2026《金版教程》高考复习方案生物创新多选版-第20讲 染色体变异

第20讲染色体变异1.举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。2.低温诱导植物细胞染色体数目的变化。1．(2020·山东等级考改编)在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝粒分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如图所示。若某细胞进行有丝分裂时，出现“染色体桥”并在两着丝粒间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异，关于该细胞的说法错误的是()A．可在分裂后期观察到“染色体桥”结构B．其子细胞中染色体的数目不会发生改变C．其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段D．若该细胞基因型为Aa，可能会产生基因型为Aaa的子细胞答案：C解析：由题干信息可知，着丝粒分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，故可以在有丝分裂后期观察到“染色体桥”结构，A正确；出现“染色体桥”后，在两个着丝粒间任意位置发生断裂，可形成两条子染色体分别移向细胞两极，其子细胞中染色体数目不会发生改变，B正确；“染色体桥”现象是姐妹染色单体之间发生了片段的连接，不会出现非同源染色体片段，C错误；若该细胞的基因型为Aa，出现“染色体桥”后着丝粒间任一位置发生断裂时，一条姐妹染色单体上的a转接到了另一条姐妹染色体上，则会产生基因型为Aaa的子细胞，D正确。2．(2020·全国卷Ⅲ改编)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：一粒小麦×斯氏麦草（AA）（BB）↓杂种一↓拟二粒小麦×滔氏麦草(AABB)(DD)↓杂种二↓普通小麦(AABBDD)(1)在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是______________________________________________。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有________条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是________________________________(答出2点即可)。(2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有__________________(答出1点即可)。(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体)，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、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路___________________________________________________________________。答案：(1)无同源染色体，不能进行正常的减数分裂42营养物质含量高；茎秆粗壮(2)秋水仙素处理(3)甲、乙两个品种杂交，F1自交，选取F2中既抗病又抗倒伏，且自交后代不发生性状分离的植株解析：(1)杂种一是一粒小麦和斯氏麦草杂交的产物，细胞内含有一粒小麦和斯氏麦草的各一个染色体组，所以细胞内不含同源染色体，不能进行正常的减数分裂，因此高度不育；普通小麦含有6个染色体组，每个染色体组有7条染色体，所以体细胞有42条染色体；多倍体植株通常茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。考点一染色体数目变异1．染色体变异(1)概念：生物体的体细胞或生殖细胞内染色体eq\x(\s\up1(01))数目或eq\x(\s\up1(02))结构的变化。(2)类型：染色体eq\x(\s\up1(03))数目的变异和染色体eq\x(\s\up1(04))结构的变异。2．染色体数目变异(1)非整倍性变异→个别染色体的增加或减少①常染色体增加/减少。举例：21三体综合征(唐氏综合征)。②性染色体增加/减少。举例：超雄综合征(XYY)。(2)整倍性变异→以染色体组的形式成倍增加或成套地减少①染色体组a．定义：每套非同源染色体称为一个染色体组。b．特点eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(“非”：一组非同源染色体形态大小、功能各不相同),“全”：全套遗传信息))②单倍体③二倍体④多倍体1．信息获取与加工[例1]芸薹属栽培种中二倍体芸薹、黑芥和甘蓝通过相互杂交和自然加倍形成了四倍体种，关系如图(图中A、B、C分别代表不同的染色体组，数字代表体细胞中的染色体数目)。下列相关叙述正确的是()A．染色体自然加倍可能是由于骤然低温影响着丝粒的分裂造成的B．芥菜与甘蓝杂交产生的子代为三倍体，子代体细胞不含同源染色体C．芸薹、黑芥、埃塞俄比亚芥等芸薹属的六个栽培种属于同一个物种D．图示埃塞俄比亚芥形成过程中遗传物质所发生的变异类型只有染色体数目变异答案：B解析：骤然低温能够通过抑制纺锤体的形成引起染色体自然加倍，骤然低温不影响着丝粒的分裂，A错误；芥菜(AABB)与甘蓝(CC)杂交，子代体细胞含3个染色体组(ABC)，不含同源染色体，B正确；能杂交且能生下可育后代的为同一物种，芸薹、黑芥、埃塞俄比亚芥等芸薹属的六个栽培种都不属于同一个物种，存在生殖隔离，C错误；黑芥和甘蓝形成埃塞俄比亚芥的过程中发生了减数分裂、受精作用、低温诱导，减数分裂过程发生基因重组，低温诱导过程发生了染色体数目变异，D错误。2．模型建构[例2](2024·安徽，10)甲是具有许多优良性状的纯合品种水稻，但不抗稻瘟病(rr)，乙品种水稻抗稻瘟病(RR)。育种工作者欲将甲培育成抗稻瘟病并保留自身优良性状的纯合新品种，设计了下列育种方案，合理的是()①将甲与乙杂交，再自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株②将甲与乙杂交，F1与甲回交，选F2中的抗稻瘟病植株与甲再次回交，依次重复多代；再将选取的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株③将甲与乙杂交，取F1的花药离体培养获得单倍体，再诱导染色体数目加倍为二倍体，从中选取抗稻瘟病植株④向甲转入抗稻瘟病基因，筛选转入成功的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株A．①② B．①③C．②④ D．③④答案：C解析：甲是具有许多优良性状的纯合体。方案①③中，后代产生很多性状组合，不能保留甲的所有优良性状；方案②中，将甲与乙杂交，所得F1均抗稻瘟病，让F1与甲回交，选F2中的抗稻瘟病植株与甲再次回交，依次重复多代，通过不断与甲回交，不断提高甲的所有优良性状相关基因的基因频率，达到保留甲所有优良性状的目的，再将选取的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株，这样可以获得纯合抗稻瘟病植株；方案④直接将抗稻瘟病基因转入甲中，筛选转入成功的抗稻瘟病植株自交多代，每代均选取抗稻瘟病植株，这样可以获得纯合抗稻瘟病植株，且该植株还能保留甲的所有优良性状。C正确。3．逻辑推理与论证[例3](多选)二倍体生物体细胞中某对同源染色体多了一条的个体，称为三体(2n＋1，配子育性及结实率与二倍体相同)。科学家利用人工构建的一系列增加了不同染色体的野生型纯合水稻三体，分别与野生型水稻的隐性突变体(2n＝24)杂交，获得F1，F1植株单独种植，自交得到F2，分别统计各自F2的表型和比例，可以判断突变基因在染色体上的位置。下列说法正确的是()A．减数分裂过程中，某对同源染色体未分离移向同一极，可能会导致子代中出现三体B．需构建11种野生型水稻三体，分别与隐性突变体杂交才能确定突变基因的位置C．若某F1植株子代中野生型与突变型的比例为35∶1，说明突变基因位于该三体所在的染色体上D．若某F1植株子代中野生型与突变型的比例为5∶1，则突变基因不位于该三体所在的染色体上答案：ABC解析：减数分裂过程中某对同源染色体未分离移向一极或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后形成的子染色体未分离并移向一极都可能会导致配子中多一条染色体，从而使子代中出现三体，A正确；水稻(2n＝24)有12对同源染色体，需构建11种水稻野生型三体分别与隐性突变体杂交，就可以确定突变基因的位置，B正确；若突变基因位于三体所在的染色体上，隐性突变体的基因型为aa，相关野生型三体的基因型为AAA，二者杂交，F1的基因型有两种，Aa和AAa，其中Aa植株自交后代比例为3∶1，AAa的植株产生的配子为AA∶Aa∶A∶a＝1∶2∶2∶1，其中a＝1/6，自交后代(即F1植株子代)中显性与隐性的比例为35∶1，若突变基因不位于三体所在的染色体上，则某隐性突变体的基因型为aa，相关野生型三体的基因型为AA，二者杂交，F1的基因型为Aa，自交后代(即F1植株子代)中比例为3∶1，C正确，D错误。4．科学探究[例4]我国科学家在小鼠(2n＝40)的单倍体胚胎干细胞上首次实现4号和5号染色体的断裂和重新连接，培育得到Chr4＋5(如图)的单倍体胚胎干细胞。研究人员通过将融合改造的单倍体干细胞注射入卵母细胞的方式成功得到Chr4＋5杂合小鼠。观察它们的发育情况，携带Chr4＋5染色体连接的小鼠没有表现出明显的异常，还可以继续繁殖后代，但携带连接染色体小鼠的生殖能力明显下降。回答下列问题：(1)在植物单倍体育种过程中，获得单倍体常采用的方法是________。与二倍体相比，单倍体植株的特点是________。(2)获得的Chr4＋5杂合小鼠体细胞中含有________条染色体，培育单倍体胚胎干细胞过程中在染色体水平上发生的变异类型有________。(3)经过进一步研究发现，连接后的染色体仍然能够与两条分离的同源染色体进行联会。理论上Chr4＋5杂合小鼠在联会后的同源染色体分离时，配对的三条染色体中，任意两条正常分离，另一条染色体随机移向细胞一极。现让杂合Chr4＋5小鼠雌雄个体随机交配获得F1，则F1中纯合Chr4＋5小鼠所占的比例为________。欲判断F1中某个体染色体组成是否为纯合Chr4＋5小鼠，请使用最简单的方法进行判断：______________________________。答案：(1)花药离体培养长得弱小、高度不育(2)39染色体结构变异和染色体数目变异(3)1/36借助显微镜观察F1个体体细胞中染色体的形态和数目解析：(2)小鼠为二倍体，含40条染色体，4号和5号染色体的断裂和重新连接，获得的Chr4＋5杂合小鼠体细胞中含有39条染色体。Chr4＋5单倍体胚胎干细胞培育过程中，涉及4号和5号染色体的断裂和重新连接，因此发生的变异类型有染色体结构变异和数目变异。(3)连接后的染色体仍然能够分别与两条未发生融合的同源染色体进行联会，Chr4＋5杂合小鼠可以产生Chr4＋5、4和5、Chr4＋5和4、5、Chr4＋5和5、4共6种配子，Chr4＋5配子所占比例为1/6，故F1中纯合Chr4＋5小鼠个体所占的比例为1/6×1/6＝1/36。由于纯合Chr4＋5小鼠的染色体形态和数目有所不同，因此利用显微镜观察F1个体体细胞中染色体的形态和数目可以迅速判断其是否为纯合Chr4＋5小鼠。5．长句表达[例5]作为世界第五大作物的高粱(2N＝20)是我国最早栽培的禾谷类作物之一，有着上千年的历史，高粱特有的多种适应逆境胁迫的优异基因在作物改良中的应用前景广阔。现有只具一种抗性(耐盐或抗旱或抗丝黑穗病)的高粱品种多株，设耐盐、抗旱、抗丝黑穗病性状分别受基因A、B、D控制，控制这三对相对性状的基因独立遗传。请回答下列问题：(1)科学家对高粱基因组的测序需测定________条染色体上DNA的碱基序列，可为高粱作物改良提供重要依据。(2)现用纯合抗旱不抗丝黑穗病高粱与纯合不抗旱抗丝黑穗病高粱杂交产生F1，F1花期套袋自交后产生F2，F2中抗旱抗丝黑穗病高粱所占比例为________，再将它们单独种植，抗旱高粱中抗旱性状不会发生性状分离的植株所占比例为________。(3)欲验证耐盐和抗旱基因的遗传遵循自由组合定律，某同学设计的方案是“杂合耐盐不抗旱高粱×杂合抗旱不耐盐高粱→F1，观察并统计F1的表型及比例。若F1出现四种表型且比例为1∶1∶1∶1，则说明这两对基因的遗传遵循自由组合定律”。请判断该方案是否合理。________(填“合理”或“不合理”)，说明理由______________________________________。(4)欲快速培育耐盐、抗旱、抗丝黑穗病性状的纯种高粱，请利用题中所给品种设计最佳育种方案____________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)10(2)9/161/3(3)不合理耐盐基因和抗旱基因无论位于一对同源染色体上还是位于两对同源染色体上，杂合耐盐高粱(Aabb)和杂合抗旱高粱(aaBb)均产生两种配子，不能体现产生配子时非同源染色体上的非等位基因是否自由组合(4)选择纯合耐盐和纯合抗旱的高粱杂交得到F1，F1再与纯合抗丝黑穗病高粱杂交得到F2，从F2中筛选出耐盐、抗旱、抗丝黑穗病的高粱。取筛选出的高粱进行花药离体培养得到单倍体幼苗，再用适宜浓度的秋水仙素处理，最后可筛选出耐盐、抗旱、抗丝黑穗病的纯合高粱解析：(2)耐盐、抗旱、抗丝黑穗病性状分别受基因A、B、D控制，控制这三对相对性状的基因独立遗传，用纯合抗旱不抗丝黑穗病高粱BBdd与纯合不抗旱抗丝黑穗病高粱bbDD杂交产生F1(BbDd)，F1花期套袋自交后产生F2，F2中抗旱抗丝黑穗病高粱B_D_所占比例为3/4×3/4＝9/16，再将它们单独种植，抗旱高粱B_占所有植株比例为3/4，抗旱性状不会发生性状分离的植株BB占所有植株的比例为1/4，那么抗旱高粱中抗旱性状不会发生性状分离的植株所占比例为1/3。[例6](2025·八省联考山西、陕西、宁夏、青海)华山新麦草是我国特有小麦近缘濒危物科，具有抗小麦条锈病基因Y，为小麦育种提供新的种质资源。利用普通小麦、华山新麦草和六倍体小黑麦培育高抗条锈病八倍体小黑麦品系如图，回答下列问题。(1)甲是________倍体植株，经处理得到乙，此处使用秋水仙素的原理是______________。假如同源染色体和姐妹染色单体正常分离，丙经减数分裂形成的配子中染色体数目范围为________。在获得丁的整个培育过程中涉及的育种方法是________和__________。(2)经检测植株丁含有Y基因，出现这种现象的原因是在育种过程中发生了____________，由丙到丁自交多代是为了在获得Y基因的同时达到________的目的。(3)为缩短育种周期，培育出丁，若以普通小麦、华山新麦草和黑麦(RR)为材料，可采取的不同于上图的育种方法是____________。答案：(1)四抑制纺锤体的形成14～35杂交育种多倍体育种(2)染色体结构变异纯合(3)单倍体育种解析：(2)经检测植株丁(AABBDDRR)含有Y基因，出现这种现象的原因应该是在育种过程中发生了染色体结构变异，即华山新麦草中的基因Y所在的染色体移接到了其他染色体上，由丙到丁自交多代是为了在获得Y基因的同时达到纯合的目的，便于育种推广。[例7](2024·黑吉辽，15)栽培马铃薯为同源四倍体，育性偏低。GBSS基因(显隐性基因分别表示为G和g)在直链淀粉合成中起重要作用，只有存在G基因才能产生直链淀粉。不考虑突变和染色体互换，下列叙述错误的是()A．相比二倍体马铃薯，四倍体马铃薯的茎秆粗壮，块茎更大B．选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题，并保持优良性状C．Gggg个体产生的次级精母细胞中均含有1个或2个G基因D．若同源染色体两两联会，GGgg个体自交，子代中产直链淀粉的个体占35/36答案：C解析：相比二倍体马铃薯，四倍体马铃薯的茎秆粗壮，块茎更大，所含的营养物质也更多，A正确；植物可进行无性繁殖，可保持母本的优良性状，选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题，并保持优良性状，B正确；Gggg细胞复制之后为GGgggggg，减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合，故Gggg个体产生的次级精母细胞含有2个或0个G基因，C错误；若同源染色体两两联会，GGgg个体自交，GGgg产生的配子为1/6GG、4/6Gg、1/6gg，只有存在G基因才能产生直链淀粉，故子代中产直链淀粉的个体占1－1/6×1/6＝35/36，D正确。考点二染色体结构变异1．类型图解变化名称举例染色体的某一片段缺失引起变异eq\x(\s\up1(01))缺失猫叫综合征；果蝇缺刻翅的形成染色体中增加某一片段引起变异重复果蝇棒状眼的形成染色体的某一片段移接到另一条eq\x(\s\up1(02))非同源染色体上引起变异易位果蝇花斑眼的形成染色体的某一片段位置颠倒引起变异倒位果蝇卷翅的形成[特别提醒]易位与染色体互换的区别项目染色体易位染色体互换图解位置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之间原理属于染色体结构变异属于基因重组观察可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到2．结果(1)使排列在染色体上的基因的eq\x(\s\up1(03))数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异。(2)大多数染色体结构变异对生物体是eq\x(\s\up1(04))不利的，有的甚至导致生物体死亡。[例1](2025·八省联考内蒙)正常小鼠的Sry基因只位于Y染色体上，是雄性性腺形成的关键基因。有一只小鼠的性染色体是XX，其中一条X上带有Sry基因。下列叙述正确的是()A．其母本卵细胞形成过程中发生了染色体易位B．其父本精子形成过程中发生了染色体易位C．其母本卵细胞形成过程中发生了基因突变D．其父本精子形成过程中发生了基因突变答案：B解析：正常小鼠的Sry基因只位于Y染色体上，是雄性性腺形成的关键基因，性染色体是XX的小鼠，其中一条X上带有Sry基因，说明带有Sry基因的X来自父本，进而确定其父本精子形成过程中发生了染色体易位，B正确。[例2]玉米非糯性基因(B)对糯性基因(b)为显性。下图为玉米培育的示意图，染色体缺失片段不影响减数分裂过程，但染色体片段缺失的花粉不育，而雌配子可育。下列叙述正确的是()A．甲是通过诱变育种得到的染色体结构变异个体B．甲与正常糯性玉米进行正反交，子代表型及比例相同C．若甲作母本，F1非糯性玉米中含有异常染色体的个体占1/3D．若甲作父本，F2非糯性玉米细胞中异常染色体数目最多为2条答案：A解析：用X射线处理后发生染色体片段缺失，所以甲属于诱变育种得到的染色体结构变异个体，A正确；甲与正常糯性玉米进行正反交，若甲作母本为正交，雌配子有B(染色体片段缺失但可育)和b两种，且比例为1∶1，雄配子只有b这一种，后代为非糯性∶糯性＝1∶1；若甲作父本为反交，雄配子只有b这一种(B不育)，雌配子也只有b这一种，故后代全为糯性，因此子代表型及比例不同，B错误；若甲作母本，雌配子有B(染色体片段缺失但可育)和b两种，甲(Bb)与乙(Bb)杂交得到的F1非糯性玉米基因型为1/3BB(缺失)、1/3Bb(正常)和1/3Bb(缺失)，所以含有异常染色体的个体占2/3，C错误；若甲作父本，染色体缺失的花粉不可育，只产生一种正常雄配子b，甲(Bb)与乙(Bb)杂交得到的F1非糯性玉米基因型为Bb(正常)，F1非糯性玉米植株随机传粉，F2非糯性玉米细胞中染色体全部正常，D错误。[例3](多选)染色体部分缺失在育种方面有重要作用，下图是育种专家对棉花品种的培育过程，相关叙述正确的是()A．图中涉及的变异只有染色体结构变异B．植株S与M杂交产生粉红棉的概率是1/2C．植株S与N杂交产生粉红棉的概率是1/2D．粉红棉M自交产生白色棉的概率为1/4答案：BD解析：图中涉及的变异除染色体结构变异外，还有基因突变，A错误；深红棉S(bb)与粉红棉M(bO)(O表示缺失相应的等位基因)杂交，子代表型及比例为粉红棉(bO)∶深红棉(bb)＝1∶1，故产生粉红棉的概率为1/2，B正确；根据基因分离定律，深红棉S(bb)与白色棉(OO)杂交，子代全部是粉红棉(bO)，C错误；粉红棉M经减数分裂可产生2种比例相等的配子，即b、O，故自交产生白色棉(OO)的概率为1/2×1/2＝1/4，D正确。[例4]胚胎染色体异常是造成早期胚胎流产的常见因素，例如某哺乳动物(2n＝42)部分胚胎细胞增殖过程中一条10号染色体与一条11号染色体在端粒处连接构成一条10/11平衡易位染色体，经检测该过程并未丢失基因和染色体片段，减数分裂Ⅰ前期出现联会，遵循正常的染色体行为规律(不考虑染色体互换)如下图，携带该平衡易位染色体的个体当代表型基本正常。下列叙述错误的是()A．雌性携带者的卵细胞最多含有20种形态的染色体B．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞C．可在妊娠阶段进行羊膜腔穿刺诊断胚胎是否存在10/11平衡易位染色体D．由本题推测人群中表型正常的个体染色体可能存在异常，人类婚前检查有其必要性答案：A解析：已知某哺乳动物含42条染色体，其中10/11平衡易位染色体携带者由于一条10号染色体与一条11号染色体在端粒处连接构成一条10/11平衡易位染色体，导致雌性携带者的初级卵母细胞内有19对同源染色体正常联会，而10、11号染色体及10/11平衡易位染色体联会时形成图示状态，图示联会的染色体减数分裂时任意配对的两条染色体移向一极，另一条染色体随机移向细胞另一极，由于10/11平衡易位染色体形态与10号染色体和11号染色体均不相同，故形成的卵细胞内最多含有21种形态的染色体，A错误；有丝分裂中期染色体的形态、数目清晰，因此可选择有丝分裂中期观察平衡易位染色体，B正确。考点三实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化1．实验原理用低温处理植物的分生组织细胞，能够eq\x(\s\up1(01))抑制纺锤体的形成，以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极，导致细胞不能分裂成两个子细胞，于是，植物细胞的eq\x(\s\up1(02))染色体数目发生变化。2．实验试剂3．实验步骤与现象4．结论：低温能诱导植物细胞染色体数目加倍。[例1]某同学利用秋水仙素诱导红葱(2n＝16)根尖细胞的染色体数目变化，分别于实验过程中的24小时(左图)和48小时(右图)拍到以下两张照片。下列叙述正确的是()A．秋水仙素能够抑制纺锤体的形成B．制作装片时需用卡诺氏液解离根尖细胞C．细胞甲正处于有丝分裂的中期D．细胞乙经历了3次染色体加倍答案：A解析：秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，从而诱导染色体数目加倍，A正确；制作装片时卡诺氏液的作用是固定装片，解离所用的试剂是解离液，B错误；处于中期的染色体形态稳定，数目清晰，且着丝粒整齐排列在赤道板上，图示甲不是有丝分裂中期，C错误；红葱的染色体数目是16，据图可知，细胞甲染色体数目为32条，此时经历了24小时，染色体加倍一次，细胞乙的染色体数目约为58条，经历48小时，则约经历了2次染色体加倍，D错误。[例2]四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，科研人员欲通过实验寻找诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍的最适温度。下列相关叙述正确的是()A．该实验可设置一系列零下低温条件诱导大蒜染色体数目加倍B．低温处理后用卡诺氏液固定，然后解离、漂洗、染色、制片C．观察对象为根尖分生区细胞，对染色体数目加倍的中期细胞所占比例进行统计D．低温主要影响有丝分裂后期，抑制纺锤体将染色体牵拉至细胞两极答案：C解析：该实验可设置一系列零上低温条件诱导大蒜染色体数目加倍，零下低温冻伤根尖，A错误；低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验基本过程为：低温诱导→卡诺氏液固定→95%酒精冲洗→解离→漂洗→染色→制片，B错误；中期细胞中染色体形态清晰、结构稳定，因此观察对象为根尖分生区细胞，对染色体数目加倍的中期细胞所占比例进行统计，C正确；低温能抑制纺锤体的形成，因此低温主要影响有丝分裂前期，D错误。[例3](多选)低温可诱导植物减数分裂异常而获得染色体数目未减半的配子，其与正常配子结合可获得多倍体植株。下列叙述不正确的是()A．低温可能影响减数分裂过程中纺锤体的形成，导致同源染色体未分离B．低温主要影响着丝粒的分裂，导致复制后的姐妹染色单体不分开而加倍C．该育种方法的原理是染色体数目变异，形成的多倍体植株均不能产生配子D．植株经短暂低温处理后获得的所有配子中均含有成对的同源染色体，染色体数目加倍答案：BCD解析：低温可诱导植物减数分裂异常而获得染色体数目未减半的配子，据此推测低温可能影响减数分裂过程中纺锤体的形成，导致同源染色体未分离，减数分裂Ⅰ产生的细胞中染色体数目没有改变，而减数分裂Ⅱ正常，则能产生染色体数目未减半的配子，A正确；低温主要影响纺锤体的形成，不会影响着丝粒的分裂，B错误；该育种方法的原理是染色体数目变异，形成的多倍体植株若染色体组为偶数，则能正常进行减数分裂产生配子，C错误；植株经短暂低温处理后，有些细胞发生了异常分裂，也有些细胞正常分裂，故获得的所有配子中有的含有成对的同源染色体，有的不含同源染色体，D错误。跨章节知识联系课时作业题号123456难度★★★★★★对点染色体变异区分多倍体育种染色体结构变异变异与细胞图像遗传与变异染色体变异育种题号78910111213难度★★★★★★★★★★★★对点杂交育种与单倍体育种多倍体育种染色体变异秋水仙素浓度对染色体加倍影响染色体变异与人类遗传病染色体数目变异、单体染色体变异与遗传、育种1．某些类型的染色体结构和数目的变异，通过对细胞有丝分裂中期或减数分裂Ⅰ时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数分裂Ⅰ时期染色体变异的模式图，它们依次属于()A．三倍体、染色体片段增加、个别染色体数目变异、染色体片段缺失B．三倍体、染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加C．个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失D．染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体答案：C解析：分析题图，a细胞中某一染色体多出了一条，属于个别染色体数目的增加；b细胞中一条染色体上的某一片段重复，属于染色体片段重复；c细胞中每种染色体都是三条，含有3个染色体组，可能属于三倍体；d细胞中有一条染色体上缺失了2个片段，属于染色体片段缺失。故依次属于个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失，C正确，A、B、D错误。2．现代香蕉的栽培种由尖叶蕉(AA)和长梗蕉(BB)两个原始种通过杂交而来，其中A、B分别代表一个染色体组，各包含11条染色体。二倍体香蕉产量较低，三倍体香蕉中AAA和部分AAB的风味较好。下列有关叙述正确的是()A．AAAA与AA杂交产生AAA属于多倍体育种B．AAB香蕉减数分裂可形成四种比例相同的配子C．三倍体香蕉因为减数分裂异常而很难形成种子D．尖叶蕉和长梗蕉杂交过程中不会发生基因重组答案：C解析：AAAA与AA杂交产生AAA属于杂交育种，A错误；AAB香蕉减数分裂过程中，A与A联会，B无同源染色体，会发生联会紊乱，因此一般无法产生可育配子，B错误；三倍体香蕉因为减数分裂异常形成可育配子的概率和比例都极低，很难形成种子，C正确；尖叶蕉和长梗蕉杂交过程中会发生基因重组，D错误。3．基因突变、基因重组和染色体变异是常见的生物变异类型，如图所示为几种染色体片段交换的模式图。下列相关叙述不正确的是()A．某DNA分子上插入若干碱基对，使基因数目发生改变，属于染色体结构变异而非基因突变B．图甲和图乙所示过程均属于染色体变异C．图丙所示过程发生在同源染色体非姐妹染色单体之间，属于基因重组D．图甲、乙、丙所示过程均会涉及DNA片段的断裂和重新融合答案：C解析：DNA分子上插入若干碱基对，若只改变了某个基因的碱基排列顺序，未改变基因数目，属于基因突变，若改变了DNA分子上基因数目，则属于染色体结构变异，因此某DNA分子上插入若干碱基对，使基因数目发生改变，属于染色体结构变异，A正确；图甲所示过程发生在一条染色体内部，未改变基因数目，但改变了基因排列顺序，属于染色体结构变异中的倒位，图乙所示过程为非同源染色体之间的片段交换，属于染色体结构变异中的易位，B正确；减数分裂Ⅰ前期若同源染色体非姐妹染色体单体之间交换的是对等片段，属于基因重组，但图丙所示过程，交换的是非对等片段，属于染色体结构变异，C错误；图甲、图乙、图丙都属于染色体结构变异，均会涉及DNA片段的断裂和重新融合，D正确。4．下图所示为某二倍体生物的正常细胞及几种突变细胞的一对常染色体和性染色体。以下分析不正确的是()A．图中正常雄性个体产生的雄配子类型有四种B．突变体Ⅰ的形成可能是由于基因发生了突变C．突变体Ⅱ所发生的变异能够通过显微镜直接观察到D．突变体Ⅲ中基因A和a的分离符合基因的分离定律答案：D解析：正常个体可产生AX、AY、aX、aY四种配子，A正确；由正常细胞可知，等位基因A、a位于2号常染色体上，而突变体Ⅰ中2号染色体上原来的A基因突变成了a基因，所以属于基因突变，B正确；突变体Ⅱ中2号染色体上含有基因A的染色体片段缺失，所以属于染色体缺失，染色体变异可以通过显微镜观察，C正确；突变体Ⅲ中2号染色体上含有基因A的片段移到了Y染色体上，这种变异发生在非同源染色体之间，属于染色体易位，基因分离定律的实质是当细胞进行减数分裂时，等位基因随同源染色体的分开而分离，而突变体Ⅲ中基因A和a位于非同源染色体上，D错误。5．控制玉米植株颜色的基因G(紫色)和g(绿色)位于6号染色体上。经X射线照射的纯种紫株玉米与绿株玉米杂交，F1出现极少数绿株。为确定绿株的出现是由于G基因突变还是G基因所在的染色体片段缺失造成的，可行的研究方法是()A．用该绿株与纯合紫株杂交，观察统计子代的表型及比例B．用该绿株与杂合紫株杂交，观察统计子代的表型及比例C．选择该绿株减数分裂Ⅰ前期细胞，对染色体观察分析D．提取该绿株的DNA，根据PCR能否扩增出g基因进行判断答案：C解析：若用该绿株与纯合紫株杂交，无论是基因突变还是染色体片段缺失，后代都是紫色，无法判断，A错误；若用该绿株与杂合紫株杂交，后代都是紫色∶绿色＝1∶1，无法判断，B错误；选择该绿株减数分裂Ⅰ前期细胞，对染色体观察，可以通过染色体是否缺失进行判断，C正确；两种绿色植株都含有g基因，无法判断，D错误。6．(2023·江苏，10)2022年我国科学家发布燕麦基因组，揭示了燕麦的起源与进化，燕麦进化模式如图所示。下列相关叙述正确的是()A．燕麦是起源于同一祖先的同源六倍体B．燕麦是由AA和CCDD连续多代杂交形成的C．燕麦多倍化过程说明染色体数量的变异是可遗传的D．燕麦中A和D基因组同源性小，D和C同源性大答案：C解析：燕麦起源于燕麦属，AA和CCDD杂交得到异源三倍体ACD，ACD不育，需诱导其染色体数目加倍后才能形成AACCDD的燕麦，故燕麦是起源于同一祖先的异源六倍体，A、B错误；燕麦多倍化的原理是染色体数目变异，是可遗传的变异，C正确；燕麦中A和D基因组由A/D基因组祖先进化而来，二者与C基因组亲缘关系较远，故A和D基因组同源性大，D与C同源性小，D错误。7．某自花传粉的二倍体植株的基因型为AaBb，这两对基因分别控制两对相对性状(两对基因的显隐性关系均为完全显性)且独立遗传。以下是培育该植物新品种的两种途径，下列有关叙述错误的是()途径①：植株→花粉粒→单倍体幼苗→品种Ⅰ途径②：植株→花粉粒＋卵细胞→受精卵→品种ⅡA．途径①中单倍体幼苗的获得体现了雄配子具有全能性B．途径①中可用秋水仙素溶液处理单倍体幼苗获得品种ⅠC．途径②中必须连续自交两代才能选择出基因型为aaBB的品种D．与途径②相比，途径①可快速、简便地获得基因型为aabb的品种答案：D解析：途径①为单倍体育种，其中的花药离体培养得到单倍体植株体现了雄配子具有全能性，A正确；单倍体育种中，植物花药离体培养获得的单倍体植株高度不育，还需要诱导染色体数目加倍(可用秋水仙素溶液处理)使其成为可育的纯合植株，B正确；途径②中，基因型为AaBb的植株自交一代，可以得到aaBB品种，但因其与aaBb品种的性状相同，所以不能直接把aaBB品种选择出来，需要再自交一代，根据后代不发生性状分离的情况可选择出aaBB品种，C正确；单倍体育种技术含量较高，该植物不能简便地获得aabb品种，D错误。8．育种工作者将异源多倍体小麦的抗叶锈病基因转移到普通小麦，流程如图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。下列分析正确的是()A．异源多倍体AABBCC的培育一定要用秋水仙素加倍处理B．杂交后代①的染色体组成为AABBCD，含有42条染色体C．通过病菌接种实验处理杂交后代②可以筛选出杂交后代③D．射线照射利于含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上答案：BCD解析：异源多倍体AABBCC的培育也可以采用两种植物AABB与CC通过植物体细胞杂交的方法获得，也可以低温处理使染色体加倍，A错误；杂交后代①由异源多倍体AABBCC与普通小麦AABBDD杂交获得，染色体组为AABBCD，含有6个染色体组，每组有7条染色体，含有42条染色体，B正确；杂交后代②通过筛选获得杂交后代③，杂交后代③含有抗病基因的染色体，有抗病性状，因此通过病菌接种实验处理杂交后代②可以筛选出杂交后代③，C正确；射线照射可以提高突变率，有利于染色体发生结构变异，含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，D正确。9．科研工作者将二倍体玉米的花粉授在异源六倍体普通小麦上，1天后杂种胚出现了21条小麦染色体、10条玉米染色体，授粉7天后杂种胚中只有21条小麦染色体和微核。其中微核是由有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体断片产生的。下列有关说法正确的是()A．小麦和玉米之间存在生殖隔离B．普通小麦的一个染色体组中含有7条染色体C．授粉7天后杂种胚中没有发生染色体结构变异D．产生微核的时期每条染色体含有两个染色单体答案：AB解析：小麦和玉米是两个不同的物种，存在生殖隔离，A正确；科研工作者将二倍体玉米的花粉授在异源六倍体普通小麦上，1天后杂种胚出现了21条小麦染色体，异源六倍体普通小麦上有6个染色体组，减数分裂的配子中含有3个染色体组，出现了21条小麦染色体，故普通小麦的一个染色体组中含有7条染色体，B正确；授粉7天后杂种胚中只有21条小麦染色体和微核，其中微核是由有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体断片产生的，说明授粉7天后杂种胚中发生了染色体结构变异，C错误；微核是由有丝分裂后期丧失着丝粒的染色体断片产生的，有丝分裂后期，即产生微核的时期不存在染色单体，D错误。10．研究人员为提高单倍体育种过程中染色体加倍率，以某品种烟草的单倍体苗为材料，研究了不同浓度秋水仙素处理对烟草单倍体苗的成苗率、大田移栽成活率和染色体加倍率的影响，结果如下表。下列有关叙述正确的是()秋水仙素浓度(mg/L)成苗率(%)大田移栽成活率(%)染色体加倍率(%)75079.9882.152.4650080.4285.532.3125081.5187.391.927582.5489.861.17A.秋水仙素的作用是通过细胞分裂过程中抑制纺锤体形成从而使染色体数目加倍B．采用花药离体培养的方法获得单倍体苗的过程中发生了脱分化和再分化C．随着秋水仙素浓度降低，成苗率、大田移栽成活率升高而染色体加倍率降低D．综合本实验结果分析，浓度为75mg/L的秋水仙素处理最能达到实验目的答案：ABC解析：秋水仙素的作用是抑制有丝分裂前期的纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，A正确；花药离体培养涉及到植物组织培养技术，该技术过程中包括脱分化和再分化过程，B正确；分析表格可知，随着秋水仙素浓度降低，成苗率、大田移栽成活率升高而染色体加倍率降低，C正确；根据题意可知，实验目的为提高单倍体育种过程中染色体加倍率，因此根据表格可知，浓度为750mg/L的秋水仙素处理，虽然成苗率、大田移栽成活率较低，但是下降幅度不大，染色体加倍率显著提高，因此该浓度最能达到实验目的，D错误。11．科研人员对猫叫综合征患者进行家系分析和染色体检查，结果如图1和图2。(1)据图2分析，Ⅲ1和Ⅲ3的5号染色体发生了染色体结构变异中的________，导致其上的基因________。(2)Ⅰ1、Ⅱ2、Ⅱ5染色体异常的原因是：5号染色体DNA发生________后与8号染色体DNA错误连接。(3)Ⅱ5的初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ前期，5号和8号两对同源染色体出现图3所示的________现象(图中①～④为染色体编号)。若减数分裂Ⅰ后期四条染色体随机两两分离(不考虑染色体互换)，Ⅱ5会形成________种类型的卵细胞，其中含有编号为________染色体的配子是正常配子。(4)若Ⅱ5和Ⅱ6想生一个健康的孩子，请提出可行的建议：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)缺失数目减少(2)断裂(3)联会6①④(4)进行染色体筛查，对染色体异常胎儿选择性流产(或通过试管婴儿技术选择染色体正常的胚胎进行移植)(合理即可)解析：(3)因Ⅱ5的5号和8号染色体间发生了易位，所以两对同源染色体出现了如图3所示的染色体异常联会现象。若减数分裂Ⅰ后期①②③④四条染色体随机两两分离并自由组合，在不考虑同源染色体非姐妹染色单体之间的互换的情况下，Ⅱ5会形成①②、③④、①③、②④、①④、②③6种类型的卵细胞，因②③染色体间发生了易位，它们属于结构异常的染色体，只有含有编号为①④染色体的配子才是正常配子。(4)由于Ⅱ5仅表型正常，但其细胞内染色体不正常，与基因突变相比较，染色体变异可以用显微镜直接观察到，因此，若Ⅱ5和Ⅱ6想生出健康的孩子，可以进行染色体筛查，对染色体异常胎儿终止妊娠或通过试管婴儿技术选择染色体正常的胚胎进行移植。12．在栽培某种农作物(2n＝42)的过程中，有时会发现单体植株(2n－1)，例如有一种单体植株比正常植株缺少一条6号染色体，称为6号单体植株。(1)6号单体植株的变异类型为________，该植株的形成是因为亲代中的一方在减数分裂过程中______________________________________未分离。(2)6号单体植株在减数分裂Ⅰ时能形成________个四分体。如果该植株能够产生数目相等的n型和n－1型配子，则自交后代(受精卵)的染色体组成类型及比例为__________________________________________________。(3)科研人员利用6号单体植株进行杂交实验，结果如下表所示。杂交亲本实验结果6号单体(♀)×正常二倍体(♂)子代中单体占75%，正常二倍体占25%6号单体(♂)×正常二倍体(♀)子代中单体占4%，正常二倍体占96%①单体♀在减数分裂时，形成的n－1型配子________(填“多于”“等于”或“少于”)n型配子，这是因为6号染色体往往在减数分裂Ⅰ过程中因无法________而丢失。②n－1型配子对外界环境敏感，尤其是其中的________(填“雌”或“雄”)配子育性很低。(4)现有该作物的两个品种，甲品种抗病但其他性状较差(抗病基因R位于6号染色体上)，乙品种不抗病但其他性状优良，为获得抗病且其他性状优良的品种，理想的育种方案是：以乙品种的6号单体植株为________(填“父本”或“母本”)与甲品种杂交，在其后代中选出单体，再连续多代与________杂交，每次均选择抗病且其他性状优良的单体植株，最后使该单体________，在后代中即可挑选出RR型且其他性状优良的新品种。答案：(1)染色体变异(染色体数目变异)6号染色体的同源染色体或姐妹染色单体(2)20正常二倍体(2n)∶单体(2n－1)∶缺体(2n－2)＝1∶2∶1(3)①多于联会(无法形成四分体)②雄(4)母本乙品种6号单体自交解析：(1)有一种单体植株比正常植株缺少一条6号染色体，称为6号单体植株，故6号单体植株的变异类型为染色体数目变异，该植株的形成是因为亲代中的一方在减数分裂过程中6号染色体的同源染色体或姐妹染色单体未分离。(2)某种农作物(2n＝42)，则单体植株为2n－1＝41条染色体，故6号单体植株在减数分裂Ⅰ时能形成20个四分体，如果该植株能够产生数目相等的n型和n－1型配子，则自交后代(受精卵)的染色体组成类型及比例为正常二倍体(2n)∶单体(2n－1)∶缺体(2n－2)＝1∶2∶1。(3)①据表格数据可知，单体♀在减数分裂时，形成的n－1型配子多于n型配子，这是因为6号染色体往往在减数分裂Ⅰ过程中因无法联会(无法形成四