離，A正確；雜種一無同源染色體，不可育，但含有2個染色體組，是由受精卵發育形成的，屬于二倍體，B錯誤；秋水仙素能抑制紡錘體的形成，導致染色體數目加倍，用秋水仙素處理雜種二的幼苗，可以得到可育的六倍體普通小麥，C正確；多倍體植株的特征一般是莖粗、葉大、花大、果實大，但往往生長慢、矮生、成熟也較遲，多倍體的植株中糖類和蛋白質等營養物質的含量都有所增加；雜種二是三倍體，普通小麥是六倍體，因此與雜種二相比，普通小麥莖稈粗壯，葉片和種子比較大，D正確。]
考查育種方案的設計
4．(2022·廣東惠州調研)水稻是二倍體一年生植物，體細胞核內含12對同源染色體，開兩性花，可自花受粉亦可異花受粉。但有一種突變體水稻其兩性花內花粉敗育(雌配子的產生不受影響)，稱雄性不育，由細胞質基因S/N(S為雄性不育基因，N為雄性可育基因)和細胞核基因R/r(r為雄性不育基因，R為雄性可育基因，R對r為完全顯性)共同決定。只有當細胞核和細胞質基因均為雄性不育基因時才表現為雄性不育，即S(rr)為雄性不育。
(1)袁隆平院士和他的助手在海南發現了幾株野生的雄性不育水稻后，水稻雜交育種進入快車道，原因是：這種水稻只能作________(填“父”或“母”)本，與其他水稻雜交時可以避免________的煩瑣工作。
(2)細胞質基因S/N分布在線粒體或葉綠體的環狀DNA分子上，其隨________(填“雌”或“雄”)性生殖細胞遺傳到下一代，________(填“遵循”或“不遵循”)孟德爾遺傳定律。
(3)S(rr)雄性不育植株非常寶貴，如何通過雜交大量快速穩定地繁殖它呢？請設計一個簡單的生產育種方案[供選材料有基因型為N(RR)、N(rr)、S(rr)三種純種種子]。
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[解析]　(1)結合題意可知，雄性不育植株的花粉敗育，但雌配子的產生不受影響，故雜交時只能用作母本；因其花粉不育，不能產生正常受精的雄配子，故與其他水稻雜交時可以避免去雄的煩瑣工作。
(2)結合題意分析可知，N、S屬于細胞質基因，其在遺傳過程中遵循細胞質基因的遺傳特點，即隨雌性(母本)生殖細胞遺傳到下一代；孟德爾遺傳定律適用于真核生物有性生殖的細胞核遺傳，而N、S基因是線粒體或葉綠體基因，不屬于核基因，故不遵循孟德爾遺傳定律。
(3)結合題意可知，為了大量快速穩定地繁殖雄性不育植株，即S(rr)個體，可以每年選擇雄性不育植株S(rr)作母本，與基因型為N(rr)的植株雜交，這樣得到的全部后代都為S(rr)。
[答案]　(1)母　去雄　(2)雌　不遵循　(3)每年選擇雄性不育植株S(rr)作母本與基因型為N(rr)的植株雜交
5．(2022·河北九師聯盟)研究發現，家蠶蠶卵顏色受常染色體上一對等位基因的控制，蠶卵黑色對白色為顯性(B/b)。雄蠶比雌蠶吐絲多且蠶絲質量好。為實現大規模養殖雄蠶并達到優質高產的目的，科研人員用X射線處理雌蠶甲，最終獲得突變體丁，主要育種流程如下圖。回答下列問題：
甲　　　乙　　　　丙　　　　　丁
(1)過程①的變異類型是________，該變異具有____________________________________________(答兩點)等特點。
(2)過程②發生的變異會導致基因在染色體上的________發生改變。若經X射線處理后，基因B所在的染色體片段易位到Z染色體上，則得到的突變體是否符合需要？________，原因是____________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)請說明如何利用丁蠶作種蠶進行雜交育種，達到后代只養殖雄蠶的育種目標？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)過程①的變異類型是基因突變，該變異具有普遍性、隨機性、低頻性、不定向性、多害少利性、自發性等特點。(2)過程②發生的變異會導致基因在染色體上的數量發生改變，其中常染色體上的基因數量減少，W染色體上的基因數量增多；基因B所在的染色體片段易位到Z染色體上，則得到的突變體還不符合需要，因為雌雄蠶均含有Z染色體，則無法直接根據蠶卵顏色區分雌蠶和雄蠶。(3)讓丁蠶與基因型為bbZZ(正常白色)的雄蠶雜交，去除黑色蠶卵(含W為雌蠶)，保留白色蠶卵(不含W，為雄蠶)。
[答案]　(1)基因突變　普遍性、隨機性、低頻性、不定向性、多害少利性　(2)數量　不符合　雌雄蠶均含有Z染色體，則無法直接根據蠶卵顏色區分雌蠶和雄蠶　(3)讓丁蠶與基因型為bbZZ(正常白色)的雄蠶雜交，去除黑色蠶卵，保留白色蠶卵
1．核心概念
(1)(必修2 P87)染色體變異：體細胞或生殖細胞內染色體數目或結構的變化。
(2)(必修2 P87)染色體組：在大多數生物的體細胞中，染色體都是兩兩成對的，也就是說含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱為一個染色體組。
(3)(必修2 P88)單倍體：體細胞中的染色體數目與本物種配子染色體數目相同的個體。
(4)(必修2 P88)四倍體：如果兩個含有兩個染色體組的配子結合，發育成的個體的體細胞中就會有四個染色體組。
2．結論語句
(1)(必修2 P88)三倍體因為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。　(2)(必修2 P88)當秋水仙素作用于正在分裂的細胞時，能夠抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞的兩極，從而引起細胞內染色體數目加倍。
(3)(必修2 P89)單倍體育種的優點：明顯縮短育種年限，所得的個體均為純合子。
1．(2022·湖南選擇性考試)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＝1∶1∶1∶1。該個體最可能發生了下列哪種染色體結構變異(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　　　D
C　[染色體結構變異包括4種類型：缺失、重復、易位和倒位。分析選項可知，A屬于缺失、B屬于重復、C屬于易位、D屬于倒位。分析題意可知，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，兩對等位基因為連鎖關系，正常情況下，測交結果只能出現兩種表型，但題干中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＝1∶1∶1∶1，類似于基因自由組合定律的結果，推測該個體可產生四種數目相等的配子，且控制兩對性狀的基因遵循自由組合定律，即兩對等位基因被易位到兩條非同源染色體上，C正確。]
2．(2022·山東等級考)家蠅Y染色體由于某種影響斷成兩段，含s基因的小片段移接到常染色體獲得XY′個體，不含s基因的大片段丟失。含s基因的家蠅發育為雄性，只含一條X染色體的雌蠅胚胎致死，其他均可存活且繁殖力相同。M、m是控制家蠅體色的基因，灰色基因M對黑色基因m為完全顯性。如圖所示的兩親本雜交獲得F1，從F1開始逐代隨機交配獲得Fn。不考慮交換和其他突變，關于F1至Fn，下列說法錯誤的是(　　)
雌性親本(XX)　　雄性親本(XY′)
A．所有個體均可由體色判斷性別
B．各代均無基因型為MM的個體
C．雄性個體中XY′所占比例逐代降低
D．雌性個體所占比例逐代降低
D　[含有M基因的個體同時含有s基因，即雄性個體均表現為灰色，雌性個體不會含有M基因，只含有m基因，故表現為黑色，因此所有個體均可由體色判斷性別，A正確。含有Ms基因的個體表現為雄性，基因型為MsMs的個體需要親本均含有Ms基因，而兩個雄性個體不能雜交，B正確。親本雌性個體產生的配子為mX，雄性親本產生的配子為XMs、MsO、Xm、mO，子一代中只含一條X染色體的雌蠅胚胎致死，雄性個體為1/3XXY′(XXMsm)、1/3XY′(XMsm)，雌蠅個體為1/3XXmm，把性染色體和常染色體分開考慮，只考慮性染色體，子一代雄性個體產生的配子種類及比例為3/4X、1/4O，雌性個體產生的配子含有X，子二代中3/4XX、1/4XO；只考慮常染色體，子二代中1/2Msm、1/2mm，1/8mmXO致死，XXmm表現為雌性，所占比例為3/7，雄性個體3/7XXY′(XXMsm)、1/7XY′(XMsm)，即雄性個體中XY′所占比例由1/2降到1/4，逐代降低，雌性個體所占比例由1/3變為3/7，逐代升高，C正確，D錯誤。]
3．(2021·廣東選擇性考試)人類(2n＝46)14號與21號染色體二者的長臂在著絲粒處融合形成14/21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)，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(　　)
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)
C　[14/21平衡易位染色體是通過染色體易位形成的，屬于染色體變異，可通過顯微鏡觀察染色體形態觀察14/21平衡易位染色體，而有絲分裂中期染色體形態固定，故觀察平衡易位染色體也可選擇有絲分裂中期細胞，A正確；由題干信息可知，14/21平衡易位染色體由14號和21號兩條染色體融合成一條染色體，故男性攜帶者的初級精母細胞含有45條染色體，B正確；由于存在14/21平衡易位染色體，該女性卵母細胞中含有45條染色體，經過減數分裂該女性攜帶者的卵子最多含23種形態不同的染色體，C錯誤；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)分別是①含有14、21號染色體的正常卵細胞、②含有14/21平衡易位染色體的卵細胞、③含有14/21平衡易位染色體和21號染色體的卵細胞、④含有14號染色體的卵細胞、⑤含有14/21平衡易位染色體和14號染色體的卵細胞、⑥含有21號染色體的卵細胞，D正確。]
4．(2022·河北選擇性考試)藍粒小麥是小麥(2n＝42)與其近緣種長穗偃麥草雜交得到的。其細胞中來自長穗偃麥草的一對4號染色體(均帶有藍色素基因E)代換了小麥的一對4號染色體。小麥5號染色體上的h基因純合時，可誘導來自小麥的4號染色體和來自長穗偃麥草的4號染色體配對并發生交換。某雄性不育小麥的不育基因T與等位可育基因t位于4號染色體上。為培育藍粒和不育兩性狀不分離的小麥，研究人員設計了如下圖所示的雜交實驗。回答下列問題：
(1)親本不育小麥的基因型是________，F1中可育株和不育株的比例是________。
(2)F2與小麥(hh)雜交的目的是__________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)F2藍粒不育株在減數分裂時理論上能形成________個正常的四分體。如果減數分裂過程中同源染色體正常分離，來自小麥和長穗偃麥草的4號染色體隨機分配，最終能產生________種配子(僅考慮T/t、E基因)。F3中基因型為hh的藍粒不育株占比是________。
(4)F3藍粒不育株體細胞中有________條染色體，屬于染色體________變異。
(5)F4藍粒不育株和小麥(HH)雜交后單株留種形成一個株系。若株系中出現：
①藍粒可育∶藍粒不育∶非藍粒可育∶非藍粒不育＝1∶1∶1∶1，說明：______________________________________；
②藍粒不育∶非藍粒可育＝1∶1，說明：__________________________________
_____________________________________________________________________。
符合育種要求的是________(填“①”或“②”)。
[解析]　(1)分析題意，親本雄性不育小麥(HH)的不育基因T與等位可育基因t位于4號染色體上，所以其基因型為TtHH，親本小麥(hh)的基因型為tthh，故F1中可育株(TtHh)∶不育株(ttHh)＝1∶1。(2)F2中的藍粒不育株的基因型及比例為1/2TEHH、1/2TEHh，其中T基因和E基因分別來自小麥的和長穗偃麥草的4號染色體，而h基因純合后，可誘導來自小麥的和來自長穗偃麥草的4號染色體配對并發生交換，使得T基因和E基因可以位于同一條姐妹染色單體上，從而獲得藍粒和不育兩性狀不分離的個體。(3)分析題意和題圖可推知，藍粒小麥的染色體條數是42，而F2中的藍粒不育株的4號染色體1條來自小麥，1條來自長穗偃麥草，其余染色體(42－1－1＝40)均來自小麥，為同源染色體，故其減數分裂時理論上能形成20個正常的四分體；不同來源的4號染色體在減數分裂中隨機分配，僅考慮T/t、E基因，若兩條4號染色體移向一極，則同時產生基因型為TE和О(兩基因均沒有)的兩種配子，若兩條4號染色體移向兩極，則產生基因型為T和E的兩種配子，則F2中的藍粒不育株共產生4種配子；F3中的藍粒不育株產生TE配子的概率為1/4，產生h配子的概率是1/4，則F3中基因型為hh的藍粒不育株占比是1/4×1/4＝1/16。(4)由F2中的藍粒不育株產生的配子種類，可以確定形成F3中的藍粒不育株的卵細胞中應含有兩條4號染色體，且小麥染色體組成為2n＝42，故F3藍粒不育株體細胞中有43條染色體，多了一條4號染色體，屬于染色體數目變異。(5)F3中的藍粒不育株基因型為TEtHh 和TEthh，含hh基因的個體可形成T和E交換到同一條染色體上的卵細胞，與小麥(ttHH)雜交，F4中的藍粒不育株基因型為TEtHh，其中T基因和E基因連鎖，位于同一條染色體上，t基因位于另一條染色體上，與小麥(ttHH)雜交，后代表型及比例為藍粒不育∶非藍粒可育＝1∶1，即F4藍粒不育株體細胞中的T基因和E基因位于同一條染色體上；而F3中關于h的基因型為Hh 的個體與小麥(ttHH)雜交產生的F4中的藍粒不育株含3個4號染色體，分別攜帶T基因、E基因及t基因，與小麥(ttHH)雜交，母本在減數分裂Ⅰ前期聯會時，攜帶T基因的染色體和攜帶t基因的染色體聯會，攜帶E基因的染色體隨機分配到細胞的一極，產生的配子基因型及比例為T∶TE∶t∶tE＝1∶1∶1∶1，與小麥(ttHH)雜交，子代表型及比例為藍粒可育∶藍粒不育∶非藍粒可育∶非藍粒不育＝1∶1∶1∶1，即F4藍粒不育株體細胞中的T基因和E基因位于不同染色體上；本實驗要培育藍粒和不育兩性狀不分離的小麥，故②符合育種要求。
[答案]　(1)TtHH　1∶1　(2)獲得h基因純合(hh)的藍粒不育株，誘導小麥和長穗偃麥草的4號染色體配對并發生交換，從而使T基因與E基因交換到一條姐妹染色單體上，以獲得藍粒和不育性狀不分離的小麥　(3)20　4　1/16　(4)43　數目　(5)F4藍色不育株體細胞中T基因和E基因位于不同染色體上　F4藍色不育株體細胞中T基因和E基因位于同一條染色體上　②
課時分層作業(二十一)　染色體變異
1．(2022·廣東深圳羅湖區檢測)在自然條件下，二倍體植物(2n＝4)形成四倍體植物的過程如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．相對于二倍體植物，四倍體植物果實大且多
B．二倍體植物與四倍體植物不存在生殖隔離
C．秋水仙素形成多倍體的原理與該過程類似
D．確定四倍體植物的DNA序列只需測2條染色體
D　[四倍體屬于多倍體，相對于二倍體植物，四倍體植物果實大，但結實率低，因此數目較少，A錯誤；二倍體植物與四倍體植物雜交產生的后代三倍體是不可育的，因此他們之間存在生殖隔離，B錯誤；秋水仙素的作用機理是在有絲分裂過程中，抑制紡錘體的形成導致染色體數目加倍，該過程是有絲分裂失敗造成的，原理并不相同，C錯誤；該四倍體生物每個染色體組只有兩條染色體，且該植物無性染色體，因此DNA測序時只需要測2條染色體，D正確。]
2．(2022·河北九師聯盟)草莓是多年生草本植物，素有“水果皇后”的美稱。人工栽培的草莓為四倍體，品系繁多，是由二倍體經多倍體育種而來。下列有關敘述正確的是(　　)
A．秋水仙素可抑制紡錘體形成和著絲粒分裂，從而使染色體數目加倍
B．四倍體草莓與二倍體草莓雜交，不能產生含三個染色體組的種子
C．四倍體草莓與二倍體草莓之間存在生殖隔離，理論上屬于不同的物種
D．人工栽培的四倍體草莓品系繁多，體現了遺傳多樣性和物種多樣性
C　[秋水仙素可抑制紡錘體形成，但不能抑制著絲粒分裂，A錯誤；四倍體草莓與二倍體草莓雜交，四倍體草莓的配子中含兩個染色體組，二倍體草莓的配子中含一個染色體組，雌雄配子結合后能夠產生含三個染色體組的種子，B錯誤；四倍體草莓與二倍體草莓的雜交后代是三倍體，三倍體在減數分裂過程中由于染色體聯會紊亂不能產生種子，不可育，所以四倍體草莓與二倍體草莓存在生殖隔離，屬于不同物種，C正確；人工栽培的草莓品系均為四倍體，是同一物種，體現了遺傳多樣性，不能體現物種多樣性，D錯誤。]
3．(2023·湖南名校聯考)人類Y染色體上SRY基因可控制原始性腺細胞發育成睪丸而不是卵巢。下圖為一家四口的性染色體組成情況，B、b表示控制一對相對性狀的等位基因，不考慮基因突變，下列說法錯誤的是(　　)
A．正常男性體細胞的染色體組成是44＋XY
B．若SRY基因片段丟失，可能導致甲表現為女性
C．丙異常的原因是甲產生異常配子所致
D．丁異常的原因是乙形成配子時減數第一次分裂異常
D　[正常男性體細胞中含44條常染色體和XY兩條性染色體，A正確；由于SRY基因決定睪丸的產生，若基因丟失則不能產生睪丸，可能導致甲表現為女性，B正確；丙的一條X染色體上既有B基因又有SRY基因，是Y染色體上SRY基因互換到X染色體上導致的，C正確；丁異常是由于甲減數分裂時XY染色體未分離導致，D錯誤。]
4．(2023·湖南名校聯考)人工栽培的馬鈴薯(四倍體)難以出現新品種，而野生型品種的引入極大地豐富了馬鈴薯的育種資源。如圖表示馬鈴薯新品種丙(四倍體)的培育過程。下列相關敘述正確的是(　　)
甲×野生品種(2N)―→乙
A．過程①一定是秋水仙素處理
B．甲品種是純合的二倍體植株
C．培育馬鈴薯新品種丙的原理是多倍體育種
D．與甲相比，丙馬鈴薯淀粉含量可能有所增加
D　[過程①除秋水仙素處理外，還可低溫處理，A錯誤；四倍體馬鈴薯花藥離體培養獲得的甲是單倍體，B錯誤；培育馬鈴薯新品種丙的原理是染色體數目變異，C錯誤；一般來說，與單倍體相比，多倍體的優點是莖稈粗壯，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有所增加，所以與單倍體馬鈴薯甲相比，四倍體馬鈴薯丙淀粉含量可能有所增加，D正確。]
5．(2022·廣東惠州調研)野生獼猴桃是一種多年生富含維生素C的二倍體小野果。下圖為某科研小組以基因型為aa的野生獼猴桃種子為實驗材料，培育抗蟲無籽獼猴桃新品種的過程。下列相關分析正確的是(　　)
A．過程①②的原理是基因突變
B．過程⑤的兩個親本不存在生殖隔離
C．過程③⑦可能都用到了秋水仙素
D．過程⑥得到的AAAB個體中沒有同源染色體
C　[據題圖分析可知，過程①為誘變育種，其原理是基因突變，而過程②表示一對等位基因的自交過程，其遵循的是基因的分離定律，A錯誤；過程⑤是AA與AAAA的個體雜交，得到不育的AAA個體，故過程⑤的兩個親本存在生殖隔離，B錯誤；過程③⑦為多倍體育種，可用秋水仙素誘導使其染色體數目加倍，C正確；⑥為基因工程育種，將目的基因B導入三倍體AAA細胞，并培育成轉基因植株AAAB，該個體中含有同源染色體(AAA)，D錯誤。]
6．(2022·江蘇鹽城高三模擬)染色體部分缺失在育種方面也有重要作用，下圖是育種專家對棉花品種的培育過程，相關敘述正確的是(　　)
A．圖中涉及的變異只有染色體結構變異
B．深紅棉S與粉紅棉M雜交產生粉紅棉的概率是1/2
C．深紅棉S與白色棉N雜交產生粉紅棉的概率是1/2
D．粉紅棉M自交產生白色棉N的概率為1/2
B　[太空育種屬于誘變育種，其依據的原理主要是基因突變，故圖中涉及的變異除染色體結構變異外，還有基因突變，A錯誤；深紅棉S(bb)與粉紅棉M(b0)雜交，子代為粉紅棉(b0)∶深紅棉(bb)＝1∶1，其中粉紅棉占1/2，B正確；根據分離定律，深紅棉S(bb)與白色棉(染色體缺失純合子)雜交，子代全部是粉紅色棉(缺失雜合子)，C錯誤；根據粉紅棉M經減數分裂產生2種比例相等的配子，一個含b基因，一個不含b基因，故自交產生白色棉N的概率為1/2×1/2＝1/4，D錯誤。]
7．(2022·北京海淀區期中)下圖為五倍體栽培棉的培育過程，字母A、D、E 均代表一個染色體組，每組有13 條染色體。下列敘述正確的是(　　)
A．該過程屬于單倍體育種
B．栽培棉含有65條染色體
C．秋水仙素可抑制染色體的著絲粒分裂
D．栽培棉減數分裂時可形成39個四分體
B　[識圖分析可知，圖示是兩個二倍體品種先雜交，后經秋水仙素加倍處理，因此屬于多倍體育種，A錯誤；AADD與EE雜交，其中A、D、E各代表一個染色體組，所得F1染色體組成為ADE，秋水仙素處理得到的F2為AADDEE，F2與AADD雜交，最終得到的栽培棉染色體組成應為AADDE，A、D、E所代表的每一個染色體組中各含13條染色體，故栽培棉AADDE應含有5個染色體組，共65條染色體，B正確；秋水仙素的作用原理是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，染色體著絲粒分裂并未被抑制，C錯誤；根據以上分析可知，栽培棉染色體組成為AADDE，減數分裂時AA、DD可各自正常聯會，共形成13＋13＝26個四分體，而E只有一個染色體組，減數分裂時無法聯會，故栽培棉減數分裂時可形成26個四分體，D錯誤。]
8．(2023·廣東廣州六校聯考)雞屬于ZW型性別決定的二倍體生物。如圖表示雞的正常卵原細胞及幾種突變細胞的模式圖(僅示22號染色體和性染色體)。下列相關敘述正確的是(　　)
　　突變細胞Ⅰ　 突變細胞Ⅱ　突變細胞Ⅲ
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
D　[具有正常卵原細胞的個體能形成四種配子，但具有突變細胞Ⅰ的個體只能產生兩種配子，A項錯誤；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項錯誤；突變細胞Ⅱ發生的變異是染色體變異中的片段缺失，該變異會導致細胞內基因數量減少，C項錯誤；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(常染色體和性染色體)之間，D項正確。]
9．(2022·江蘇揚州中學檢測)某醫院有個罕見的病例：一對表現正常的夫婦育有一個正常孩子和一個畸形孩子，丈夫和妻子均有2條異常染色體，正常孩子的染色體均正常，而畸形孩子有一條染色體異常。該醫院分析這對夫婦的配子情況及不同的配子組合導致子女的畸形情況，結果如表所示。不考慮這對夫婦的染色體再變異的情況，下列說法不正確的是(　　)
　　　妻子 丈夫　　　 含1條異常染色體的配子 含2條異常染色體的配子 不含異常染色體的配子
含1條異常染色體的配子 畸形 畸形 畸形
含2條異常染色體的配子 畸形 正常 正常
不含異常染色體的配子 畸形 正常 正常
A．丈夫細胞中的2條異常染色體是非同源染色體
B．妻子產生不含異常染色體的配子的概率為1/4
C．子代如果只獲得父方或母方1條異常染色體會表現為畸形
D．理論上該夫婦再生育一個染色體均正常的孩子的概率為1/9
D　[據題意可知，丈夫和妻子均有2條異常染色體，卻育有一個正常孩子和一個畸形孩子，正常孩子的染色體均正常，故可推出該對夫婦的2條異常染色體一定不是同源染色體，A正確；由于配子形成過程中同源染色體分離，非同源染色體自由組合，因此，妻子產生不含異常染色體的配子的概率為1/2×1/2＝1/4，B正確；子代如果只獲得父方或母方1條異常染色體，會表現為畸形，C正確；根據分析，該夫婦產生不含異常染色體的配子的概率均為1/4，理論上，該夫婦再生育一個染色體均正常的孩子的概率是1/4×1/4＝1/16，D錯誤。]
10．(2022·廣東茂名檢測)某二倍體植物(2n＝14)是雌雄同花、閉花受粉的植物，培育雜種非常困難。為簡化育種流程，人們采用染色體誘變的方法培育獲得三體新品系，其相關染色體及相關基因分布情況如圖所示。該植株雄蕊的發育受一對等位基因控制，M基因控制雄蕊的發育與成熟，使植株表現為雄性可育；m基因無此功能，使植株表現為雄性不育。請回答下列問題(不考慮互換)。
(1)用________(填“光學”或“電子”)顯微鏡觀察該三體新品系體細胞中染色體的形態和數目，應選擇________期，體細胞染色體數有________條。
(2)該三體品系植株進行減數分裂時，較短的染色體不能正常配對，隨機移向細胞一極，并且含有較短染色體的雄配子無授粉能力。減數分裂后可產生的配子基因型是________。若該品系個體自交后代分離出兩種雄性植株，其表型及比例為________________________。
(3)為了在開花前區分雄性可育植株與雄性不育植株，人們利用基因工程技術將花色素合成基因R導入到該三體品系中，但不確定R基因整合到哪條染色體上，則該變異類型是________。為確定R基因與M、m基因的位置關系，人們將該轉基因植株自交，若子代中出現__________________的現象，則說明M與R在同一條染色體上(注：R基因控制紅色，無R基因表現為白色)。
[解析]　(1)在光學顯微鏡下觀察染色體的形態和數目；由于有絲分裂中期細胞中染色體形態固定、數目清晰，所以應選擇處于有絲分裂中期染色體分散良好的細胞進行觀察；三體體細胞比正常體細胞多了1條染色體，有絲分裂中期的體細胞染色體數有15條。(2)該三體品系植株的基因型為Mmm，進行減數分裂時，由于較短的染色體不能正常配對，在減數分裂過程中隨機移向細胞一極，則產生的配子基因型是m和Mm，其中，m的配子是正常的雄配子，Mm的雄配子是異常的，不能和雌配子結合；兩種雌配子的種類為m和Mm。若該品系個體自交，可產生Mmm和mm兩種后代，其表型及比例為雄性可育(Mmm)∶雄性不育(mm)＝1∶1。(3)利用基因工程技術將花色素合成基因R導入到該三體品系中，其變異類型為基因重組。如果M與R在同一條染色體上，則該三體品系基因型為MmmR，產生正常的雄配子為m，產生雌配子為1/2MmR、1/2m，自交之后，后代表型及比例為紅花(MmmR)∶白花(mm)＝1∶1。
[答案]　(1)光學　有絲分裂中　15　(2)m和Mm　雄性可育∶雄性不育＝1∶1　(3)基因重組　紅花∶白花＝1∶1
11．(2022·安徽合肥質檢)番茄營養豐富但不耐寒(不具有抗凍蛋白基因)，為了使番茄在寒冷的環境條件下，良好的生長，需開發耐寒的番茄。研究者發現，魚體內有抗凍蛋白基因。以下對于耐寒番茄品種的獲得方法，理論上可行的是(　　)
A．對番茄花粉進行誘變處理后經單倍體育種可能獲得抗性品種
B．用秋水仙素處理番茄幼苗后可能篩選出符合要求的目標品種
C．把魚的抗凍蛋白基因DNA片段直接導入番茄植株后進行篩選
D．不同品種的番茄雜交后，在雜交后代中可能篩選出目標品種
A　[對番茄花粉進行誘變處理后可能得到抗凍的新基因，再經單倍體育種可能獲得抗性品種，A正確；用秋水仙素處理番茄幼苗后能得到營養物質加倍、莖稈粗壯的多倍體植物，但由于不含抗凍基因，無法得到抗凍品種，B錯誤；將抗凍基因導入受體細胞前應將目的基因與載體結合，而不能直接將目的基因導入受體細胞，C錯誤；雜交育種只能集中不同親本的優良性狀，由于番茄本身不具有抗凍蛋白基因，故不同品種的番茄雜交，后代無法選育目標品種，D錯誤。]
12．(2023·廣東深圳模擬)香蕉的原始種是尖苞野蕉和長梗蕉兩個野生芭蕉屬品種，尖苞野蕉味甜但多子，長梗蕉軟糯但酸澀。科研人員利用這兩個品種培育出五個新品種(圖中A、B分別表示不同的染色體組)。下列相關敘述正確的是(　　)
A．FHIA 02蕉只能通過低溫或秋水仙素處理尖苞野蕉的種子獲得
B．大麥克蕉品種無子的原因是其原始生殖細胞中沒有同源染色體
C．尖苞野蕉和長梗蕉不具有生殖隔離，屬于同一種生物
D．五個新品種香蕉的糖類和蛋白質等物質含量可能增多
D　[FHIA 02蕉除了通過低溫或秋水仙素處理尖苞野蕉的種子獲得，還可以通過處理尖苞野蕉幼苗獲得，A錯誤；大麥克蕉品種無子的原因是其原始生殖細胞中有三個染色體組，減數分裂時出現聯會紊亂，因此不能形成可育的配子，B錯誤；尖苞野蕉和長梗蕉含有不同的染色體組，具有生殖隔離，屬于不同物種，C錯誤；五個新品種香蕉均屬于多倍體，而多倍體的優點是糖類和蛋白質等物質含量顯著增多，D正確。]
13．(2022·湖南永州高三質檢)水稻是我國重要的糧食作物，水稻稻瘟病是由稻瘟病菌侵染水稻引起的病害，嚴重危害我國糧食生產安全。與使用農藥相比，抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和經濟的措施。水稻的抗稻瘟病是由基因R控制的，與不抗稻瘟病r均位于第11號染色體上。
Ⅰ．水稻至少有一條正常的11號染色體才能存活，研究人員發現兩株染色體異常稻(體細胞染色體如圖所示)，請據圖分析回答：
植株甲　　　　　　　植株乙
(1)植株甲的可遺傳變異類型具體為__________________，請簡要寫出區分該變異類型與基因突變最簡單的鑒別方法：__________________。
(2)已知植株甲的基因型為Rr，若要確定R基因位于正常還是異常的11號染色體上，請用最簡單的方法設計實驗證明R基因的位置(寫出雜交組合預期結果及結論)。
①______________，將種子種植后觀察子代植株的產量，統計性狀分離比；
②若子代_________________，R基因在(Rr)11號正常染色體上；若子代________________，R基因在11號異常染色體上；
③若R基因位于異常染色體上，讓植株甲(Rr)、乙(Rrr)進行雜交，假設產生配子時，三條互為同源的染色體其中任意兩條隨機聯會，然后分離，多出的一條隨機分配到細胞的一極，則子代植株表型及比例為______________________。
Ⅱ．水稻細胞中另有一對等位基因B、b對稻瘟病的抗性表達有影響，BB使水稻抗性完全消失，Bb使抗性減弱。現用兩純合親本進行雜交，實驗過程和結果如圖。
(3)根據題意判斷，等位基因B、b________(填“位于”或“不位于”)第11號染色體上，F2的易感病植株中純合子占________。
[解析]　(1)植株甲的異常染色體與正常染色體相比，短了一截，可判斷變異類型屬于染色體結構變異(染色體片段缺失)。染色體變異可在光學顯微鏡下觀察到，而基因突變不能在光學顯微鏡下觀察，所以可用光學顯微鏡觀察區分(分裂期/聯會時期的裝片)該變異類型。(2)結合題意“水稻至少有一條正常的11號染色體才能存活”，設計實驗。①讓甲植株(Rr)自交產生種子，觀察并統計子代表型和比例；②Rr自交后代基因型為RR∶Rr∶rr＝1∶2∶1，若R基因在11號正常染色體上，基因型為rr的個體無正常染色體而死亡，子代只有抗病植株；若R基因在11號異常染色體上，基因型為RR的個體無正常染色體而死亡，子代剩下Rr和rr基因型的個體，表型及比例為抗病植株∶感病植株＝2∶1。③若R基因位于異常染色體上，甲(Rr)能產生兩種配子R∶r＝1∶1，乙(Rrr)能產生配子2Rr∶2r∶R∶rr，子代為2RRr∶1RR∶3Rrr∶3Rr∶1rrr∶2rr，其中RR死亡，剩下的抗病植株∶不抗病植株＝8∶3。(3)由于F2的性狀分離比是3∶6∶7，加和為16，可判定抗病性狀符合自由組合定律，故等位基因B、b不位于第11號染色體上。由F2比例為3∶6∶7可知F1個體基因型為BbRr，F2的易感病植株基因型為rrBB(1/16)、rrBb(2/16)、rrbb(1/16)、RRBB(1/16)、RrBB(2/16)，F2的易感病植株中純合子占(1/16＋1/16＋1/16)/(1/16＋2/16＋1/16＋1/16＋2/16)＝3/7。
[答案]　(1)染色體結構變異(染色體片段缺失)　用光學顯微鏡觀察區分(分裂期/聯會時期的裝片)
(2)讓甲植株自交產生種子　均為抗病植株　抗病植株∶感病植株＝2∶1　抗病植株∶感病植株＝8∶3　(3)不位于　3/7
(教師用書獨具)
1．(2022·廣東惠州模擬)已知某二倍體植物的花有紅、白兩種顏色，由5號染色體上的一對等位基因D、d控制。科研人員讓白花植株自交，后代都是白花，讓紅花植株自交，后代中紅花與白花植株的比例為1∶1。請回答下列問題：
(1)根據上述實驗，________(填“能”或“不能”)判定紅花和白花的顯隱性關系，理由是______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)上述實驗中，F1紅花植株自交后代未出現3∶1的性狀分離比的原因可能是__________________________________。
(3)若第(2)問中的原因已經過驗證確定，研究人員在實驗中得到了花色基因所在的染色體存在片段缺失(缺失片段不包括花色基因)的個體，缺失染色體上的基因分別記為D－和d－，染色體缺失不影響減數分裂過程。現有基因型分別為Dd、D－d、Dd－、dd的該植物若干，請設計雜交實驗探究染色體片段缺失的精子和卵細胞是否可育。
①選擇基因型為________的測交親本組合進行正反交實驗。
②預期結果與結論：
Ⅰ．若______________________，則染色體片段缺失的精子和卵細胞均可育；
Ⅱ．若__________________________，則染色體片段缺失的精子不育，染色體片段缺失的卵細胞可育；
Ⅲ．若________________________，則染色體片段缺失的精子可育，染色體片段缺失的卵細胞不育；
Ⅳ．若______________，則染色體片段缺失的精子和卵細胞均不育。
[解析]　(1)結合分析可知，紅花的自交后代出現白花，則新出現的性狀白花是隱性性狀。
(2)上述實驗中，F1紅花植株基因型為Dd，自交后代未出現3∶1的性狀分離比的原因可能是存在配子致死或染色體缺失現象，如雄配子D致死。
(3)①題中給出了4種植株的基因型，要求通過測交實驗探究染色體片段缺失的精子和卵細胞是否可育，則根據測交的定義可知，測交親本之一為雜合子，符合題意的有Dd、Dd－和D－d，另外一個為隱性純合子，符合題意的有dd，其中Dd×dd測交，因為沒有染色體缺失，不能選；Dd－×dd測交，正反交結果相同，無法判斷，也不能選；只有D－d×dd組合是符合題意的，故測交親本組合為D－d×dd進行正反交實驗。
②預期結果與結論：
Ⅰ．若染色體片段缺失的精子和卵細胞均可育，則子代紅花∶白花＝1∶1；
Ⅱ．若D－d(雄)×dd(雌)雜交結果均為白花，D－d(雌)×dd(雄)雜交結果為紅花∶白花＝1∶1，則染色體片段缺失的精子不育，染色體片段缺失的卵細胞可育；
Ⅲ．若D－d(雄)×dd(雌)雜交結果紅花∶白花＝1∶1，D－d(雌)×dd(雄)雜交結果均為白花，則染色體片段缺失的精子可育，染色體片段缺失的卵細胞不育；
Ⅳ．若子代均為白花，則染色體片段缺失的精子和卵細胞均不育。
[答案]　(1)能　紅花的自交后代出現白花
(2)含D基因的雄配子或雌配子不育　(3)D－d×dd　子代紅花∶白花＝1∶1　D－d(雄)×dd(雌)雜交結果均為白花，D－d(雌)×dd(雄)雜交結果為紅花∶白花＝1∶1　D－d(雄)×dd(雌)雜交結果紅花∶白花＝1∶1，D－d(雌)×dd(雄)雜交結果均為白花　子代均為白花
2．(2022·華中師大一附中檢測) 玉米是人類重要的糧食作物，起源于墨西哥類蜀黍，二者都是二倍體(2n)，但兩者在形態上差異很大。玉米只有一根長枝，頂端優勢明顯，而墨西哥類蜀黍長有很多側枝，二者的果穗也有很大差異，這種變化有人工選擇的作用。將玉米和墨西哥類蜀黍進行雜交，F1果穗的形態介于兩者之間，原因是二者穗的形態受多對獨立遺傳的等位基因控制，取F1自交，F2果穗的形態表現出連續的變異，其F1自交后代F2植株的果穗中約有1/64像玉米，約有1/64像墨西哥類蜀黍。下列敘述正確的是(　　)
A．雜交育種可將玉米和墨西哥類蜀黍兩個物種的優良性狀集中在一起
B．與果穗的表型相關的等位基因數有6對
C．種植墨西哥類蜀黍的過程中，該種群的基因頻率發生定向改變
D．長枝的玉米比側枝的墨西哥類蜀黍更適應自然環境
C　[玉米和墨西哥類蜀黍之間不存在生殖隔離，屬于同一物種，A錯誤；將玉米和墨西哥類蜀黍進行雜交，F1果穗的形態介于兩者之間，F2有1/64像玉米，1/64≈(1/2)3×(1/2)3，1/64像墨西哥類蜀黍，1/64≈(1/2)3×(1/2)3，說明F1產生的雌雄配子均為23種，可推出果穗的表型相關的等位基因數有3對，B錯誤；在長期的種植過程中，墨西哥類蜀黍的種群中會發生可遺傳變異(突變和基因重組)，進而出現了多種多樣的性狀，優良的性狀通過農民的選擇性種植被保留下來，不斷地積累，使相應基因的頻率發生了改變，最終進化成現代玉米，C正確；人為的選擇育種所獲得的性狀不一定更適合自然環境，D錯誤。]
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