資源簡介

第7單元　生物的變異與進化
第2課　生物的變異
[復習目標]　1.通過染色體變異會影響生物性狀的分析，建立結構與功能觀，通過對染色體變異基本原理及其在生物學中意義的理解，建立起進化與適應的觀點。(生命觀念)　2.通過比較與分類、歸納與演繹明確三種可遺傳變異的類型及其判定。(科學思維)　3.通過觀察實驗低溫誘導染色體數目變化，培養實驗設計與結果分析的能力。(科學探究)
考點一　染色體變異
1．染色體數目的變異
(1)類型及實例
(2)染色體組分析
①從染色體來源看，一個染色體組中不含同源染色體。
②從形態、大小和功能看，一個染色體組中所含的染色體各不相同。
③從所含的基因看，一個染色體組中含有控制本物種生物性狀的一整套基因，但不能重復。
[教材深挖]
(必修2 P87正文拓展)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？野生馬鈴薯是二倍體，對于二倍體來說，染色體組是二倍體生物配子中的染色體。基因組：對于有性染色體的生物(二倍體)，其基因組為常染色體/2＋兩條不同的性染色體；對于無性染色體的生物，其基因組與染色體組相同。
2．單倍體、二倍體和多倍體
[教材深挖]
(必修2 P89正文)單倍體都是高度不育嗎？說明理由。
提示：單倍體并非都不育；二倍體的配子發育成的單倍體，表現為高度不育；多倍體的配子如含有偶數個染色體組，則發育成的單倍體含有同源染色體及等位基因，可育并能產生后代。
3．染色體結構的變異
(1)類型及實例
(2)結果：染色體結構的改變，會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。
[易錯辨析]
1．生物體的體細胞內染色體數目或結構的變化叫作染色體變異。(×)
2．被子植物中，約有33%的物種是多倍體。(√)
3．多倍體莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，結實率高。(×)
4．單倍體的體細胞中必定含有一個染色體組。(×)
5．染色體結構變異會使排列在染色體上的基因種類或排列順序發生改變。(×)
1．染色體組數目的判定
(1)根據染色體形態判定：細胞內形態相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。
(2)根據基因型判定：在細胞或生物體的基因型中，控制同一性狀的基因(包括同一字母的大、小寫)出現幾次，則含有幾個染色體組。
甲　　 　　　乙　　　　　 丙
2．染色體結構變異類型的辨析
(1)染色體結構變異與基因突變的判斷
(2)移接與互換的區別
項目 染色體移接 互換
圖解
位置 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
原理 染色體結構變異 基因重組
觀察 可在顯微鏡下觀察到 在顯微鏡下觀察不到
命題點1　圍繞染色體組及生物體倍性考查生命觀念
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
解析：選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。
2．(2022·東北師大附中質檢)如圖所示為細胞中所含的染色體，下列敘述正確的是(　　)
A．圖a可能是二倍體生物有絲分裂的后期，含有2個染色體組
B．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．如果圖b表示體細胞，則圖b代表的生物一定是三倍體
D．圖d中含有1個染色體組，代表的生物一定是由卵細胞發育而成的，是單倍體
解析：選B。圖a可能是二倍體生物細胞有絲分裂的后期，此時細胞中含4個染色體組，A錯誤；圖c含有2個染色體組，是由受精卵發育而來的個體的體細胞，則該個體就一定是二倍體，B正確；圖b細胞中含有3個染色體組，該生物若由受精卵發育而來就是三倍體，若由配子發育而來則為單倍體，C錯誤；含有1個染色體組的個體一定是單倍體，但其不一定是由卵細胞發育而來的，D錯誤。
[技法提煉]　“兩看法”判斷單倍體、二倍體和多倍體
命題點2　圍繞染色體數目與結構變異的辨析考查科學思維
3．(2022·廣州市一模)如圖表示一對表型正常夫婦的原始生殖細胞及其患病兒子體細胞中的①和②、③和④兩對染色體，父親的染色體均為正常結構。兒子患病的原因只與這兩對染色體有關。下列敘述正確的是(　　)
A．母親的③和④兩條染色體結構有所差異，可能是一對性染色體
B．兒子細胞中的①、②、③、④構成了一個染色體組
C．母親的②和③染色體之間發生了移接
D．該對夫婦再生一個不攜帶異常染色體的女兒的概率是1/4
解析：選C。對比分析母親和父親的兩對同源染色體，相似度較大，說明這兩對同源染色體均為常染色體，而不是性染色體，③和④結構之間的差異是因為②號和③號發生移接導致的，A錯誤；細胞中的一組非同源染色體，在形態和功能上互不相同，但能互相協調控制生物的生長、發育、遺傳和變異的一組染色體稱為一個染色體組，而①和②為一對同源染色體，③和④為一對同源染色體，所以一個染色體組中不能同時含有①和②，也不能同時含有③和④，B錯誤；對比父親的染色體組成，母親①和②為一對同源染色體，③和④為一對同源染色體，說明母親細胞中的②號染色體移接到了③號染色體上，C正確；母親產生的卵細胞類型及比例為①③∶①④∶②③∶②④＝1∶1∶1∶1，其中不攜帶異常染色體的概率為1/4，父親產生的精子均正常，因此該對夫婦再生一個不攜帶異常染色體的女兒的概率是1/4×1/2＝1/8，D錯誤。
4．果蠅的性別決定是XY型，性染色體數目異常會影響果蠅的性別特征甚至使果蠅死亡，如性染色體組成為XO的個體為雄性，XXX、OY的個體胚胎致死。果蠅紅眼和白眼分別由基因R和r控制。某同學發現一只異常果蠅，該果蠅左半側表現為白眼雄性，右半側表現為紅眼雌性。若產生該果蠅的受精卵染色體組成正常，且第一次卵裂形成的兩個細胞核中只有一個細胞核發生變異，則該受精卵的基因型及變異細胞核產生的原因可能是(　　)
A．XRXr；含基因R的X染色體丟失
B．XrXr；含基因r的X染色體丟失
C．XRXr；含基因r的X染色體結構變異
D．XRXR；含基因R的X染色體結構變異
解析：選A。若受精卵為XRXr，第一次卵裂形成的兩個細胞核中只有一個細胞核發生變異，若含基因R的X染色體丟失，則形成的子細胞基因型為XRXr和XrO，表現為紅眼雌性和白眼雄性，A符合題意；若受精卵為XrXr，有一個細胞核發生變異含基因r的X染色體丟失，則子細胞基因型為XrXr和XrO，表現為白眼雌性和白眼雄性，B不符合題意；若受精卵為XRXr，含基因r的X染色體結構變異，也不會產生白眼雄性性狀(XrY、XrO)，C不符合題意；若受精卵為XRXR，含基因R的X染色體結構變異，不會產生白眼雄性性狀(XrY、XrO)，D不符合題意。
考點二　生物變異在育種上的應用
1．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
a．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，連續自交至不發生性狀分離為止。
b．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。
2．誘變育種
(1)原理：基因突變。
(2)過程
(3)優點
①可以提高突變率，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。
3．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。
(4)缺點：技術復雜。
[教材深挖]
(必修2 P89與社會的聯系，拓展)為什么單倍體育種能明顯縮短育種年限？
提示：用單倍體育種方法培育得到的植株，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，自交后代不會發生性狀分離，因此明顯縮短了育種年限。
4．多倍體育種
(1)方法：用秋水仙素或低溫處理。
(2)處理材料：萌發的種子或幼苗。
(3)原理：染色體(數目)變異。
(4)實例：三倍體無子西瓜的培育
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)的染色體數目不變。
③三倍體西瓜無子的原因：三倍體西瓜植株在減數分裂過程中，由于染色體聯會紊亂，不能產生正常配子。
[教材深挖]
　(必修2 P91拓展應用)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的原因是什么？
提示：西瓜幼苗的芽尖是有絲分裂旺盛的地方，用秋水仙素處理有利于抑制細胞有絲分裂時形成紡錘體，從而形成四倍體西瓜植株。
[易錯辨析]
1．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。(√)
2．誘變育種和雜交育種均可形成新基因。(×)
3．通過花藥離體培養可獲得抗銹病高產小麥新品種。(×)
4．單倍體育種中，通過花藥離體培養所得的植株均為純合的二倍體。(×)
1．理清單倍體育種與雜交育種的關系
2．根據不同育種目標選擇不同育種方案
命題點1　圍繞育種原理和過程考查生命觀念及社會責任
1．(2022·鎮江一模)玉米(2N＝20)是重要的糧食作物之一。已知玉米的高稈易倒伏(D)對矮稈抗倒伏(d)為顯性，抗病(R)對易感病(r)為顯性，控制上述兩對性狀的基因分別位于一對同源染色體上。為獲得純合矮稈抗病玉米植株，研究人員采用了如圖所示的方法。根據材料分析下列敘述正確的是(　　)
A．過程①產生的F2若在無人工選擇條件下自由交配2代，得到的F4中純合矮稈抗病植株占1/64
B．經過程②的育種方法在染色體加倍階段，常用秋水仙素或低溫處理其種子或幼苗
C．過程③得到的轉基因植株自交，后代中有1/4的個體是符合要求的玉米植株
D．過程④發生的變異類型可能是基因突變或基因重組或染色體變異
解析：選C。過程①產生的F2若在無人工選擇條件下自由交配2代，基因頻率不變，在F2時DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1，則d基因頻率為1/2，RR∶Rr∶rr＝1∶2∶1，則R基因頻率為1/2，故產生的F4中矮稈植株dd所占比例為1/4，純合抗病植株RR占1/4，則F4中純合矮稈抗病植株占1/16，A錯誤；根據題圖分析可知，過程②為單倍體育種，常用秋水仙素處理幼苗，秋水仙素發揮作用的時間在有絲分裂前期，能夠抑制紡錘體的形成，B錯誤；過程③得到的轉基因植株是雜合子(ddROrr)，自交后代符合要求的玉米植株是純合子(ddRRrr)，占1/4，C正確；過程④的育種方法中主要的變異類型是基因突變，D錯誤。
2．(2022·濰坊模擬)我國小麥育種專家李振聲將長穗偃麥草的抗病、高產等基因轉移到普通小麥中，培育成了“小麥二體異附加系”(流程如圖所示)。普通小麥6n＝42，記為42 W；長穗偃麥草2n＝14，記為14 E。根據流程示意圖判斷，下列敘述錯誤的是(　　)
A．①過程可用秋水仙素處理，得到純合二倍體
B．丙染色體組成具有多樣性與乙形成配子時7 E隨機分配有關
C．丁自交產生的子代中，含有2 E的植株戊約占1/4
D．該育種過程依據的原理是基因重組和染色體變異
解析：選A。①過程可用秋水仙素處理，得到八倍體，A錯誤；丙染色體組成具有多樣性與乙形成配子時7 E隨機分配有關，B正確；丁形成配子時含E的概率為1/2，所以自交產生的子代中，含有2 E的植株戊約占1/2×1/2＝1/4，C正確；該育種過程依據的原理是基因重組和染色體數目變異，D正確。
[歸納總結]　明辨不同育種方法需注意的問題
(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，因為若為四倍體植物，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。
命題點2　圍繞生物育種方案的設計考查科學探究
3．(2022·廣東卷，節選)《詩經》以“蠶月條桑”描繪了古人種桑養蠶的勞動畫面，《天工開物》中“今寒家有將早雄配晚雌者，幻出嘉種”，表明我國勞動人民早已擁有利用雜交手段培育蠶種的智慧，現代生物技術應用于蠶桑的遺傳育種，更為這歷史悠久的產業增添了新的活力。回答下列問題：
(1)家蠶的虎斑對非虎斑、黃繭對白繭、敏感對抗軟化病為顯性，三對性狀均受常染色體上的單基因控制且獨立遺傳。現有上述三對基因均雜合的親本雜交，F1中虎斑、白繭、抗軟化病的家蠶比例是__________；若上述雜交親本有8對，每只雌蠶平均產卵400枚，理論上可獲得________只虎斑、白繭、抗軟化病的純合家蠶，用于留種。
(2)研究小組了解到：①雄蠶產絲量高于雌蠶；②家蠶的性別決定為ZW型；③卵殼的黑色(B)和白色(b)由常染色體上的一對基因控制；④黑殼卵經射線照射后攜帶B基因的染色體片段可轉移到其他染色體上且能正常表達。為達到基于卵殼顏色實現持續分離雌雄，滿足大規模生產對雄蠶需求的目的，該小組設計了一個誘變育種的方案。如圖為方案實施流程及得到的部分結果。
輻射誘變黑殼卵(Bb)
↓
孵化后挑選雌蠶為親本
與雄蠶(bb)雜交
↓
產卵(黑殼卵、白殼卵均有)
↓
選留黑殼卵、孵化
↓
統計雌雄家蠶的數目
統計多組實驗結果后，發現大多數組別家蠶的性別比例與Ⅰ組相近，有兩組(Ⅱ、Ⅲ)的性別比例非常特殊。綜合以上信息進行分析：
①Ⅰ組所得雌蠶的B基因位于____________染色體上。
②將Ⅱ組所得雌蠶與白殼卵雄蠶(bb)雜交，子代中雌蠶的基因型是________(如存在基因缺失，亦用b表示)。這種雜交模式可持續應用于生產實踐中，其優勢是可在卵期通過卵殼顏色篩選即可達到分離雌雄的目的。
③盡管Ⅲ組所得黑殼卵全部發育成雄蠶，但其后代仍無法實現持續分離雌雄，不能滿足生產需求，請簡要說明理由________________。
解析：(1)由題意可知，家蠶的虎斑對非虎斑、黃繭對白繭、敏感對抗軟化病為顯性，三對性狀均受常染色體上的單基因控制且獨立遺傳，說明控制這三對性狀的三對等位基因的遺傳遵循自由組合定律。將這三對基因均雜合的親本雜交，F1中虎斑、白繭、抗軟化病的家蠶所占的比例是3/4×1/4×1/4＝3/64。若題述雜交親本有8對，每只雌蠶平均產卵400枚，則總產卵數為8×400＝3200(枚)，其中虎斑、白繭、抗軟化病的純合家蠶占1/4×1/4×1/4＝1/64，共有3200×1/64＝50(只)。(2)①分析題意和圖示方案可知，黑殼卵經射線照射后攜帶B基因的染色體片段可轉移到其他染色體上且能正常表達，轉移情況可分為三種，即攜帶B基因的染色體片段轉移到常染色體上、轉移到Z染色體上、轉移到W染色體上。輻射誘變黑殼卵(Bb)，將誘變孵化后挑選的雌蠶作為親本與雄蠶(bb)雜交，統計子代的黑殼卵孵化后雌雄家蠶的數目，結合圖中的三組結果分析，Ⅰ組黑殼卵家蠶中雌雄比例接近1∶1，說明該性狀與性別無關，即攜帶B基因的染色體片段轉移到了常染色體上；Ⅱ組黑殼卵家蠶全為雌性，說明攜帶B基因的染色體片段轉移到了W染色體上；Ⅲ組黑殼卵家蠶全為雄性，說明攜帶B基因的染色體片段轉移到了Z染色體上。②Ⅱ組攜帶B基因的染色體片段轉移到了W染色體上，親本雌蠶的基因型為ZbWB，其與白殼卵雄蠶(ZbZb)雜交，子代中雌蠶的基因型為ZbWB(黑殼卵)，雄蠶的基因型為ZbZb(白殼卵)，可以在卵期通過卵殼顏色區分性別。將子代黑殼卵雌蠶與白殼卵雄蠶雜交，后代類型保持不變，故這種雜交模式可持續應用于生產實踐中。③Ⅲ組攜帶B基因的染色體片段轉移到了Z染色體上，親本雌蠶的基因型為ZBWb，其與白殼卵雄蠶ZbZb雜交，子代中雌蠶的基因型為ZbWb(白殼卵)，雄蠶的基因型為ZBZb(黑殼卵)。再將黑殼卵雄蠶(ZBZb)與白殼卵雌蠶(ZbWb)雜交，子代的基因型為ZBZb、ZbZb、ZBWb、ZbWb，即子代黑殼卵和白殼卵中均既有雌性又有雄性，無法在卵期通過卵殼顏色區分性別，不能滿足生產需求。
答案：(1)3/64　50　(2)①常　②ZbWB　③Ⅲ組所得黑殼卵雄蠶為雜合子(基因型為ZBZb)，與白殼卵雌蠶雜交，后代的黑殼卵和白殼卵中均既有雌性又有雄性，無法通過卵殼顏色區分性別
考點三　(實驗)低溫誘導植物細胞染色體數目的變化
1．實驗原理
用低溫處理植物分生組織細胞，能夠抑制紡錘體的形成，以致影響細胞有絲分裂中染色體被拉向兩極，導致細胞不能分裂成兩個子細胞，于是，植物細胞的染色體數目發生變化。
2．實驗步驟
(2)固定細胞形態：剪取上述根尖0.5～1 cm→放入卡諾氏液中浸泡0.5～1 h，用體積分數為95%的酒精沖洗2次。
(3)制作裝片：解離→漂洗→染色→制片
(4)觀察：先用低倍鏡尋找，再用高倍鏡觀察
3．實驗現象
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。
實驗中的試劑及其作用
命題點1　教材基礎實驗
1．(2022·大連模擬)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
解析：選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。
命題點2　高考拓展延伸
2．為探究秋水仙素誘發基因突變及染色體數目加倍的最佳濃度和作用時間，進行了相關實驗，下列有關敘述不正確的是(　　)
A．秋水仙素的濃度和作用時間屬于自變量
B．溫度屬于無關變量，會影響實驗結果
C．變異細胞類型都可以用光學顯微鏡觀察檢驗
D．正式實驗前需進行預實驗，以檢驗實驗設計的科學性和可行性
解析：選C。實驗探究秋水仙素誘發基因突變及染色體數目加倍的最佳濃度和作用時間，所以秋水仙素的濃度和作用時間屬于自變量，A正確；由于秋水仙素的濃度和作用時間屬于自變量，所以溫度等屬于無關變量，需要嚴格控制，否則會影響實驗結果，B正確；變異細胞類型中只有染色體數目變化可以用光學顯微鏡觀察檢驗，而基因突變屬于分子水平，不能用光學顯微鏡觀察檢驗，C錯誤；預實驗是在正式實驗之前，用標準物質或只用少量樣品進行實驗，以便摸出最佳的實驗條件，為正式實驗打下基礎，所以正式實驗前需進行預實驗，以檢驗實驗設計的科學性和可行性，D正確。
[真題演練]
1．(2022·湖南卷)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(　　)
解析：選C。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，即兩對等位基因被移接到兩條非同源染色體上，C符合題意。
2．(2021·廣東卷)白菜型油菜(2n＝20)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Bc。下列敘述錯誤的是(　　)
A．Bc成熟葉肉細胞中含有兩個染色體組
B．將Bc作為育種材料，能縮短育種年限
C．秋水仙素處理Bc幼苗可以培育出純合植株
D．自然狀態下Bc因配子發育異常而高度不育
解析：選A。白菜型油菜(2n＝20)的種子，表明白菜型油菜屬于二倍體生物，體細胞中含有兩個染色體組，而Bc是通過卵細胞發育而來的單倍體，其成熟葉肉細胞中含有一個染色體組，A錯誤；Bc是通過卵細胞發育而來的單倍體，秋水仙素處理Bc幼苗可以培育出純合植株，此種方法為單倍體育種，能縮短育種年限，B、C正確；自然狀態下，Bc只含有一個染色體組，細胞中無同源染色體，減數分裂不能形成正常配子而高度不育，D正確。
3．(2021·遼寧卷)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(　　)
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：選C。二倍體被子植物中卵細胞和助細胞不存在同源染色體，則它們直接發育成的植株是高度不育的，A正確；一個細胞(如卵細胞)直接發育成一個完整的個體，這體現了細胞的全能性，B正確；助細胞與卵細胞染色體組成相同，染色體數目減半，則由助細胞無融合生殖產生的個體與親本的遺傳特性不完全相同，C錯誤；珠心細胞是植物的體細胞，發育成的植物為二倍體植株，體細胞中含有兩個染色體組，D正確。
[長句特訓]
(2022·江西宜春模擬)某二倍體植物的花色受獨立遺傳且完全顯性的三對等位基因(用I、i，A、a，B、b表示)控制。基因控制花瓣色素合成的途徑如圖所示。請分析并回答下列問題：
設問形式1　判斷推測類命題
(1)正常情況下，紅花植株的基因型有________種，某基因型為IiaaBb的紅花植株中有少部分枝條開出了白花，推測可能是由于形成花芽的細胞在分裂過程中發生了__________，也可能是因某條染色體發生缺失，出現了基因型為________的花芽細胞。
設問形式2　科學探究類命題
(2)研究人員在研究中發現，由于染色體發生了結構變異或者數目變異，出現了基因型為IIaaBbb的開粉紅花的植株，這是因為花芽細胞中b基因數多于B基因數時，B基因的表達減弱而形成粉紅花突變體。請設計雜交實驗，確定該突變植株屬于哪種變異類型。(三體植株在減數分裂時，配對的三條染色體中，任意配對的兩條染色體分離時，另一條隨機移向細胞任一極。)
實驗步驟：讓該突變體植株與基因型為IIaabb的植株雜交，觀察并統計子代的表型及比例。
預測結果：若子代表型及比例為______________________，則屬于染色體數目變異；若子代表型及比例為______________________，則屬于染色體結構變異。
解析：(1)根據題意，若要控制形成紅色物質，應該同時具有I_aaB_，因此紅花植株的基因型有2×1×2＝4種；某基因型為IiaaBb的紅花植株中有少部分枝條開出了白花，白花植株的基因型是I_aabb或I_A_ _ _，因此可推測，可能是由于形成花芽的細胞在分裂過程中發生了基因突變，也可能是B基因缺失，即可能是因某條染色體發生缺失，出現了基因型為Iiaab的花芽細胞。(2)基因型為IIaaBbb的開粉紅色花的植株如果是染色體數目變異導致的，則IIaaBbb能產生的配子種類及比例為IaB∶IaBb∶Iabb∶Iab＝1∶2∶1∶2，讓該突變體植株與基因型為IIaabb的植株雜交，子代比例為IIaaBb∶IIaaBbb∶IIaabbb∶IIaabb＝1∶2∶1∶2，表型分別為紅色、粉紅色、白色、白色；若是染色體結構變異導致的，則IIaaBbb是由于含b基因的染色體片段增加形成的，其能產生的配子種類及比例為IaB∶Iabb＝1∶1；若讓該突變體植株與基因型為IIaabb的植株雜交，子代比例為IIaaBb∶IIaabbb＝1∶1，表型分別為紅色、白色。據此，預測結果為：若子代表型及比例為紅色花∶粉紅色花∶白色花＝1∶2∶3，則屬于染色體數目變異；若子代表型及比例為紅色花∶白色花＝1∶1，則屬于染色體結構變異。
答案：(1)4　基因突變　Iiaab　(2)紅色花∶粉紅色花∶白色花＝1∶2∶3　紅色花∶白色花＝1∶1
第2課　生物的變異
[基礎練透]
1．(2022·思明區校級模擬)如圖，2018年中國科學家通過過程甲創建出國際首例人造單染色體酵母細胞(SY14酵母菌)。端粒是線型染色體末端的保護結構，天然釀酒酵母(一倍體)具有32個端粒。下列敘述正確的是(　　)
A．SY14酵母菌只有1個端粒
B．過程甲只發生了染色體數目變異
C．SY14酵母菌的染色體DNA不含多對等位基因
D．過程甲說明染色體三維結構改變，故基因無法表達，染色體發生了巨變
解析：選C。SY14酵母菌只有1條染色體，有2個端粒，A錯誤；16條染色體拼接成1條染色體，會發生染色體結構變異和染色體數目變異，B錯誤；一倍體的釀酒酵母通常不含等位基因，故SY14酵母菌的染色體DNA不含多對等位基因，C正確；過程甲染色體三維結構發生了巨變，但SY14酵母菌仍具有生物學活性，基因仍能正常表達，D錯誤。
2．(2022·河南安陽市一模)科學家研究發現雌蝗蟲體細胞中染色體有24條(2N＝24，XX型)，而雄蝗蟲體細胞中染色體只有23條(2N＝23，XO型)，無Y染色體。下列敘述正確的是(　　)
A．雄蝗蟲是單倍體，雌蝗蟲是二倍體
B．卵原細胞進行減數分裂時能觀察到11個四分體
C．雄蝗蟲細胞中由于缺乏Y染色體，所以不能進行減數分裂
D．對蝗蟲細胞染色體進行染色時可以用甲紫溶液染色
解析：選D。據題可知，雌雄蝗蟲都有兩個染色體組，雌蝗蟲是二倍體，雄蝗蟲是單體，A錯誤；雌蝗蟲2N＝24，說明含有12對同源染色體，所以在減Ⅰ前期時形成12個四分體，B錯誤；雄蝗蟲的性染色體組成為XO，雖然缺乏Y染色體，但仍能進行減數分裂，可以形成X和O兩種配子，C錯誤；染色體能被堿性染料甲紫溶液染成深色，D正確。
3．(2022·湖南益陽市模擬)科學家發現一類具有優先傳遞效應的外源染色體，即“殺配子染色體”，它通過誘導普通六倍體小麥(6n＝42)發生染色體結構變異，實現優先遺傳，其作用機理如圖所示。
注：“W”和“A”分別代表小麥染色體和優先傳遞的外源染色體。
下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．導入“殺配子染色體”后小麥發生的變異屬于可遺傳的變異
B．圖中可育配子①與正常小麥配子受精后，細胞中最多有43條染色體
C．為觀察染色體數目和結構，可選擇處于有絲分裂中期的細胞
D．由圖中可育配子直接發育成的個體的體細胞中含有3個染色體組，為單倍體
解析：選B。正常六倍體小麥有42條染色體，而導入“殺配子染色體”后小麥染色體數目為43條，即遺傳物質發生了改變，因此發生的變異屬于可遺傳的變異，A正確；圖中可育配子①的染色體組成為21W＋1A，正常小麥產生的配子為21W，因此可育配子①與正常小麥的配子受精后，發育的個體染色體組成為42W＋1A，有43條染色體，則有絲分裂后期細胞中最多有86條染色體，B錯誤；有絲分裂中期的細胞中，染色體形態穩定、數目清晰，是觀察的最佳時期，C正確；六倍體小麥的配子有3個染色體組，由其直接發育成的個體為單倍體，D正確。
4．(2022·山東臨沂市模擬)果蠅的P元件是一段DNA序列，根據是否含有P元件，果蠅可分為M型品系(野生型)和P型品系(含P元件)。P元件僅可在生殖細胞中發生移接而導致子代性腺不發育，但子代體細胞組織正常，P元件在細胞質中的翻譯產物是一種蛋白因子，可抑制P元件移接。下列敘述錯誤的是(　　)
A．P元件促進同源染色體的非姐妹染色單體間發生互換
B．體細胞組織正常是由于P元件表達的蛋白因子抑制了移接
C．生殖細胞中是否發生了P元件移接可通過顯微鏡觀察判斷
D．P型母本與M型父本雜交，產生的子代均可育
解析：選A。根據題干可知，P元件可引起生殖細胞中染色體的移接，但移接發生在非同源染色體之間，A錯誤；P元件對應的翻譯產物可抑制P元件移接，使體細胞表現正常，B正確；通過顯微鏡可以觀察到移接的發生，C正確；P型母本的卵細胞與M型父本的精子結合形成的受精卵的細胞質幾乎全部來自P型母本，其中含有抑制P元件移接的蛋白因子，所以子代均可育，D正確。
5．(2022·山東濰坊市模擬)金魚和錦鯉兩種觀賞魚類都源自我國，其觀賞價值體現在體形、體色及斑紋的艷麗程度上，雌性魚類更具有性狀優勢。科學家用人工誘導雌核發育技術來提高魚的觀賞價值，人工誘導雌核發育的方法有第一次卵裂阻止法(方法一)和第二極體放出阻止法(方法二)。如圖所示精子需要用紫外線或X光照射進行滅活處理，使其失去遺傳能力(破壞染色體)，但保留受精能力。下列說法正確的是(　　)
A．精子失去遺傳能力是因為紫外線或X光照射使其發生了基因突變
B．方法一通過低溫抑制有絲分裂后期紡錘體形成使染色體加倍
C．若方法二得到的是雜合子二倍體，一定是互換導致的
D．若方法一對卵子的低溫處理不完全，則可能形成單倍體
解析：選D。結合題意可知，精子失去遺傳能力是因為紫外線或X光照射使其滅活，而非發生了基因突變，A錯誤；方法一為卵裂阻止法，可以通過低溫抑制紡錘體的形成而實現，但紡錘體的形成時期是前期而非后期，B錯誤；據圖可知，若減數分裂Ⅰ時期同源染色體上的非姐妹染色單體之間發生了互換，而導致同一染色體上的兩條姐妹染色單體中可能會含有等位基因，或在該過程中發生了基因突變，則方法二低溫抑制極體排出，均可能會獲得雜合二倍體，C錯誤；若方法一對卵子的低溫處理不完全，不能抑制紡錘體的形成，則細胞能正常卵裂，導致染色體數目減半，則可能形成單倍體，D正確。
6．小鼠屬于XY型性別決定的生物，體內有40條染色體。小鼠會出現三體，即體細胞中一種染色體存在三條，根據染色體情況的不同，依次分為1號染色體三體(Chr1)、2號染色體三體(Chr2)……以此類推。研究發現不同的三體對小鼠胚胎發育的影響不同，如圖為幾種類型的三體對胚胎發育的影響情況。下列分析正確的是(　　)
A．三體的形成與減數分裂過程中染色體的不均等分裂有關
B．三體導致的胚胎致死時間與那條多余染色體的大小呈正相關
C．12號與13號染色體上基因數目相同，但12號染色體上的基因對胚胎發育可能更重要
D．19號染色體上基因控制的蛋白質數量比其他染色體上的少，且對胚胎發育的影響小
解析：選A。三體的形成通常是減數分裂Ⅰ時，個別的同源染色體未分離，或減數分裂Ⅱ時姐妹染色單體分開后形成的染色體未移向兩極，產生的異常生殖細胞參與受精可形成三體，A正確；由Chr1、Chr6、Chr10可知，不同大小的染色體可以在胚胎發育的同一時期死亡，B錯誤；12、13號染色體的大小相同，但并不能推知其上的基因數目相同，由Chr12胚胎死亡的時間早于Chr13，可推知12號染色體上的基因對胚胎發育可能更重要，C錯誤；19號染色體最短，可能含有的基因數目較少，從而控制合成的蛋白質種類少，但并不能得出控制的蛋白質數量比其他染色體上的少，D錯誤。
7．(多選)正常的水稻體細胞染色體數為2n＝24。現有一種三體水稻，細胞中7號染色體有三條。該水稻細胞及其產生的配子類型如圖所示(6、7為染色體標號；A為抗病基因，a為易感病基因；①～④為四種配子類型)。已知染色體數異常的配子(①③)中雄配子不能參與受精作用，雌配子能參與受精作用。以下說法正確的是(　　)
A．形成配子①的次級精母細胞中染色體數一直為13
B．正常情況下，配子②④不可能由同一個初級精母細胞分裂而來
C．以該三體抗病水稻作父本，與易感病水稻(aa)雜交，子代中抗病∶感病＝5∶1
D．以該三體抗病水稻作母本，與易感病水稻(aa)雜交，子代抗病個體中三體植株占3/5
解析：選BD。在減數分裂中，形成配子①的次級精母細胞中染色體數為13或26(減數分裂Ⅱ后期)，A錯誤。正常情況下，該個體產生的配子種類有：A、Aa、AA、a共四種，配子④含有的基因應為A，與此同時產生的另外一種配子的基因型應是Aa；與配子②同時產生的配子的基因型為AA，故配子②④不能由同一個初級精母細胞分裂而來，B正確。該三體抗病水稻作父本，與易感病水稻(aa)雜交，由于染色體數異常的配子(①③)中雄配子不能參與受精作用，則三體抗病水稻產生的雄配子類型及比例為A∶a＝2∶1，子代中抗病∶易感病＝2∶1，C錯誤。該三體抗病水稻作母本，與易感病水稻(aa)雜交，由于染色體數異常的雌配子能參與受精作用，而該三體產生的雌配子類型及比例為A∶Aa∶AA∶a＝2∶2∶1∶1，故子代抗病個體中三體植株占3/5，D正確。
8．(2022·福建一質檢)茄子是我國重要的蔬菜作物之一，其果皮顏色對其經濟價值有重要影響。科研人員為探明茄子果皮顏色的遺傳規律，進行了以下雜交實驗。
回答下列問題：
(1)茄子花是兩性花，雜交實驗時要依次對母本進行去雄、套袋、人工授粉、再套袋等操作，其中去雄和套袋的作用分別是__________________、__________________。
(2)以紫色果皮(P1)和白色果皮(P2)茄子為親本，進行雜交實驗，結果如表所示。
雜交組合 親本 子代
1 P1×P2 F1均為紫色
2 F1自交 F2紫色∶綠色∶白色＝72∶19∶6
3 F1×P1 均為紫色
4 F1×P2 紫色∶綠色∶白色＝55∶27∶28
①根據結果可知，茄子果皮顏色性狀由________________對等位基因控制，它們在染色體上的位置關系為______________________________。P1親本基因型為________________，F2的綠色子代的基因型為________________。(用A、B、C……表示顯性基因，a、b、c……表示隱性基因)
②雜交組合4相當于孟德爾實驗中的________實驗，可以通過子代表現型的種類和比例反推___________________。
(3)若要獲得能夠穩定遺傳的綠色果皮茄子，選取雜交組合2所得材料進行育種。
①可采用的兩種育種方法是________________、________________。
②選擇其中一種方法，用文字和箭頭表示育種過程。
解析：(1)兩性花是指雌蕊和雄蕊在同一朵花上，因此要進行雜交實驗，首先應去雄，目的是防止自己的花粉落到自己的柱頭上(自花傳粉)；去雄后還要進行套袋，目的是防止外來花粉的干擾，影響雜交實驗。(2)①根據組合2的結果可知，果皮顏色性狀由兩對染色體上的兩對等位基因控制，它們能自由組合；由于雜交組合1的F1全為紫色，因此親本純合，P1的基因型為AABB；F2的綠色子代基因型為aaBB、aaBb，分別占1/3、2/3；②雜交組合4是與隱性的個體進行雜交，相當于孟德爾實驗中的測交實驗；由于隱性個體只能產生一種類型的配子，因此測交實驗可以通過子代的表型及比例反映待測個體產生的配子種類及比例。(3)穩定遺傳的綠色果皮茄子的基因型為aaBB，可利用組合2的F2中的綠色果皮進行育種實驗。可采用的方法是單倍體育種(花藥離體培養得到單倍體幼苗aB和ab，再使用秋水仙素進行加倍，得到aaBB、aabb基因型的個體，從中選擇綠色的即可)、雜交育種(選擇綠色個體不斷自交，直至不出現性狀分離為止)。雜交育種的過程圖示見答案。
答案：(1)為了不讓其進行自花傳粉　防止外來花粉的干擾　(2)①2(兩)　兩對等位基因位于兩對染色體上(非同源染色體上)　AABB　aaBB、aaBb　②測交　待測個體產生配子的種類及比例
(3)①單倍體育種　雜交育種
注：選擇綠色個體，不斷自交，逐代淘汰白色個體，直至不出現性狀分離為止。
[能力提升]
9.(2022·濟南市模擬)某動物(2N＝16)性別決定方式為XY型，研究發現其體內兩條X染色體有時可融合成一條X染色體，稱為并連X(記作“X∧X”)，其形成過程如圖所示。一只含有并連X的雌性個體(X∧XY)和一只正常雄性個體雜交，子代的基因型與親代完全相同。子代連續交配也是如此，因而稱為并連X保持系。下列敘述錯誤的是(　　)
A．該并連X雌性個體在減數分裂時可形成8個四分體
B．該并連X雌性個體體內細胞中染色體組數是1或2或4
C．在并連X保持系中，親本雄性個體的X染色體傳向子代雌性個體
D．利用該保持系，可“監控”雄性個體X染色體上的新發突變
解析：選C。該動物2N＝16，該動物染色體組成為X∧XY，在減數分裂Ⅰ前期，兩條X染色體和Y染色體配對形成1個四分體，加上常染色體形成7個四分體，所以可以形成8個四分體，A正確；該并連X雌性個體體內，其生殖細胞只含有1個染色體組，正常體細胞含有2個染色體組，有絲分裂后期有4個染色體組，B正確；綜合上述分析可推知：在并連X保持系中，親本雄性個體的X染色體傳向子代雄性個體，親本雄性個體的Y染色體傳向子代雌性個體，C錯誤；由于子代的基因型與親代完全相同，當雄性個體X染色體上有新的突變產生時，子代雄性個體的性狀可能會與親本的有所不同，可見，利用該保持系，可“監控”和“記錄”雄性個體X染色體上的新發突變，D正確。
10．(2022·河北衡水中學模擬)如圖是人體正常細胞的一對常染色體(用虛線表示)和一對性染色體(用實線表示)，其中A、a表示基因。突變體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是甲(正常細胞)的幾種突變細胞。下列分析合理的是(　　)
A．一個甲細胞經減數分裂產生的aX的配子概率是1/4
B．突變體Ⅱ的形成一定是染色體缺失所致
C．突變體Ⅲ形成的類型是生物變異的根本來源
D．從正常細胞到突變體Ⅰ可通過有絲分裂形成
解析：選D。圖中正常雄性個體產生的雄配子類型有四種，即AX、AY、aX、aY，而一個甲細胞形成的子細胞是2種，即AX、aY或AY、aX，則產生的aX的配子概率是0或1/2，A不合理；突變體Ⅱ中一條染色體缺失了一端，屬于染色體結構變異(缺失)，也可能發生染色體結構變異(移接)，B不合理；突變體Ⅲ中一條染色體的片段移到Y染色體上，屬于染色體結構變異(移接)，而基因突變是生物變異的根本來源，C錯誤；突變體Ⅰ中A基因變成a基因，屬于基因突變，可發生在有絲分裂前的間期，D合理。
11．(多選)已知果蠅紅眼和白眼分別由基因A和a控制，且不含A、a的個體在出生前死亡。將一只純合紅眼雌果蠅和一只經X射線照射的紅眼雄果蠅雜交獲得F1，取一只白眼的雄果蠅和F1中的一只雌果蠅雜交得F2。F2有兩點異常：①雌性數量是雄性的2倍；②所有雄性均為紅眼，雌性中紅眼∶白眼＝1∶1。下列分析不正確的是(　　)
A．X射線導致紅眼雄果蠅的X染色體上的A突變為a
B．X射線導致紅眼雄果蠅X染色體上含A的片段缺失，屬于染色體結構變異
C．F1中進行雜交實驗的這只雌果蠅的細胞中含有1或2個染色體組
D．F2中的白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅雜交，其后代雌、雄比例為1∶1
解析：選ACD。由于F2中雌性數量是雄性的2倍，雌雄比例不為1∶1，則A、a這對基因位于X染色體上，若是由于X射線導致X染色體上A突變為a，則經X射線照射的紅眼雄果蠅的基因型為XaY，純合紅眼雌果蠅基因型為XAXA，則F1雌果蠅基因型為XAXa，與一只白眼的雄果蠅(XaY)雜交得F2，則F2中應存在白眼雄性個體，與題干不符，A錯誤；若X射線導致X染色體上含A的片段缺失，屬于染色體結構變異，則親本的基因型為XAXA和XY，F1雌果蠅基因型為XAX，與一只白眼的雄果蠅(XaY)雜交得F2，F2中的基因型為XAXa、XaX、XAY、XY(不含A、a的個體，死亡)，因此雌性數量是雄性的2倍，所有雄性均為紅眼，雌性中紅眼∶白眼＝1∶1，雜交實驗結果與題干相符，B正確；F1雌果蠅基因型為XAX，體細胞含有2個染色體組，F1中進行雜交實驗的這只雌果蠅的細胞中既有進行有絲分裂的細胞，也有進行減數分裂的細胞，所以含有1個或2個或4個染色體組，C錯誤；由B選項分析可知，F2中白眼雌果蠅(其基因型為XaX)和紅眼雄果蠅(XAY)雜交，后代的基因型為XAXa、XAX、XaY、XY(不含A、a的個體，死亡)，因此其后代雌、雄比例為2∶1，D錯誤。
12．在栽培某種農作物(2n＝42)的過程中，有時會發現單體植株(2n－1)，例如有一種單體植株就比正常植株缺少一條6號染色體，稱為6號單體植株。
(1)6號單體植株的變異類型為__________________，該植株的形成是因為親代中的一方在減數分裂過程中__________________________________________未分離。
(2)6號單體植株在減數分裂Ⅰ時能形成________個四分體。如果該植株能夠產生數目相等的n型和(n－1)型配子，則自交后代(受精卵)的染色體組成類型及比例為___________________。
(3)科研人員利用6號單體植株進行雜交實驗，結果如表所示。
雜交親本 實驗結果
6號單體(♀)×正常二倍體(♂) 子代中單體占75%，正常二倍體占25%
6號單體(♂)×正常二倍體(♀) 子代中單體占4%，正常二倍體占96%
①單體♀在減數分裂時，形成的n－1型配子________(填“多于”“等于”或“少于”)n型配子，這是因為6號染色體往往在減數分裂Ⅰ過程中因無法________________而丟失。
②n－1型配子對外界環境敏感，尤其是其中的______(填“雌”或“雄”)配子育性很低。
(4)現有該作物的兩個品種，甲品種抗病但其他性狀較差(抗病基因R位于6號染色體上)，乙品種不抗病但其他性狀優良，為獲得抗病且其他性狀優良的品種，理想的育種方案是：以乙品種6號單體植株為__________(填“父本”或“母本”)與甲品種雜交，在其后代中選出單體，再連續多代與__________________雜交，每次均選擇抗病且其他性狀優良的單體植株，最后使該單體________，在后代中即可挑選出RR型且其他性狀優良的新品種。
解析：(1)有一種單體植株比正常植株缺少一條6號染色體，稱為6號單體植株，故6號單體植株的變異類型為染色體數目變異，該植株的形成是因為親代中的一方在減數分裂過程中6號染色體的同源染色體或姐妹染色單體未分離。(2)某種農作物為(2n＝42)，則單體植株為2n－1＝41條染色體，故6號單體植株在減數分裂Ⅰ時能形成20個四分體。如果該植株能夠產生數目相等的n型和n－1型配子，則自交后代(受精卵)的染色體組成類型及比例為正常二倍體(2n)∶單體(2n－1)∶缺體(2n－2)＝1∶2∶1。(3)①據表格數據可知，單體♀在減數分裂時，形成的n－1型配子多于n型配子，這是因為6號染色體往往在減數分裂Ⅰ過程中因無法聯會(形成四分體)而丟失。②據表格數據可知，n－1型配子對外界環境敏感，尤其是其中的雄配子育性很低。(4)根據(3)中的②可知，n－1型雄配子育性很低，則以乙品種6號單體植株為母本與甲品種雜交，在其后代中選出單體，再連續多代與乙品種6號單體雜交，每次均選擇抗病且其他性狀優良的單體植株，最后使該單體自交，在后代中即可挑選出RR型且其他性狀優良的新品種。
答案：(1)染色體數目變異　6號染色體的同源染色體或姐妹染色單體　(2)20　正常二倍體(2n)∶單體(2n－1)∶缺體(2n－2)＝1∶2∶1　(3)①多于　聯會(形成四分體)　②雄
(4)母本　乙品種6號單體　自交

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