第31讲　染色体变异与育种 高中生物第一轮总复习

第31讲染色体变异与育种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。课标内容1目

录染色体变异23生物变异在育种中的应用关键·真题必刷基础·精细梳理典例·精心深研考点一染色体变异1.染色体数目变异 (1)染色体数目变异的类型提醒生物体内有丝分裂和减数分裂过程中染色体移动异常都可导致染色体数目变异。个别非同源染色体(2)染色体组(2)染色体组(根据果蝇染色体组成图归纳)①组成特点a.形态上：细胞中的__________________，在形态上各不相同。b.功能上：控制生物生长、发育、遗传和变异的____________，在功能上各不相同。一套非同源染色体一套染色体②染色体组数目的判定方法1根据染色体形态判定细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。421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。12233(3)二倍体、多倍体及单倍体①二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有______染色体组的个体。两个

三个或三个以上茎秆增加秋水仙素低温萌发幼苗纺锤体加倍提醒单倍体强调由配子发育而来，并非单倍体都高度不育，某些同源多倍体的单倍体是可育的。配子高度不育2.染色体结构变异类型 (1)类型及实例2.染色体结构变异类型 (1)类型及实例易位倒位提醒染色体间的易位可分为单向易位和相互易位(平衡易位)。前者指一条染色体的某一片段转移到了另一条染色体上，而后者则指两条染色体间相互交换了片段，较为常见。(2)结果染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因______或__________发生改变，导致______的变异。数目排列顺序性状(1)雄蜂精子中染色体数目是其体细胞的一半。(2022·北京卷，5B)(

)提示相同。(2)高等植物细胞每个染色体组中都含有常染色体和性染色体。(2020·全国卷Ⅱ，4C)(

)提示雌雄同体的高等植物如豌豆、水稻没有性染色体。(3)通过普通小麦和黑麦杂交培育出了小黑麦与染色体变异无关。(2020·江苏卷，8D)(

)提示属于多倍体育种，原理是染色体变异。×××(4)弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种。(2019·江苏卷，4C)(

)(5)杂合体雌果蝇在形成配子时，同源染色体非姐妹染色单体间相应片段发生对等交换，导致新配子类型出现，应属染色体易位。(2018·海南卷，14C)(

)提示属于基因重组。(6)基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察。(2015·海南卷，21D)(

)提示基因突变在光学显微镜下看不到。√××1.某生物兴趣小组将品系甲(DD)与品系乙(dd)杂交，F1中出现了一株矮茎豌豆，原因经过初步探究，还需进一步判断发生了基因突变还是染色体变异，可采取的具体判定措施是_________________________________________________ ___________________________________________________________________。

分别制作F1中高茎和矮茎的分生区细胞临时装片，在显微镜下观察判断染色体的形态和数目2.若三体为XXY的雄性果蝇，三条性染色体任意两条联会概率相等，则XXY个体产生的配子及比例为多少？

提示

X∶Y∶XY∶XX＝2∶1∶2∶1。3.基因型如图所示的个体是纯合子还是杂合子？产生的配子的种类及比例是AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1吗？提示图中基因型为AAaa的个体是杂合子。若联会时仅考虑二价体(同源染色体两两配对)的形成，产生的配子种类和比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。但事实上，同源四倍体的联会是非常复杂多样的，大多数情况下常形成育性很低的配子，故多倍体难以形成正常的种子，常导致结实率较低。考向1

围绕染色体数目变异与染色体组，考查科学思维1.(2020·全国卷Ⅱ，4)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是(

)A.二倍体植物的配子只含有一个染色体组B.每个染色体组中的染色体均为非同源染色体C.每个染色体组中都含有常染色体和性染色体D.每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同解析

二倍体植物的配子是经减数分裂产生的，配子中只含有一个染色体组，A正确；一个染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们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，B、D正确；雌雄同体的高等植物如水稻、豌豆等没有性染色体，C错误。CC2.(2024·广东部分学校联考)下列是对a～h所示的生物体细胞中各含有几个染色体组的叙述，正确的是(

)A.细胞中含有一个染色体组的是图d、g，对应个体一定是由雄配子发育而来的单倍体B.细胞中含有二个染色体组的是图f、h，对应个体是二倍体C.细胞中含有三个染色体组的是图a、b，对应个体不一定是三倍体D.细胞中含有四个染色体组的是图c、f，对应个体是四倍体解析细胞中含有一个染色体组的是图d、g，对应个体也可能是由雌配子发育而来的，A错误；细胞中含有两个染色体组的是图c、h，对应个体可能是二倍体，B错误；细胞中含有三个染色体组的是图a、b，对应个体如果是由受精卵发育形成的，则为三倍体，如果是由配子直接发育形成的，则为单倍体，C正确；细胞中含有四个染色体组的是图e、f，对应个体不一定是四倍体，D错误。A考向2围绕染色体结构变异及变异类型的推断，考查科学思维、科学探究3.(2024·辽宁大连期末)某生物基因组成及基因在染色体上的位置关系如图所示。该生物性原细胞经减数分裂形成了如下图所示的几种配子。下列关于这几种配子形成过程中所发生的变异的说法，错误的是(

)A.配子一的变异属于基因重组，发生在减数分裂Ⅰ前期B.配子二发生了染色体变异，最可能发生在减数分裂Ⅱ过程中C.配子三发生了染色体易位，原因可能是基因b转移到非同源染色体上D.配子四发生了染色体缺失，原因可能是染色体复制发生错误导致基因A或a缺失解析配子一形成过程中，在减数分裂Ⅰ后期，发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合，属于基因重组，A错误；配子二形成的原因是减数分裂Ⅱ后期，姐妹染色单体分开后形成的子染色体移向同一极，这属于染色体变异，B正确；a和b是非同源染色体上的基因，而配子三中a和b位于同一条染色体上，原因可能是基因b转移到非同源染色体上，属于染色体结构变异中的易位，C正确；配子四的变异属于染色体变异中的缺失，原因可能是染色体复制发生错误导致基因A或a缺失，D正确。几种常考变异类型产生配子的分析方法提醒分析三体产生的配子类型时，为了避免混淆，可以进行标号，如AAa，可以记为A1A2a，则染色体的三种分离方式为1A1A2、1a，1A1、1A2a，1A2、1A1a，最后把A合并即可得到各种配子的比例。

D4.(2024·广东东莞三校联考)甲～丁表示细胞中不同的变异类型，甲中英文字母表示染色体片段。下列叙述正确的是(

)A.甲～丁的变异类型都会引起染色体上基因数量的变化B.甲～丁的变异类型都可能出现在根尖分生区细胞的分裂过程中C.若乙为精原细胞，则它一定不能产生正常的配子D.图中所示的变异类型中甲、乙、丁可用光学显微镜观察检验解析甲、丁的变异会引起染色体上基因数目或排列顺序发生改变，乙、丙的变异不会导致染色体上基因数量的变化，A错误；根尖分生区细胞有丝分裂活动旺盛，丙细胞的变异类型(互换)不可能发生在有丝分裂的过程中，B错误；若乙为精原细胞，则其经减数分裂过程可能会产生正常的配子，C错误；甲、乙、丁表示的均为染色体变异，能在光学显微镜下观察到，而丙表示的基因重组无法在光学显微镜下观察到，D正确。三种可遗传变异的辨析(1)染色体结构变异与基因突变的辨析①染色体结构变异是细胞水平的变化，变异程度大；基因突变是分子水平的变化。②染色体结构变异改变基因的位置或数量；基因突变不改变基因的位置和数量。③“缺失”问题(2)染色体易位与互换的区别5.(2024·广东惠州调研)一只红眼雄果蝇(XBY)与一只白眼雌果蝇(XbXb)杂交，子代中发现有一只白眼雌果蝇。分析认为，该白眼雌果蝇出现的原因有两种：亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。(注：控制某一性状的基因都缺失时，胚胎致死；各型配子活力相同) (1)甲同学想通过一次杂交的方法以探究其原因。请你帮助他完成以下实验设计。

实验步骤： ①______________________________________________________________； ②_______________________________________________________________。让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配观察并记录子代中雌雄比例结果预测：Ⅰ.如果_____________________________________________，则为基因突变；Ⅱ.如果___________________________________________，则为染色体片段缺失。(2)乙同学认为可以采用更简便的方法验证甲同学的实验结论，乙同学的方法是____________________________________________________________________。子代中雌∶雄＝1∶1子代中雌∶雄＝2∶1用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中X染色体的形态解析(1)用代入法进行倒推，通过一次杂交的方法(让这只雌果蝇与正常红眼雄果蝇交配)来确定变异的类型。若发生了基因突变，这只雌果蝇的基因型为XbXb，子代中雌果蝇为红眼，雄果蝇为白眼，雌雄个体数之比为1∶1；若发生了含B基因的染色体片段缺失，这只雌果蝇的基因型为XbX，产生的子代中雌果蝇均为红眼，雄果蝇都是白眼，雌雄个体数之比为2∶1。(2)可以用显微镜检查该白眼雌果蝇细胞中的X染色体形态验证甲同学的结论。基础·精细梳理典例·精心深研考点二生物变异在育种中的应用1.单倍体育种提醒①单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。②单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。秋水仙素

染色体(数目)变异

明显缩短育种年限2.多倍体育种2.多倍体育种秋水仙素萌发的种子或幼苗染色体(数目)变异3.实验：低温诱导植物细胞染色体数目的变化(1)实验原理低温处理植物的分生组织细胞→抑制________形成→______________不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。纺锤体染色体加倍后(2)方法步骤底部将整个装置放入冰箱冷藏室内

卡诺氏液 95%的酒精漂洗制片低高(3)实验结论适宜的低温处理植物分生组织细胞可诱导其染色体数目加倍。(4)实验中试剂的使用方法及其作用(5)实验成功关键点提醒着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果：着丝粒分裂不需要纺锤丝牵引。纺锤丝牵引的作用是将染色体拉向两极。

分生组织细胞纺锤体形成考向1

围绕生物变异在育种中的分析与应用，考查科学思维、社会责任1.(2024·广东佛山高质量联盟联考)普通小麦是由原始小麦与不同物种杂交，并经染色体数目加倍形成的，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)。下列说法正确的是(

)CA.原始小麦和拟斯卑尔脱山羊草杂交能产生可育后代，两者不存在生殖隔离B.拟二粒小麦属于四倍体，正常可能会产生AA、BB、AB三种类型配子C.杂种Ⅰ处于有丝分裂后期的细胞中含有28条染色体D.原始小麦比普通小麦茎秆粗壮，种子大，营养物质含量高解析据题图可知，原始小麦染色体组成是AA，拟斯卑尔脱山羊草染色体组成是BB，两者杂交后代染色体组成是AB，不能产生可育后代，故原始小麦和拟斯卑尔脱山羊草存在生殖隔离，A错误；拟二粒小麦染色体组成是AABB，属于异源四倍体，正常可能会产生AB一种类型配子，B错误；杂种Ⅰ染色体组成是AB，细胞中有14条染色体，处于有丝分裂后期的细胞中染色体数目加倍，含有28条染色体，C正确；原始小麦是二倍体，普通小麦是异源六倍体，普通小麦茎秆粗壮，种子大，营养物质含量高，D错误。B2.(2024·广东江门模拟)甜菜褐斑病是由甜菜尾孢菌侵染引发的一种病害，严重影响甜菜的产量。甜菜抗褐斑病育种取得了突破性进展，科学家发现转RIP基因甜菜可增强褐斑病抗性，且对甜菜的生长和生理代谢无不良影响。下列说法正确的是(

)A.甜菜抗褐斑病育种过程应用的原理是染色体结构变异——易位B.抗褐斑病甜菜理论上也可以通过诱变育种获得C.抗褐斑病甜菜细胞中的RIP基因复制时会形成RNA—蛋白质复合体D.利用普通甜菜植株进行单倍体育种获得抗褐斑病甜菜可以大大缩短育种时间解析题述抗褐斑病甜菜育种是通过转入RIP基因来实现的，原理是基因重组，A错误；基因突变可以产生新的基因，理论上可通过诱变育种获得抗褐斑病甜菜，B正确；RIP基因复制时DNA会与DNA聚合酶结合而形成DNA—蛋白质复合体，C错误；普通甜菜没有抗褐斑病的基因，利用普通甜菜植株进行单倍体育种不会获得抗褐斑病甜菜，D错误。根据不同育种目标选择最佳育种方案3.(2024·广东肇庆调研)家蚕养殖是华南地区的一种传统经济发展模式。在家蚕养殖业中雄蚕(性染色体组成为ZZ)的桑叶利用率高，且蚕丝质量好。家蚕卵(受精卵)的颜色受10号染色体上的两对等位基因A/a、B/b控制。a基因纯合时卵表现为杏黄色，b基因纯合时卵表现为黄褐色，a基因和b基因同时纯合则为黄色，其他基因型则表现为黑色。回答下列问题：(1)家蚕卵色的遗传遵循______________定律。纯合杏黄色卵家蚕与纯合黄褐色卵家蚕杂交，F1表型为______________。F1相互杂交，F2的表型及比例为___________________________________(不考虑变异的情况)。基因分离黑色杏黄色∶黄褐色∶黑色＝1∶1∶2(2)育种工作者用辐射诱变的方法处理上述F1，通过特定方法选出缺失a基因或b基因的个体。有人提出可通过正常黄色卵个体(aabb)与经辐射后的F1个体杂交来选择a基因或b基因缺失的个体。你同意他的观点吗？请说明理由(缺失a基因或b基因的配子存活力不受影响，且aa与a_表型相同、bb与b_表型相同)：________________________________________________________________________________________________________。不同意，正常黄色卵个体与待测个体杂交后，无论是否存在a基因缺失或b基因缺失，后代均为杏黄色∶黄褐色＝1∶1(3)若已获得a基因或b基因缺失的家蚕，再通过其他方法使有部分片段缺失的10号染色体转移到W染色体上，如图1所示。在产生配子时两条正常染色体移向一极，则仅考虑图中染色体和基因，该突变体能产生的两种配子分别为____________________________________________________。进一步选育后共形成了甲乙丙丁四个品系家蚕，如图2所示。通过在四个品系中选择特定的杂交组合，可实现连续多代根据卵色筛选雄蚕进行生产。请写出杂交和选择方案(答出一种方案即可)。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。选择甲品系与丙品系杂交，选择杏黄色卵进行生产，同时选择杏黄色卵和黑色卵进行留种；或选择乙和丁品系杂交，选择黄褐色卵进行生产，同时选择黄褐色卵和黑色卵进行留种解析(1)据题意分析，家蚕卵色受10号染色体上的两对等位基因A/a、B/b控制，由于这两对基因位于一对同源染色体上，遵循基因分离定律。aaB_为杏黄色，A_bb为黄褐色，aabb为黄色，A_B_为黑色。纯合杏黄色卵家蚕(aaBB)与纯合黄褐色卵家蚕(AAbb)杂交，F1的基因型为AaBb，表型为黑色。F1相互杂交，F2的基因型和表型及比例为1杏黄色(aaBB)∶1黄褐色(AAbb)∶2黑色(AaBb)。(2)育种工作者用辐射诱变的方法处理F1，通过特定方法选出缺失a基因或b基因的个体。有人提出可通过正常黄色卵个体(aabb)与经辐射后的F1个体杂交来选择a基因或b基因缺失的个体。该杂交方法为测交，测交能检测待测个体产生的配子的种类和比例，但由于aa与a_表型相同、bb与b_表型相同，即后代中无论a基因或b基因缺失与否均表现出杏黄色∶黄褐色＝1∶1。A考向2围绕低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验，考查实验探究能力4.(2024·广东四校联考)下列有关“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是(

)A.低温会抑制纺锤体的形成B.甲紫溶液的作用是固定和染色C.固定和解离后都是用体积分数为95%的酒精漂洗D.在高倍镜下可以观察到二倍体细胞变为四倍体的过程解析低温能抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成，使细胞分裂后期染色体不能向两极移动，导致细胞中染色体数目加倍，A正确；甲紫溶液的作用是对染色体进行染色，B错误；解离后的漂洗液是清水，C错误；由于经过固定和解离后细胞失活，所以在高倍显微镜下不可能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程，D错误。A5.(2024·河北石家庄调研)低温诱导植物(洋葱根尖)细胞染色体数目变化的实验中，下列相关叙述正确的是(

) A.在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞 B.洋葱根尖在冰箱的低温室内诱导48～72h，可抑制细胞分裂中染色体的着丝粒分裂 C.用卡诺氏液固定细胞的形态，用苏丹Ⅲ染液对染色体染色 D.低温处理洋葱根尖分生组织细胞，作用的时期是细胞有丝分裂中期

解析

低温能够抑制纺锤体的形成，但不影响着丝粒分裂，B错误；给染色体染色使用的是甲紫溶液或醋酸洋红液等碱性染料，C错误；低温处理洋葱根尖分生组织细胞，作用的时期是细胞有丝分裂前期，D错误。关键·真题必刷1.(2021·广东卷，11)白菜型油菜(2n＝20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是(

)A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组B.将Bc作为育种材料，能缩短育种年限C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育A解析白菜型油菜是二倍体，有两个染色体组，植株Bc是由该油菜的卵细胞发育而成的单倍体植株，故其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误；在单倍体育种中可以用单倍体幼苗Bc作为实验材料，通过秋水仙素诱导其染色体数目加倍来获取纯合植株，能明显缩短育种年限，B、C正确；植株Bc仅含有一个染色体组，在形成配子时，由于染色体联会紊乱而使其配子发育异常，最终导致高度不育，D正确。B2.(2022·浙江6月选考，3)猫叫综合征的病因是人类第五号染色体短臂上的部分片段丢失所致。这种变异属于(

) A.倒位

B.缺失

C.重复

D.易位

解析

五号染色体部分片段丢失属于染色体结构变异中的缺失，故选B。B3.(2023·湖北卷，16)DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列，可检测识别区间的任意片段，并形成杂交信号。某探针可以检测果蝇Ⅱ号染色体上特定DNA区间。某果蝇的Ⅱ号染色体中的一条染色体部分区段发生倒位，如下图所示。用上述探针检测细胞有丝分裂中期的染色体(染色体上“—”表示杂交信号)，结果正确的是(

)解析根据题干“DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列……并形成杂交信号”，结合题图信息可知，倒位发生在探针识别区域的中部，倒位发生后，倒位两端都是DNA探针可以识别的区域，故选B。B4.(2022·北京卷，5)蜜蜂的雌蜂(蜂王和工蜂)为二倍体，由受精卵发育而来；雄蜂是单倍体，由未受精卵发育而来。由此不能得出(

) A.雄蜂体细胞中无同源染色体 B.雄蜂精子中染色体数目是其体细胞的一半 C.蜂王减数分裂时非同源染色体自由组合 D.蜜蜂的性别决定方式与果蝇不同

解析

雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育成的，是单倍体，因此雄蜂体细胞中无同源染色体，A不符合题意；雄蜂精子中染色体数目与其体细胞中的染色体数目相同，B符合题意；蜂王是由受精卵经过分裂、分化产生的，其体细胞中存在同源染色体，在减数分裂过程中会发生非同源染色体自由组合，C不符合题意；蜜蜂的性别决定方式与果蝇不同，蜜蜂的性别决定与染色体数目有关，而果蝇的性别决定与性染色体有关，D不符合题意。C5.(2023·江苏卷，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同源性大解析结合燕麦进化模式图可知，燕麦属于异源六倍体，A错误；燕麦是由含A基因组的个体和含C、D基因组的个体杂交后，染色体数目加倍形成的，B错误；由图可知燕麦多倍化过程中发生了染色体数量的改变，且能遗传给后代，C正确；根据图示，燕麦中A和D基因组由同一祖先即A/D基因组祖先进化而来，故A和D基因组同源性大，C和D基因组同源性小，D错误。6.(2022·湖南卷，9)大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上。某个体测交后代表型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化＝1∶1∶1∶1。该个体最可能发生了下列哪种染色体结构变异(

)C解析分析题意可知：大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上，两对等位基因为连锁关系，正常情况下，测交结果只能出现两种表型，但题干中某个体测交后代表型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化＝1∶1∶1∶1，推测该个体可产生四种数目相等的配子，且控制两对性状的基因遵循自由组合定律，即两对等位基因被易位到非同源染色体上，C正确。7.(2022·重庆卷，24)科学家用基因编辑技术由野生型番茄(HH)获得突变体番茄(hh)，发现突变体中DML2基因的表达发生改变，进而影响乙烯合成相关基因ACS2等的表达及果实中乙烯含量(如图Ⅰ、Ⅱ)，导致番茄果实成熟期改变。请回答以下问题：图Ⅰ图Ⅱ(1)图Ⅰ中，基因h是由基因H编码区第146位碱基后插入一个C(虚线框所示)后突变产生，致使h蛋白比H蛋白少93个氨基酸，其原因是________________________________。基因h转录形成的mRNA上第49个密码子为________。另有研究发现，基因H发生另一突变后，其转录形成的mRNA上有一密码子发生改变，但翻译的多肽链氨基酸序列和数量不变，原因是___________________________________________________________________。图Ⅰ翻译的过程中提前遇见终止密码子GCC密