高中生物第五章基因突变及其他变异第2节染色体变异教学案新人教版必修2 18页

第 2 节 染色体 变异 [学习导航] 1.结合图 5－5，阐明染色体结构变异的类型和结果。2.结合教材实例，简述二 倍体、多倍体和单倍体的概念。3.通过教材实验，了解多倍体育种的原理和操作过程。 [重难点击] 1.理解染色体组的概念。2.理解二倍体、多倍体和单倍体的概念。3.单倍体育 种和多倍体育种的原理和过程。 舟舟， 1978 年 4 月 1 日出生在中国的武汉。他是个先天性愚型患者，智力只相当于几岁的 小孩子。舟舟从小偏爱指挥，当音乐响起时，舟舟就会拿起指挥棒，挥动短短的手臂，惟妙 惟肖地做出标准的指挥动作，直到曲终。研究表明舟舟身材矮小、智力低下的根本原因是： 第 21 号染色体比常人多了 1 条。那么染色体都有哪些变异，对生物有什么影响呢？本节课我 们来学习染色体变异。 一、染色体结构的变异 1．含义 染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的 变异。 2．类型 图解 变化 名称 举例 染色体 b 片段丢失 缺失 猫叫综合征； 果蝇缺刻翅 染色体 b 片段增加 重复 果蝇的棒状眼 染色体断裂的片段 (d、g)移接到另一条 非同源染色体上 易位 人慢性粒细胞 白血病 同一条染色体上某一 片段(ab)位置颠倒了 倒位 略 3．结果 大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡。 下图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因 2 由基因 1 变异而来。据此分析： 1．图①和图②的变异分别发生在哪种染色体之间？属于哪类变异？ 答案 图①发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组；图②发生在非同源染 色体之间，属于染色体结构变异中的易位。 2．图②和图③相比，二者对染色体上基因的数目或排列顺序的影响有什么不同？ 答案 图②是易位，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变；图③是基因突 变，只是改变基因的结构，不改变染色体上的基因的数目或排列顺序。 3．图①②③中能在光学显微镜下观察到的是哪种？ 答案 能在光学显微镜下观察到的是②。 4．能确定图④中的变异具体属于哪种染色体结构变异吗？ 答案 不能。若染色体 3 正常，染色体 4 则发生染色体结构变异中的缺失；若染色体 4 正常， 染色体 3 则发生染色体结构变异中的重复。 知识整合 同源染色体的非姐妹染色单体间的片段交换属于基因重组，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；基因突变在光学显微镜下都观察不到，不改变染色 体上的基因的数目或排列顺序；染色体变异可以在光学显微镜下观察到，会使排列在染色体 上的基因的数目或排列顺序发生改变。 1．如图表示某生物细胞中两条染色体及其部分基因。下列四种情况的产生不属于该细胞染色 体结构变异的是( ) A．① B．② C．③ D．④ 答案 C 解析 染色体结构变异指的是染色体某一片段的缺失、增添、倒位和易位等。③是基因突变 或减数分裂四分体时期发生交叉互换所致。 2．下列关于染色体变异和基因突变的主要区别的叙述，错误的是( ) A．染色体结构变异是染色体的一个片段缺失、重复、倒位或易位等，而基因突变则是 DNA 分子中碱基对的替换、增加或缺失 B．原核生物与真核生物均可以发生基因突变，但只有真核生物能发生染色体变异 C．基因突变一般是微小突变，其对生物体影响较小，而染色体结构变异是较大的变异，其对 生物体影响较大 D．多数染色体结构变异可通过显微镜观察进行鉴别，而基因突变则不能 答案 C 解析 基因突变是分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基对的改变，在光学显微 镜下观察不到，原核生物和真核生物都可以发生；染色体结构变异是染色体的一个片段的变 化，只有真核生物可以发生。基因突变和染色体结构变异都可能对生物的性状产生较大影响。 题后归纳 四个方面区分三种变异 (1) “互换”方面：同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同 源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位。 (2) “缺失” 方面：DNA 分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA 分子上若干碱基对的 缺失，属于基因突变。 (3)变异的水平方面：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染 色体变异属于亚细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。 (4)变异的“质”和“量” 方面：基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改 变基因的质，一般也不改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改 变基因的排列顺序。 二、染色体数目的变异 1．类型 细胞内个别染色体的增加或减少 细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少 2．染色体组 (1)果蝇体细胞中共有 4 对同源染色体，其中 3 对是常染色体，1 对是性染色体。 (2)雄果蝇减数分裂产生精子的过程中，同源染色体分离，因此配子中的染色体的组成为Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ、X 或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y，它们是一组非同源染色体。 (3)像雄果蝇精子中的染色体一样，细胞中的一组非同源染色体，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，这样的一组染色体，叫做一个染 色体组。 3．二倍体、多倍体和单倍体 (1)二倍体：由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。自然 界中，几乎全部动物和过半数的高等植物都是二倍体。 (2)多倍体 ①概念：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。 ②实例：香蕉(三倍体)、马铃薯(四倍体)、普通小麦(六倍体)。 ③特点：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。也存在结实率低，晚熟等缺点。 (3)单倍体 ①概念：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。 ②实例：蜜蜂中的雄蜂。 ③特点：植株长得弱小，一般高度不育。但是，利用单倍体植株培育新品种能明显缩短育种 年限。 下面甲表示细胞染色体图，乙表示细胞基因型，据图分析： 1．甲生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？ 答案 4 个。细胞内同一种形态的染色体有 4 条。 2．乙生物细胞内有几个染色体组？判断依据是什么？ 答案 4 个。在乙的基因型中，控制同一性状的基因出现了 4 次。 3．若丙生物的体细胞含 32 条染色体，有 8 种形态，丙生物细胞中含有几个染色体组？ 答案 4 个。 4．单倍体是不是一定只含有一个染色体组？如何区分单倍体和多倍体？ 答案 单倍体不一定只含有一个染色体组，如四倍体的单倍体含有 2 个染色体组，因此判断 单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发 育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。如果生物体是受精卵或合子发育形成的， 生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。 知识整合 判断单倍体和多倍体时，首先看发育的起点，如果生物体是由生殖细胞——卵细 胞或花粉直接发育而成，不论细胞内含有几个染色体组都是单倍体。如果生物体是受精卵或 合子发育形成的，生物体细胞内有几个染色体组就叫做几倍体。 3．下列关于染色体组、单倍体和二倍体的叙述，不正确的是( ) A．一个染色体组中不含同源染色体 B．由受精卵发育成的，体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 C．单倍体生物体细胞中不一定只含有一个染色体组 D．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 答案 D 解析 染色体组是不含有同源染色体的；个体若由受精卵发育而来，含有几个染色体组就是 几倍体；单倍体是由配子发育而成的，不一定只含有一个染色体组；人工诱导多倍体的方法 有秋水仙素处理或低温处理等。 4．根据图中 A～H 所示的细胞图回答下列问题： (1)细胞中含有一个染色体组的是________图。 (2)细胞中含有两个染色体组的是________图。 (3)细胞中含有三个染色体组的是________________图，它________(一定，不一定)是三倍体。 (4)细胞中含有四个染色体组的是________________图，它________(可能，不可能)是单倍体。 答案 (1)D、G (2)C、H (3)A、B 不一定 (4)E、F 可能 解析 在细胞内，形态相同的染色体有几条，就含有几个染色体组。在细胞内，含有几个同 音字母，就是含有几个染色体组。确认是否为单倍体需看发育起点。 方法链接 染色体组数的判断方法 (1)根据染色体形态判断：细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。 (2)根据基因型判断：控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组。 (3)根据染色体数与形态数的比值判断：染色体数与形态数比值意味着每种形态染色体数目的 多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。 三、低温诱导植物染色体数目的变化及育种 1．实验原理：用低温处理植物分生组织细胞，能够抑制细胞分裂时纺锤体的形成，使染色体 不能被拉向两极，这样细胞不能分裂成两个子细胞，染色体的数目就发生变化。 2．实验操作步骤 (1)培养：将洋葱放在清水中培养，待长出约 1_cm 左右的不定根时，放入冰箱(4 ℃)诱导培 养 36 h。 (2)固定：剪取诱导处理的根尖约～1 cm，放入卡诺氏液中浸泡～1 h，以固定细胞的形态， 然后用体积分数为 95%的酒精冲洗 2 次。 (3)制作装片：按解离、漂洗、染色和制片 4 个步骤，具体操作方法与实验“观察植物细胞的 有丝分裂”相同。 (4)观察：先用低倍镜观察，找到既有二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞的视野。 确认某个细胞发生染色体数目变化后，再用高倍镜观察。 1．下图是三倍体西瓜的培育过程，据图分析回答下列问题： (1)①过程是哪种处理过程？其原理是什么？ 答案 ①过程是用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗，产生四倍体的过程，其原理是抑制纺锤 体的形成，使染色体数目加倍。 (2)②和④都是传粉，目的有什么不同？ 答案 ②传粉是为了杂交得到三倍体种子，④传粉是为了刺激子房产生生长素促进果实发育。 (3)①过程处理后，新产生的四倍体，各部分细胞都含有四个染色体组吗？ 答案 不是。地上部分的茎、叶、花的染色体数目加倍，含有四个染色体组；根细胞没有加 倍，只含有两个染色体组。 (4)西瓜 f 的瓜瓤、种子 e 的胚分别含有几个染色体组？ 答案 西瓜 f 的瓜瓤来自母本，含有四个染色体组，而种子 e 的胚含有三个染色体组。 (5)为什么三倍体西瓜没有种子？ 答案 三倍体西瓜进行减数分裂时，由于联会紊乱，一般不能产生正常配子。 2．如图表示用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦 新品种的方法，据图分析： (1)F1 能产生几种雄配子？ 答案 F1 的基因型是 DdTt，能产生四种配子：DT、dT、Dt、dt。 (2)过程③是哪种处理？其原理是什么？ 答案 过程③是花药离体培养过程。原理是细胞的全能性。 (3)过程④是哪种处理？处理后符合要求的植株占的比例是多少？ 答案 过程④是用一定浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗。处理后 ddTT 占的比例为 1/4。 5．下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，不正确的是( ) A．用低温处理植物分生组织细胞，能抑制纺锤体的形成 B．洋葱根尖长出约 1 cm 时，剪下，置于 4 ℃冰箱中，诱导 36 h C．卡诺氏液浸泡根尖，固定细胞的形态 D．装片制作包括解离、漂洗、染色和制片 4 个步骤 答案 B 解析 低温诱导的原理是抑制纺锤体的形成；剪下根尖，会使其失去生命力，细胞不再分裂； 卡诺氏液的作用是固定细胞的形态；在制作装片时，过程和“观察植物细胞的有丝分裂”相 同，包括解离、漂洗、染色和制片 4 个步骤。 6．将二倍体芝麻的种子萌发成的幼苗用秋水仙素处理后得到的四倍体芝麻( ) A．对花粉进行离体培养，可得到二倍体芝麻 B．产生的配子没有同源染色体，所以无遗传效应 C．与原来的二倍体芝麻杂交，产生的是不育的三倍体芝麻 D．秋水仙素诱导染色体加倍时，最可能作用于细胞分裂的后期 答案 C 解析 二倍体芝麻幼苗用秋水仙素处理，得到的是同源四倍体，体细胞内有 4 个染色体组， 而且每个染色体组之间都有同源染色体。由四倍体的配子发育来的芝麻是单倍体，含两个染 色体组，所以该单倍体芝麻是可育的。四倍体的配子中有两个染色体组，二倍体的配子中有 一个染色体组，所以四倍体与二倍体杂交产生的是三倍体芝麻，由于三倍体芝麻在减数分裂 过程中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，所以不育。秋水仙素诱导染色体加倍时， 起作用的时期是细胞分裂的前期，抑制纺锤体的形成。 1．如图为一对同源染色体在减数分裂时的配对行为，表明该细胞发生了( ) A．基因突变 B．染色体变异 C．基因重组 D．碱基互补配对 答案 B 解析 根据图示推测其产生的过程为： 这是染色体倒位发生后引起的变化，属于染色体结构变异。 2．基因突变和染色体变异的一个重要的区别是( ) A．基因突变在光学显微镜下看不见 B．染色体变异是定向的，而基因突变是不定向的 C．基因突变是可以遗传的 D．染色体变异是不能遗传的 答案 A 解析 基因突变是 DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变， 属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体的变异可在光学显微镜下直接观察到； 生物的变异是不定向的；基因突变和染色体变异其遗传物质均发生改变，都是可遗传的变异。 3．下列关于染色体组的叙述，正确的是( ) A．体细胞中的一半染色体是一个染色体组 B．配子中的全部染色体是一个染色体组 C．本物种配子中的一半染色体是一个染色体组 D．二倍体生物配子中的全部染色体是一个染色体组 答案 D 解析 一个染色体组内各条染色体大小、形态各不相同，是一组非同源染色体。只有二倍体 产生的配子中含有一套非同源染色体，才是一个染色体组。 4．双子叶植物大麻(2n＝20)为雌雄异株，性别决定为 XY 型，若将其花药离体培养，再将幼 苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成应是( ) A．18＋XY B．18＋YY C．9＋X 或 9＋Y D．18＋XX 或 18＋YY 答案 D 解析 由题知 2n＝20，性别决定为 XY 型，则花药的染色体组成为 9＋X 或 9＋Y，将其培育成 单倍体后再利用秋水仙素处理，诱导染色体加倍后，植株的染色体组成是 18＋XX 或 18＋YY。 5．已知二倍体西瓜的体细胞中含有 22 条染色体，西瓜的绿皮(A)对白皮(a)为显性，大子(B) 对小子(b)为显性，这两对等位基因分别位于两对同源染色体上。现对一批纯种绿皮大子与白 皮小子西瓜种子进行了下列操作： a．将这批种子播种，并用一定浓度的秋水仙素处理纯种绿皮大子幼苗，使之成为四倍体； b．当被处理后的绿皮大子西瓜植株开花后，将白皮小子西瓜植株的花粉授予绿皮大子植株， 使之杂交获得 F1。 (1)亲本杂交当年结__________(选填“有子”或“无子”)西瓜，其果皮颜色为__________。 (2)秋水仙素的作用是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)由于工作人员的疏忽，进行 a 操作时，其中有一株幼苗没有用秋水仙素处理，其通过杂交 获得了有子西瓜。第二年，工作人员将该种子(F1)播种，用一定浓度的秋水仙素处理其幼苗， 并让 F1 与白皮小子西瓜植株杂交获得 F2。(提示：F1 进行减数分裂时，每 4 条同源染色体等量 随机分配到配子中去，其产生的配子可育) ①F1 减数第二次分裂后期细胞中含有________个 DNA 分子，________个染色体组，________ 对同源染色体。 ②从 F2 中可以选出白皮小子的西瓜品种吗？为什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③若只考虑种皮这一对相对性状的遗传，则 F2 的基因型及比例为__________________。 答案 (1)有子 绿皮 (2)抑制有丝分裂时纺锤体的形成，使细胞中的染色体数目加倍 (3)①44 4 22 ②不能，因为 F2 是三倍体，其减数分裂时同源染色体联会紊乱，不能形成正常配子(或 F2 是 三倍体，其高度不育) ③AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1 解析 纯种绿皮大子西瓜基因型为 AABB，白皮小子西瓜基因型为 aabb，用一定浓度的秋水仙 素处理纯种绿皮大子幼苗后基因型为 AAAABBBB，其和 aabb 杂交后形成受精卵 AAaBBb，发育 为种子，所以母本结的是有子西瓜。因果实由母本的子房发育而成，果皮来自子房壁，母本 基因型为 AAAABBBB，所以果皮颜色为绿皮。第(3)小题所说幼苗没有用秋水仙素处理，基因 型为 AABB，其和 aabb 杂交后形成子代基因型为 AaBb，用秋水仙素处理后为 AAaaBBbb，染色 体数为 44，染色体组为 4 组。减数第一次分裂同源染色体分离后，减数第二次分裂后期着丝 点分开，DNA 分子数为 44，染色体数为 44，染色体组为 4 组，同源染色体为 22 对。AAaaBBbb 和白皮小子西瓜植株 aabb 杂交后得到 F2 为三倍体，因为减数分裂时同源染色体联会紊乱， 不能形成正常配子，所以形成的三倍体高度不育，不能作为品种得以保留。AAaa 在四条同源 染色体上，在分离时随机分配，因此有 AA、Aa、aa 三种组合，比例为 1∶4∶1，和 a 一种配 子随机结合后得到的 F2 的基因型及其比例为 AAa∶Aaa∶aaa＝1∶4∶1。 课时作业 [学考达标] 1．由于种种原因，某生物体内某条染色体上多了或少了几个基因，这种遗传物质的变化属于 ( ) A．基因内部结构的改变 B．染色体结构变异 C．染色体数目变异 D．染色单体的交叉互换 答案 B 解析 某条染色体上多了或少了几个基因是由染色体结构变异中的缺失或重复所致。 2．如图是某生物细胞减数分裂时，两对联会的染色体之间出现异常的“十”字型结构现象， 图中字母表示染色体上的基因。据此所作的推断中错误的是( ) A．此种异常源于染色体结构的变异 B．该生物产生的异常配子很可能有 HAa 或 hBb C．该生物基因型为 HhAaBb，一定属于二倍体生物 D．此种异常可能会导致生物的生殖能力下降 答案 C 解析 此图表示的是减数分裂过程中的联会，根据同源染色体两两配对的关系可知，H 和 h 所在的染色体为一对同源染色体，剩余的两条染色体为另一对同源染色体，而 A 和 b 或 B 和 a 的互换导致上述结果，上述互换发生在非同源染色体之间，属于染色体结构的变异；在减 数第一次分裂的后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合，所形成的配子有 HAa、hBb 或 HAb、hBa；该个体含有两个染色体组，有可能为二倍体也有可能为单倍体；染色体变异大 多数是有害的，有可能导致生物体生殖能力下降。 3．普通小麦是六倍体，有 42 条染色体，科学家们用花药离体培养培育出的小麦幼苗是( ) A．三倍体、21 条染色体 B．单倍体、21 条染色体 C．三倍体、三个染色体组 D．单倍体、一个染色体组 答案 B 解析 花药中的花粉是经过减数分裂发育而成的，由其培育出的幼苗比普通小麦的染色体数 减少了一半，含有三个染色体组，而体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫单倍体。 4．下面有关单倍体和染色体组的叙述中，不正确的是( ) A．由未受精的卵细胞发育而成的个体称为单倍体 B．一个染色体组中无等位基因 C．有性生殖的配子细胞中染色体肯定为一个染色体组 D．普通小麦含 6 个染色体组、42 条染色体，它的单倍体含 3 个染色体组、21 条染色体 答案 C 解析 由未受精的卵细胞发育而成的个体中染色体数目是正常体细胞中染色体数目的一半； 一个染色体组中不含有同源染色体，所以也就不存在等位基因；配子中含有正常体细胞中一 半的染色体，例如四倍体的配子中就含有两个染色体组；普通小麦中含有 6 个染色体组、42 条染色体，单倍体中染色体数目是正常体细胞中的一半。 5．下列有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是( ) A．可能出现三倍体细胞 B．多倍体细胞形成的比例常达 100% C．多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期 D．多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会 答案 C 解析 低温诱导大蒜根尖细胞染色体数目加倍，不应出现三倍体；低温诱导不能使所有细胞 染色体数目都加倍；根尖细胞的分裂为有丝分裂，而非同源染色体重组发生在减数分裂过程 中，不能增加重组机会；多倍体细胞形成的原理是抑制纺锤体的形成，阻止细胞的分裂，所 以细胞周期是不完整的。 6．某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞分裂时期的观察来识别。图中 a、b、 c、d 为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于( ) A．三倍体、染色体片段重复、三体、染色体片段缺失 B．三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段重复 C．三体、染色体片段重复、三倍体、染色体片段缺失 D．染色体片段缺失、三体、染色体片段重复、三倍体 答案 C 解析 a 图是染色体数目变异中个别染色体的增加，属于三体；b 图为染色体结构变异中 4 号染色体片段的重复；c 图细胞中含三个染色体组，可能为三倍体；d 图为染色体结构变异中 染色体片段 3 和 4 的缺失。 [高考提能] 7．家蚕属于 ZW 型性别决定的二倍体生物，如图所示为家蚕正常细胞及几种突变细胞的第 2 对常染色体和性染色体。以下分析不正确的是( ) A．正常雌性家蚕产生的雌配子类型有四种 B．突变体Ⅰ的形成可能是基因突变 C．突变体Ⅱ所发生的变异能够通过显微镜观察到 D．突变体Ⅲ中 A 和 a 的分离符合基因的分离定律 答案 D 解析 图中正常雌性个体产生的雌配子类型有四种，即 AZ、AW、aZ、aW，A 正确；突变体Ⅰ 中 A 基因变成 a 基因，其形成可能是基因突变，B 正确；突变体Ⅱ所发生的变异为染色体结 构变异，能够通过显微镜直接观察到，C 正确；突变体Ⅲ中发生了染色体结构变异(易位)， 导致基因 A 和 a 不在一对同源染色体上，因此它们的分离不再符合基因的分离定律，D 错误。 8．下面是四种生物的体细胞示意图，A、B 图中的字母代表细胞中染色体上的基因，C、D 图 代表细胞中染色体情况，那么最可能属于多倍体的细胞是( ) 答案 D 解析 根据题图可推知，A、B、C、D 中分别具有 4 个、1 个、2 个、4 个染色体组，则 A、D 有可能为多倍体，但有丝分裂过程的前期和中期，每条染色体上含有两条姐妹染色单体，而 姐妹染色单体上含有相同的基因，则一对同源染色体可能具有相应的 4 个基因，如 A。综上 所述，最可能属于多倍体的细胞是 D。 9．下图表示无子西瓜的培育过程： 根据图解，结合你学过的生物学知识，判断下列叙述错误的是( ) A．秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的茎尖，主要是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成 B．四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有 4 个染色体组 C．无子西瓜既没有种皮，也没有胚 D．四倍体西瓜的根细胞中含有 2 个染色体组 答案 C 解析 秋水仙素抑制纺锤体的形成，是在有丝分裂的前期；四倍体西瓜的果皮是由子房壁发 育而成的，来自母本，应含有 4 个染色体组；无子西瓜是由于不能产生正常配子，所以不能 形成受精卵，而种皮来自于母本，所以有种皮，而没有胚；由于植株的地下部分没有经秋水 仙素处理，细胞中仍含有 2 个染色体组。 10．基因型为 Aa 的幼苗经秋水仙素处理后长成植株，该植株细胞减数分裂产生的配子的种类 及其比例是( ) A．AA∶aa＝1∶1 B．AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1 C．Aa∶Aa＝1∶1 D．AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1 答案 D 解析 基因型为 Aa 的幼苗经秋水仙素处理后长成的植株的基因型为 AAaa，减数分裂时，A 和 A 组合为 AA，A 和 a 组合为 Aa，a 和 a 组合为 aa，结果 AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。 11．下图表示某些植物的体细胞，请据图回答下列问题： (1)肯定是单倍体的是________图，它是由________倍体的生殖细胞直接发育形成的。 (2)茎秆较粗壮但不能产生种子的是________图，判断的理由是__________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果都不是由生殖细胞直接发育形成，其中肯定是二倍体的是________图。 (4)如果 C 图中的植株是由某植物的卵细胞直接发育形成的，那么它是________倍体。形成它 的那个植物是________倍体，原来植物有性生殖形成种子时，发育中的胚乳细胞内含________ 个染色体组。 答案 (1)D 二 (2)A 含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱而不能形成生殖细 胞，不能产生种子 (3)B、C (4)单 四 6 12.某二倍体植株的体细胞中染色体数为 24，基因型为 AaBb。请据图完成下列问题： (1)图中 A 所示的细胞分裂方式主要是________。 (2)产生的花粉基因型有______________种，由花粉发育成的单倍体有哪几种基因型？ ________________。 (3)若 C 处是指用秋水仙素处理，则个体①的体细胞中含染色体________________条，它是纯 合子还是杂合子？____________________。 (4)若该植物进行自花传粉，在形成的以个体②组成的群体中可能有几种基因型？ __________________。 (5)若 A 表示水稻的高秆基因，a 表示水稻的矮秆基因；B 表示水稻的抗病基因，b 表示水稻 的不抗病基因，这两对基因按自由组合定律遗传。那么该水稻自花传粉的后代中，矮秆抗病 的个体所占比例是______________________，若要获得稳定遗传的矮秆抗病水稻，应让矮秆 抗病的水稻进行自交，在自交的后代中纯种的矮秆抗病水稻所占比例为________。 (6)若要尽快获得纯种的矮秆抗病水稻，则应采用图中____________(填字母)过程进行育种， 这种育种方法称为__________________。 答案 (1)减数分裂 (2)4 AB、Ab、aB、ab (3)24 纯合子 (4)9 种 (5) 3 16 1 2 (6)A、 B、C 单倍体育种 解析 植物产生花粉或卵细胞要经过减数分裂，由于基因型为 AaBb，所以能产生 4 种基因型 花粉，将花粉经花药离体培养产生的单倍体也应该有 4 种基因型：AB、Ab、aB、ab。花粉中 染色体数是体细胞的一半，即 12 条，经秋水仙素处理后的纯合子染色体数应该为 24 条，基 因型为 AaBb 的个体自交，后代应该有 9 种基因型。矮秆抗病的个体基因型有两种：aaBB 和 aaBb，在后代中所占比例是 1 16 (aaBB)＋ 2 16 (aaBb)＝ 3 16 。当矮秆抗病的水稻进行自交，纯合子 (aaBB)是1 3 ，自交后代占1 3 ，而杂合子(aaBb)是2 3 ，自交的后代中纯合子比例为2 3 ×1 4 ＝1 6 ，所以 矮杆抗病的水稻进行自交，后代中矮秆抗病纯合子所占比例为1 3 ＋1 6 ＝1 2 。 13．四倍体大蒜比二倍体大蒜的产量高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温， 特设计如下实验。请分析回答下列问题： (1)实验主要材料：大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为 95%的酒精溶液、显微镜、 改良苯酚品红染液。 (2)实验步骤： ①取 5 个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水。 ②将培养皿分别放入－4 ℃、0 ℃、________、________、________的恒温箱中 1 h。 ③________________________________________________________________________。 ④分别取根尖________cm，放入________中固定～1 h，然后用________________________ 冲洗 2 次。 ⑤制作装片：解离→________→________→制片。 ⑥低倍镜检测，统计____________________________________________，并记录结果。 (3)实验结果：染色体加倍率最高的一组为最佳低温。 (4)实验分析： a．设置实验步骤②的目的是___________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 b．对染色体染色还可以用____________________、____________等。 c．除低温外，________也可以诱导染色体数目加倍，原理是____________________。 答案 (2)②4 ℃ 8 ℃ 12 ℃ ③取大蒜随机均分为 5 组，分别放入 5 个培养皿中诱导 36 h ④～1 卡诺氏液 体积分数为 95%的酒精溶液 ⑤漂洗 染色 ⑥每组视野中的染色体加倍率 (4)a.进行相互对照；恒温处理 1 h 是为了排除室温对实验结 果的干扰 b．龙胆紫染液 醋酸洋红染液 c．秋水仙素 抑制纺锤体形成 解析 (2)本实验的目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，所以温度应设置为变 量，可设置－4 ℃、0 ℃、4 ℃、8 ℃、12 ℃等温度。选取根尖 ～1 cm，不可过长，主要 取分生区的组织细胞。将根尖放入卡诺氏液中固定，然后用体积分数为 95%的酒精溶液冲洗。 装片制作包括解离、漂洗、染色和制片四个步骤。低温并不能使所有细胞染色体加倍，所以 要统计加倍率来确定最佳低温。(4)不同温度处理是为了进行相互对照，在 DNA 复制时尽可能 使细胞处于设定温度中，以排除其他温度的干扰。只要不对染色体造成损伤，碱性染料均可 对染色体染色，如龙胆紫染液、醋酸洋红染液等。低温和秋水仙素的作用机理均是抑制纺锤 体的形成，使染色体数目加倍。 [真题体验] 14．(2015·江苏，10)甲、乙为两种果蝇(2n)，下图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列 叙述正确的是( ) A．甲、乙杂交产生的 F1 减数分裂都正常 B．甲发生染色体交叉互换形成了乙 C．甲、乙 1 号染色体上的基因排列顺序相同 D．图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料 答案 D 解析 A 项，根据题干信息可知，甲、乙是两种果蝇，甲、乙杂交产生的 F1 虽然含有 2 个染 色体组，但是因为来自甲、乙中的 1 号染色体不能正常联会配对，所以 F1 不能进行正常的减 数分裂；B 项，根据题图，甲中 1 号染色体发生倒位形成了乙中的 1 号染色体；C 项，染色体 中某一片段倒位会改变基因的排列顺序；D 项，可遗传变异如基因突变、基因重组和染色体 变异都能为生物进化提供原材料。 15．(2015·海南，21)下列关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是( ) A．基因突变都会导致染色体结构变异 B．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变 C．基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变 D．基因突变与染色体结构变异通常都能用光学显微镜观察 答案 C 解析 基因突变只是基因中个别碱基对的替换、增添、缺失，而染色体结构变异是关于染色 体中某个片段的增加、缺失、颠倒、易位的情况，所以基因突变不会导致染色体结构变异，A 错误；基因突变中若发生碱基对的替换，可能因为密码子的简并性，不会改变氨基酸的种类， 进而表现型也不会改变，若突变个体之前为一个显性纯合子 AA，突变成为 Aa，个体的表现型 也可能不改变，B 错误；基因突变中碱基对的替换、增添、缺失，都会引起基因中碱基序列 发生改变，染色体结构变异中染色体某个片段的增加、缺失、颠倒、易位的情况也会导致染 色体中碱基序列发生改变，C 正确；基因突变是染色体的某个位点上基因的改变，这种改变 在光学显微镜下是无法直接观察到的，而染色体结构变异是可以用显微镜直接观察到的，D 错误。