2024版高考生物一轮总复习第7单元生物的变异育种与进化第21课染色体变异教师用书

第21课染色体变异►学业质量水平要求◄1．通过对染色体变异基本原理及其在生物学中意义的理解，建立起进化与适应的观点。(生命观念)2．通过三种可遗传变异的比较，培养归纳与概括能力。(科学思维)3．通过低温诱导植物染色体数目的变化、生物变异类型的判断与实验探究，培养实验设计及结果分析的能力。(科学探究)考点一染色体数目变异1．类型2．染色体组(根据果蝇染色体组成图归纳)(1)组成。图中雄果蝇体细胞中的一个染色体组可表示为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。(2)组成特点。①形态上：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同。②功能上：控制生物生长、发育、遗传和变异的一组染色体。③从所含的基因看：一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因，但不重复。3．单倍体、二倍体和多倍体项目单倍体二倍体多倍体概念由配子发育而来的，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体由受精卵发育而来的，体细胞中含有两个染色体组的个体由受精卵发育而来的，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体发育起点配子受精卵受精卵植株特点①植株弱小；②高度不育正常可育①茎秆粗壮；②叶片、果实和种子较大；③营养物质含量丰富体细胞染色体组数≥12≥3形成过程形成原因自然原因单性生殖正常的有性生殖外界环境条件剧变(如低温)人工诱导花药离体培养秋水仙素处理单倍体幼苗秋水仙素处理萌发的种子或幼苗举例蜜蜂的雄蜂几乎全部的动物和多数的高等植物香蕉(三倍体)；八倍体小黑麦4．低温诱导植物细胞染色体数目的变化1．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、变异，这样的一组染色体为一个染色体组。(√)2．多倍体植株常茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量都有所增加。 (√)3．剪取诱导处理的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1h，以固定细胞的形态。(√)4．秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极。 (√)【教材细节命题】1．(必修2P87正文拓展)原核生物是否也有染色体变异？原核生物无染色体，不可能发生染色体变异。2．(必修2P88正文拓展)单倍体一定不育吗？不一定。为什么？单倍体体细胞中若含有奇数个染色体组一般不可育，若含有偶数个染色体组一般可育。1．“三法”判定染色体组数目(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。(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。(3)根据染色体数和染色体的形态数推算。染色体组数＝染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体，分为4种形态，则染色体组的数目为2。2．“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体3．低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验与观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂实验的比较项目低温诱导植物细胞染色体数目的变化观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂培养待蒜长出1cm左右不定根时，低温(4℃)培养适宜温度下培养固定解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次不用固定染色甲紫溶液用醋酸洋红液或甲紫溶液4．低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验中的试剂(1)卡诺氏液：固定细胞形态。(2)体积分数为95%的酒精。①洗去卡诺氏液。②与质量分数为15%的盐酸等体积混合，作为解离液，解离根尖细胞。(3)蒸馏水：洗去解离液，防止解离过度。(4)甲紫溶液：使染色体着色。考向1|染色体组数目的判定1．观察图中a～h所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是()A．细胞中含有一个染色体组的是h图B．细胞中含有两个染色体组的是e、g图C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图D．细胞中含有四个染色体组的是c、f图C解析：图中所示细胞中有一个染色体组的是d、g，有两个染色体组的是c、h，有三个染色体组的是a、b，有四个染色体组的是e、f，C正确，A、B、D错误。2．下图甲为某哺乳动物的细胞分裂图像，乙为该细胞分裂时相关物质或结构数量变化的部分曲线图。下列有关叙述正确的是()A．图甲细胞发生的变异是基因突变，细胞中含有两个四分体B．若发生有丝分裂，则图乙Ⅰ和Ⅱ时期中，细胞内都存在A基因C．图乙中曲线变化可表示减数分裂某段时期染色单体数的变化D．若图乙表示产生精原细胞的分裂过程中染色体组的数目变化，则a值为1C解析：图甲细胞进行的是有丝分裂，姐妹染色单体上存在a基因，故发生的变异是基因突变，有丝分裂不形成四分体，A错误；若发生有丝分裂，则图乙Ⅰ表示有丝分裂后期，Ⅱ表示有丝分裂末期，由于甲细胞中只含有一个A基因，所以分裂末期形成的两个子细胞中只有一个子细胞含有A基因，另一个子细胞不含A基因，B错误；图乙中曲线变化可表示减数分裂中由减数分裂Ⅰ到减数分裂Ⅱ前期和中期姐妹染色单体数的变化，C正确；产生精原细胞的分裂方式为有丝分裂，精原细胞中含有两个染色体组，有丝分裂后期含有4个染色体组，有丝分裂的其他时期含有两个染色体组，所以若图乙表示产生精原细胞的分裂过程中染色体组的数目变化，则a值为2，D错误。考向2|单倍体、二倍体和多倍体的成因及特点3．(2023·广东惠州模拟)科研人员利用六倍体普通小麦和二倍体黑麦培育出了八倍体小黑麦，流程如下图所示，其中A、B、D、E各表示一个染色体组。下列分析正确的是()A．同源染色体的分离发生在过程①，非同源染色体的自由组合发生在过程②B．上述杂交获得的F1是单倍体，其体细胞中无同源染色体而高度不育C．过程③的常用方法是用一定量的秋水仙素处理F1幼苗D．上述育种过程说明普通小麦与黑麦是同一物种C解析：同源染色体的分离与非同源染色体的自由组合都发生在减数分裂Ⅰ后期，对应过程①，A错误；普通小麦是六倍体，黑麦是二倍体，二者杂交得到的F1是异源四倍体，该个体由于无同源染色体而高度不育，B错误；过程③用秋水仙素处理后，可以抑制纺锤体的形成，使细胞染色体数目加倍，成功得到八倍体小黑麦，C正确；普通小麦与黑麦杂交后得到的F1体细胞中无同源染色体而不育，说明普通小麦与黑麦不是同一物种，D错误。考向3|低温诱导染色体加倍4．将洋葱(2n＝16)放在装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触水面。待洋葱长出约1cm的不定根时，再将整个装置放入4℃环境下继续培养48～72h，然后取根尖制作成临时装片放在显微镜下观察。下列与此相关的叙述中，正确的是()A．卡诺氏液的作用是使洋葱根尖的组织细胞相互分离开来B．显微镜视野中可以观察到16、32或64条染色体的细胞C．显微镜视野中可以观察到四分体和同源染色体分离现象D．4℃的低温通过抑制着丝粒的分裂而使细胞染色体数目加倍B解析：卡诺氏液的作用是固定细胞形态，解离液的作用是使组织细胞相互分离开来，A错误；由于低温诱导，洋葱根尖部位有的细胞中染色体数目加倍，有的仍为正常二倍体，加倍后染色体数目为32条，没有加倍的细胞中染色体数目在有丝分裂后期为32条，加倍后的染色体在有丝分裂后期为64条，正常细胞中染色体数目为16条，B正确；同源染色体联会形成四分体以及同源染色体分离是减数分裂Ⅰ的特征，有丝分裂没有此现象，C错误；低温不是抑制着丝粒的分裂，而是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，无纺锤体的牵引，染色体无法向两极移动而保留在一个细胞中，从而使染色体数目加倍，D错误。考点二染色体结构变异1．类型及实例类型图解显微观察的联会异常举例缺失果蝇缺刻翅重复果蝇的棒状眼易位果蝇的花斑眼倒位果蝇卷翅2．结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。1．染色体上某个基因的丢失属于基因突变。 (×)2．DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异。 (×)3．染色体易位或倒位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。 (×)4．非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。 (×)5．染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。 (×)【教材细节命题】1．(必修2P90正文拓展)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对数目不同，前者所涉及的数目比后者少的原因是基因突变是基因结构中碱基的替换、增添或缺失，而染色体变异能改变排列在染色体上的基因的数目和排列顺序。2．(必修2P90正文拓展)染色体易位不改变基因数量，对个体性状会不会产生影响？染色体易位虽不改变基因数量，但却改变了基因在染色体上的位置，导致性状的变异。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。1．染色体结构变异与基因突变的判断2．易位与互换重组的区别项目染色体易位互换重组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染色体结构变异基因重组观察可在显微镜下观察到在显微镜下观察不到考向1|染色体结构变异1．(2022·浙江6月选考)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B解析：由题可知，猫叫综合征是因为染色体缺失了部分片段导致，属于染色体结构变异中的缺失，B正确。2．(2021·广东卷)人类(2n＝46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成14/21平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表现型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物。在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律(不考虑交叉互换)，下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是()A．观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞B．男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体C．女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体D．女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)C解析：有丝分裂中期是便于观察染色体的时期，而平衡易位染色体是由染色体变异导致的，可以在显微镜下观察到，因此观察平衡易位染色体可选择有丝分裂中期细胞，A正确；正常男性的初级精母细胞含有46条染色体，而男性携带者的初级精母细胞中一条14号和一条21号染色体融合成一条染色体，所以只含有45条染色体，B正确；若只考虑题图中的3种染色体，由于该染色体携带者的联会复合物遵循同源染色体分离、非同源染色体自由组合的规律，因此产生的配子有只含21号染色体的、只含14号染色体的、只含14/21平衡易位染色体的、含14号染色体和21号染色体的、含14号和14/21平衡易位染色体的、含21号染色体和14/21平衡位染色体的，共6种，其中染色体数目最多为23条，最少为22条，C错误，D正确。考向2|生物体变异类型判断分析3．基因突变、基因重组和染色体变异统称为可遗传变异。下列叙述错误的是()A．基因突变具有不定向性，也是生物界中普遍存在的可遗传变异B．基因重组可得到新的基因型，主要发生在有性生殖过程中C．染色体结构变异中的易位就是减数分裂过程中的互换D．某生物发生了染色体数目变异，其完整的染色体组数可能不变C解析：基因突变具有不定向性、随机性等特点，在生物界中普遍存在，属于可遗传变异，A正确；基因重组主要发生在有性生殖过程中，可以产生新的基因型，B正确；减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体间的互换属于基因重组，不属于染色体结构变异中的易位，C错误；某生物发生了染色体数目变异，其完整的染色体组数可能不变，如个别染色体数目的增加，D正确。4．图中乙、丙、丁为某二倍体生物甲(雄性)细胞分裂过程中出现变异的细胞，每个细胞只发生一种类型的变异。下列叙述正确的是()A．乙、丙、丁中依次发生的是基因突变、染色体结构变异和基因重组B．乙细胞中有4个染色体组，该过程中可能发生等位基因的分离C．丙细胞中同源染色体的非姐妹染色单体之间由于交叉而发生染色体结构变异D．丁细胞出现了异常的联会，减数分裂结束后产生4种异常的子细胞B解析：乙细胞中有同源染色体，且发生着丝粒分裂，说明该细胞处于有丝分裂后期；丙细胞中同源染色体以“双排”的形式排列在细胞中央，说明该细胞处于减数分裂Ⅰ中期；丁细胞中正在发生染色体的两两配对，且出现“十字”结构，说明该细胞处于减数分裂Ⅰ前期，乙、丙、丁中发生的变异依次是基因突变、基因重组和染色体结构变异，A错误。乙细胞处于有丝分裂后期，含有4个染色体组，在有丝分裂间期发生过基因突变，则该过程中可发生等位基因的分离，B正确。丙细胞中同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的互换属于基因重组，C错误。丁细胞出现了异常的联会(出现“十字”结构)，减数分裂结束后产生4个异常的子细胞，但只有2种类型，D错误。【方法规律】利用四个“关于”区分三种变异(1)关于“互换”：同源染色体的非姐妹染色单体之间的互换，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)关于“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上基因中若干碱基的缺失、增添，属于基因突变。(3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，在光学显微镜下可以观察到。(4)关于变异的“质”和“量”：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基因的排列顺序。考向3|变异与育种5．(2021·广东卷)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：白菜型油菜为二倍体植株，由未受精的卵细胞发育形成的植株Bc为单倍体，故Bc体细胞中有一个染色体组，A错误；Bc作为育种材料能明显缩短育种年限，B正确；秋水仙素可诱导细胞染色体加倍，故Bc幼苗经秋水仙素处理，可以获得纯合植株，C正确；因该单倍体植株体细胞中无同源染色体，故其无法产生正常的配子，从而表现为高度不育，D正确。6．假设D、e代表豌豆的优良基因，这两种基因是独立遗传的。现有DDEE、ddee两个品种，为培育出优良品种DDee，可采用以下两种方法，下列叙述正确的是()方法一：DDEE×ddee→F1→F2……→DDee植株方法二：DDEE×ddee→F1花药离体培养F2秋水仙素处理DDeeA．方法一育种过程中要对F1去雄，从F2开始筛选B．方法一操作简便，育种过程中不会发生基因突变C．方法二中花药离体培养得到的幼苗细胞不能形成四分体D．方法二中秋水仙素作用于F2幼苗细胞减数分裂的前期C解析：豌豆是自花传粉植物，F1的基因型为DdEe，F1自交后得到的子代(F2)中存在基因型为DDee的植株，故不用对F1去雄，从F2开始筛选，直至得到DDee纯合植株，A错误；方法一是杂交育种，操作简便，基因突变具有随机性，可发生在生物个体发育的任何时期，在育种过程中可能会发生基因突变，B错误；花药离体培养得到的是单倍体豌豆幼苗，其细胞内不存在同源染色体，不能形成四分体，C正确；秋水仙素作用于有丝分裂前期，抑制纺锤体的形成，D错误。【方法规律】育种技术中的“四最”和“一明显”特点育种方法优缺点最简便杂交育种耗时较长最具预见性DNA重组技术或基因工程育种技术含量高，有可能引发生态危机最盲目诱变育种可获得新基因，性状可较快稳定，需处理大量材料最能提高产量多倍体育种营养器官增大，但发育迟缓可明显缩短育种年限单倍体育种技术较复杂，需要与杂交育种配合【命题动态】通常会结合日常生产、生活情境考查染色体结构变异的类型特点、细胞学机理，结合育种过程考查染色体组、单倍体和多倍体的特点及应用。现代生命科学在此领域也多有新进展，这也为命题提供了素材。选择题、非选择题都有涉及，难度中档。1．(2022·湖南卷)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()ABCD[思维培养]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，类似于基因自由组合定律的结果，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，即两对基因被易位到两条非同源染色体上，C正确。2．(2022·河北卷)蓝粒小麦是小麦(2n＝42)与其近缘种长穗偃麦草杂交得到的。其细胞中来自长穗偃麦草的一对4号染色体(均带有蓝色素基因E)代换了小麦的一对4号染色体。小麦5号染色体上的h基因纯合后，可诱导来自小麦的和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生交叉互换(同源染色体的非姐妹染色单体间互换)。某雄性不育小麦的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上。为培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，研究人员设计了如下图所示的杂交实验。回答下列问题。(1)亲本不育小麦的基因型是________，F1中可育株和不育株的比例是________。(2)F2与小麦(hh)杂交的目的是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)F2蓝粒不育株在减数分裂时理论上能形成________个正常的四分体。如果减数分裂过程中同源染色体正常分离，来自小麦和长穗偃麦草的4号染色体随机分配，最终能产生________种配子(仅考虑T/t、E基因)。F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是______。(4)F3蓝粒不育株体细胞中有________条染色体，属于染色体变异中的________变异。(5)F4蓝粒不育株和小麦(HH)杂交后单株留种形成一个株系。若株系中出现：①蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1。说明_________________________________________________________________________________________________________________________________________；②蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1。说明_________________________________________________________________。符合育种要求的是________(填“①”或“②”)。解析：(1)分析题意，亲本雄性不育小麦(HH)的不育基因T与等位可育基因t位于4号染色体上，所以其基因型为TtHH，亲本小麦(hh)的基因型为tthh，故F1中不育株(TtHh)∶可育株(ttHh)＝1∶1。(2)F2中的蓝粒不育株的基因型及比例为1/2TEHH、1/2TEHh，其中T基因和E基因分别来自小麦的和长穗偃麦草的4号染色体，而h基因纯合后，可诱导来自小麦的和来自长穗偃麦草的4号染色体配对并发生同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，使得T和E基因可以位于同一条姐妹染色单体上，从而获得蓝粒和不育两性状不分离的个体。(3)分析题意，蓝粒小麦的染色体条数是42，而F2中的蓝粒不育株的4号染色体一条来自小麦，一条来自长穗偃麦草，其余染色体(42－1－1＝40)均来自小麦，为同源染色体，故其减数分裂时理论上能形成20个正常的四分体；不同来源的4号染色体在减数分裂中随机分配，仅考虑T/t、E基因，若两条4号染色体移向一极，则同时产生基因型为TE和O(两基因均没有)的两种配子，若两条4号染色体移向两极，则产生基因型为T和E的两种配子，则F2中的蓝粒不育株共产生4种配子；F2中的蓝粒不育株产生TE配子的概率为1/4，产生h配子的概率是1/4，则F3中基因型为hh的蓝粒不育株占比是1/4×1/4＝1/16。(4)由F2中的蓝粒不育株产生的配子种类，可以确定形成F3中的蓝粒不育株的卵细胞中应含有两条4号染色体，且小麦染色体组成为2n＝42，故F3蓝粒不育株体细胞中有43条染色体，多了一条4号染色体，属于染色体数目变异。(5)F3中的蓝粒不育株基因型为TEHh和TEhh，含hh基因的个体可形成T和E交换到同一条染色体上的卵细胞，与小麦(ttHH)杂交，F4中的蓝粒不育株基因型为TEtHh，其中T基因和E基因连锁，位于同一条染色体上，t基因位于另一条染色体上，与小麦(ttHH)杂交，后代表型及比例为蓝粒不育∶非蓝粒可育＝1∶1，即F4蓝粒不育株体细胞中的T基因和E基因位于同一条染色体上；而F3中关于h的基因型为Hh的个体与小麦(ttHH)杂交产生的F4中的蓝粒不育株含3个4号染色体，分别携带T基因、E基因及t基因，与小麦(ttHH)杂交，母本在减数分裂Ⅰ前期联会时，携带T基因的染色体和携带t基因的染色体联会，携带E基因的染色体随机分配到细胞的一极，产生的配子基因型及比例为T∶TE∶t∶tE＝1∶1∶1∶1，与小麦(ttHH)杂交，子代表型及比例为蓝粒可育∶蓝粒不育∶非蓝粒可育∶非蓝粒不育＝1∶1∶1∶1，即F4蓝粒不育植株体细胞中的T基因和E基因位于不同染色体上；本实验要培育蓝粒和不育两性状不分离的小麦，故②符合育种要求。答案：(1)TtHH1∶1(2)获得h基因纯合(hh)的蓝粒不育株，诱导小麦和长穗偃麦草的4号染色体配对并发生同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，从而使T基因与E基因交换到一条姐妹染色单体上，以获得蓝粒和不育性状不分离的小麦(3)2041/16(4)43数目(5)F4蓝色不育株体细胞中T基因和E基因位于不同染色体上F4蓝色不育株体细胞中T基因和E基因位于同一条染色体上②1．(生活、学习和实践情境)在某基因型为aa的二倍体水稻根尖中，发现一个如图所示的细胞(图中Ⅰ、Ⅱ表示该细胞中的部分染色体，其他染色体均正常)，以下分析合理的是()A．A基因产生的原因可能是发生了同源染色体非姐妹染色单体间的互换B．该细胞一定发生了染色体变异，一定没有发生基因自由组合C．该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下直接观察到D．该细胞的Ⅱ号染色体有三条，故该细胞中含有三个染色体组B解析：分析题干信息可知，该细胞是水稻根尖细胞(体细胞)，体细胞不会发生减数分裂，且该水稻的基因型为aa，故A基因的产生是a基因发生基因突变的结果，A错误；Ⅱ号染色体有三条，说明亲代细胞在有丝分裂后期，着丝粒分裂后三条Ⅱ号染色体移向细胞的一极，一条Ⅱ号染色体移向细胞的另一极，发生了染色体数目变异，由于根尖细胞是体细胞，不能进行减数分裂，因此一定没有发生基因自由组合，B正确；由上述分析可知，该根尖细胞发生了基因突变和染色体变异，基因突变在光学显微镜下不能被直接观察到，C错误；该细胞的Ⅱ号染色体有三条，但其他同源染色体均为两条，因此，该细胞中的染色体组数不为三，D错误。2．(科学实践和探究情境)油菜中基因G和g控制菜籽的芥酸含量，而芥酸会降低菜籽油的品质。研究人员拟利用高芥酸油菜品种(gg)和水稻抗病基因R培育低芥酸抗病油菜新品种(GGRR)，育种过程如图所示。下列叙述错误的是()A．过程①可以提高基因突变的频率B．过程②的原理是基因重组，可以克服物种远缘杂交不亲和的障碍C．过程②与过程①操作顺序互换，对育种进程和结果没有影响D．若要缩短育种年限，在过程②后可进行单倍体育种C解析：题图流程表示利用高芥酸油菜品种(gg)和水稻抗病基因R培育低芥酸抗病油菜新品种(GGRR)的育种过程，其中①表示人工诱导基因突变，其优点是能够提高基因突变的频率，A正确；②采用的是基因工程技术，其原理是基因重组，可以克服物种远缘杂交不亲和的障碍，B正确；若先导入基因R再进行人工诱变，可能会导致基因R发生突变，进而影响育种结果，C错误；单倍体育种能明显缩短育种年限，因此若要缩短育种年限，在过程②后可进行单倍体育种，D正确。3．(科学实验和探究情境)下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化实验”的叙述，正确的是()A．染色体数目加倍程度与低温处理时间成正比B．可用洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料C．在用卡诺氏液固定后应用蒸馏水进行漂洗D．在某一视野中染色体数目未加倍的细胞可能更多D解析：低温诱导时间过长，有可能会导致植物细胞死亡，A错误；洋葱鳞片叶属于成熟的细胞，不进行有丝分裂，不能用于观察该实验，B错误；漂洗是为了洗去固定液，一般用体积分数为95%的酒精进行漂洗，C错误；细胞分裂不是同步的，低温作用于有丝分裂前期抑制纺锤体的形成，在某一视野中出现的细胞染色体未加倍的可能更多，D正确。4．(生命科学史情境)我国科学家将酿酒酵母的16条染色体去除冗余的重复基因信息和结构，重新设计为1条染色体，并将这条染色体移植到去核的酿酒酵母细胞中，发现细胞仍然能存活，这是国际上首次获得的人工创建的具有单条染色体的酵母细胞。下列叙述正确的是()A．酿酒酵母不会发生基因选择性表达B．设计该条染色体时需要使用限制性内切核酸酶和逆转录酶C．设计该条染色体时可能需采用基因编辑技术敲除15个着丝粒D．该酵母在呼吸作用时释放的能量只有少部分转化为热能C解析：酿酒酵母会发生基因选择性表达，A错误；设计该条染色体时需要使用限制性内切核酸酶和DNA连接酶，B错误；根据题意分析可知，将16条染色体合并成1条染色体的过程中，应用基因编辑技术敲除16条染色体上的15个着丝粒，C正确；该酵母在呼吸作用时释放的能量只有少部分转化为ATP中活跃的化学能，大部分转化为热能，D错误。课时质量评价(二十一)(建议用时：40分钟)一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。1．下图为一对雌雄果蝇体细胞的染色体图解。其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y表示染色体，基因A、a分别控制灰身和黑身，基因R和r分别控制红眼和白眼。下列相关分析正确的是()A．Ⅱ号、Ⅲ号染色体在减数分裂过程中发生互换属于染色体结构变异B．该对果蝇杂交后得到的F1中雌果蝇中纯合子所占的比例为1/8C．若该雌果蝇含A的染色体片段缺失，则该对果蝇杂交后得到的F1有8种基因型D．果蝇细胞一个染色体组的组成是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、XX或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、XYA解析：Ⅱ号和Ⅲ号染色体属于非同源染色体，非同源染色体发生片段交换属于染色体结构变异中的易位，A正确；图中雌雄果蝇的基因型分别为AaXRXr和AaXrY，杂交后得到的F1中雌果蝇中纯合子(AAXrXr、aaXrXr)所占比例为1/2(AA＋aa)×1/2(XrXr)＝1/4，B错误；雌雄果蝇的基因型分别为AaXRXr和AaXrY，若雌果蝇含A的染色体片段缺失，即为aOXRXr和AaXrY杂交，子代的基因型有4×4＝16(种)，C错误；染色体组是细胞中的一组非同源染色体，含有本物种的全套遗传信息，由图可知，果蝇的一个染色体组为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y，D错误。2．(2022·江苏盐城三模)某精原细胞中m、n为一对同源染色体，其中m为正常染色体，A～E表示基因。该对同源染色体联会后发生的特殊过程如下图所示，其中染色体桥在减数分裂Ⅰ时随机断裂，后续的分裂过程正常进行。下列有关叙述正确的是()A．形成该精原细胞的分裂过程中发生了基因突变B．该精原细胞在形成精子过程中发生染色体结构和数目变异C．该精原细胞经减数分裂产生含异常染色体的精子占3/4D．图示“染色体桥”中不存在染色体的同源区段C解析：结合题干信息分析题图，左图中m为正常染色体，则n发生了倒位；右图中发生了同源染色体的非姐妹染色单体间互换且染色体片段缺失。该精原细胞形成的配子中存在染色体结构变异中的倒位和片段缺失，A、B错误；由于右图中同源染色体发生变异后，相连的片段随机断裂，所以该精原细胞产生含有正常染色体的精子比例为1/4，含异常染色体的精子占3/4，C正确；由右图可知，图示“染色体桥”中存在染色体A片段的同源区段，D错误。3．下图仅表示某二倍体生物正常细胞和突变体Ⅰ、Ⅱ的部分染色体，其中A、a表示基因。下列分析错误的是()A．突变体Ⅰ的形成可能发生了基因结构的变异B．突变体Ⅱ的形成一定发生染色体片段的缺失C．突变体Ⅱ的形成可能发生在任何时候D．形成突变体Ⅰ、Ⅱ的变异类型可统称为基因突变D解析：突变体Ⅰ中A变成了a，可能是基因突变或者基因重组，基因结构可能发生了变化，A正确；突变体Ⅱ缺少了一段染色体，所以发生了染色体结构变异，B正确；突变体Ⅱ发生了染色体结构变异，可以发生在任何时候，C正确；基因突变、染色体变异可以统称为突变，D错误。4．(2022·山东滨州期末)玉米籽粒颜色与9号染色体上的C基因、Ds基因和Ac基因有关。C基因通过控制一种显紫色的酚类化合物的合成而使籽粒呈现紫色，Ds基因被Ac基因激活后会发生位置转移，进而出现白色和花斑籽粒，相关机理如下图所示。下列说法错误的是()A．C基因通过控制酶的合成控制紫色性状B．白色籽粒的产生原因是染色体结构变异C．白色籽粒发育过程中，部分细胞C基因恢复活性导致花斑的出现D．白色籽粒发育过程中，Ds从C基因上移走的时间越早，斑点越大B解析：由题干信息“C基因通过控制一种显紫色的酚类化合物的合成而使籽粒呈现紫色”可知，C基因通过控制酶的合成控制紫色性状，A正确；白色籽粒的产生原因是Ds移位进入了C基因内部，破坏了C基因，导致无法形成紫色色素，这属于基因突变，B错误；花斑籽粒中紫色斑点出现的原因是种子形成过程中，某些细胞中Ac激活Ds，使Ds从C基因处移走，C基因表达，出现紫色，C正确；紫色斑点的大小由Ds从C基因上移走的早晚(产生紫色斑点的细胞分裂次数)决定，Ds从C基因上移走的时间越早，斑点越大，D正确。5．(2023·辽宁本溪模拟)科学家发现家猪(2n＝38)群体中有一种染色体易位导致的变异，如下图所示。易位纯合公猪体细胞无正常13、17号染色体，易位纯合公猪与多头染色体组成正常的母猪交配产生的后代均为易位杂合子。下列叙述正确的是()A．易位类型个体细胞中染色体结构发生改变，数目不变B．易位纯合公猪的初级精母细胞中含36条正常染色体C．易位杂合子减数分裂会形成17个正常的四分体D．染色体易位对个体不利，故不能为家猪的进化提供原材料C解析：图中发生了染色体结构变异(易位)和染色体数目变异，故易位类型个体细胞中染色体结构发生改变，数目也发生改变，A错误；根据题意，“易位纯合公猪体细胞无正常13、17号染色体”，故与正常个体相比，易位纯合公猪的初级精母细胞中少了两条正常的13号染色体和两条正常的17号染色体，所以含34条正常的染色体，B错误；易位杂合子含有易位染色体和正常13、17号染色体，它们不能形成正常四分体，其他正常染色体可以形成17个正常的四分体，因此易位杂合子减数分裂会形成17个正常的四分体，C正确；染色体变异、基因突变及基因重组都是进化的原材料，故染色体易位能为家猪的进化提供原材料，D错误。6．在自然条件下，二倍体植物(2n＝4)形成四倍体植物的过程如图所示。下列有关叙述错误的是()A．①过程中减数分裂异常可能发生于减数分裂Ⅰ后期B．异常配子中a、b染色体的相同位置上的基因一定相同C．②过程如果发生异花受粉，则可能产生三倍体植物D．该事实说明新物种的诞生不一定需要经历长期的地理隔离B解析：①过程中减数分裂异常，可能发生于减数分裂Ⅰ后期，同源染色体没有分离；也可能发生在减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后形成的两条子染色体没有分开，A正确。异常配子若是由于减数分裂Ⅰ异常所致，则a、b染色体的相同位置上的基因可能不同；若是由于减数分裂Ⅱ异常所致，则a、b染色体的相同位置上的基因可能相同，B错误。②过程如果发生异花受粉，则该异常配子与二倍体植物产生的正常配子受精，可产生三倍体植物，C正确。题图显示，含有2个染色体组的异常配子受精，形成的受精卵中含有4个染色体组，该受精卵发育形成四倍体植物，该事实说明新物种的诞生不一定需要经历长期的地理隔离，D正确。7．下图为某植物细胞的一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。下列相关叙述正确的是()A．a中碱基对缺失，属于染色体结构变异B．c中碱基对若发生变化，个体性状不一定会发生改变C．a、b、c互为非等位基因，在亲子代间传递时可自由组合D．基因在染色体上呈线性排列，基因的首端存在起始密码子B解析：a是基因，基因中碱基对缺失属于基因突变，不是染色体变异，A错误；a、b、c中碱基对发生变化，属于基因突变，但基因突变不一定引起生物性状改变，B正确；a、b、c基因位于一个DNA分子上，在遗传时遵循连锁定律，C错误；起始密码子位于mRNA上，基因的本质是有遗传效应的DNA片段，D错误。8．(2023·广东广州模拟)养蚕业中，雄蚕比雌蚕的吐丝量高且蚕丝质量好，但大规模鉴别雌雄是非常困难的。研究发现，家蚕染色体(2N＝56)上的基因B能使蚕卵呈黑色，不含基因B的蚕卵呈白色。科研人员用X射线处理雌蚕甲，最终获得突变体丁，流程如下图所示，由此可实现多养雄蚕。下列有关叙述正确的是()A．X射线处理，既可引起基因突变，也可引起染色体数目变异B．突变体内的初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ的前期，同源染色体联会时形成28个正常四分体C．③过程中，丙与基因型为bbZZ的雄蚕杂交，子代中有1/2的个体基因型为bbZWBD．让突变体丁与基因型为bbZZ的雄蚕杂交，可实现对子代的大规模性别鉴定D解析：由图可知，X射线处理，使B基因突变成b基因，且常染色体上的B基因转移到W染色体上，说明X射线处理既可以引起基因突变，也可以引起染色体结构变异，A错误；突变体内的性染色体(W)上含有B基因片段，B基因片段会和与之同源的片段发生联会，导致2对同源染色体联会异常，故在减数分裂Ⅰ的前期，同源染色体联会时形成28－2＝26个正常四分体，B错误；丙的基因型为bOZWB，与bbZZ的雄蚕杂交，子代为bbZWB的概率为1/4，C错误；将突变体丁(bbZWB)与bbZZ的雄蚕杂交，子代雄性蚕卵全呈白色(bbZZ)，雌性蚕卵全呈黑色(bbZWB)，可实现对子代的大规模性别鉴定，D正确。9．猫叫综合征是5号染色体短臂断裂缺失所致。现有某表型正常的女性个体，其断裂的5号染色体片段与8号染色体连接，减数分裂过程中2对染色体发生如下图所示的现象。据图分析相关叙述错误的是()A．该个体的变异一般不会导致基因数量减少B．该变异类型属于染色体结构变异C．若染色体随机两两分离(不考虑同源染色体的互换)，该卵原细胞可能产生4种卵细胞D．若该个体与正常男性婚配，妊娠期间应尽早对胎儿进行染色体筛查C解析：由题图分析可知，该个体是5号染色体的某个片段移接到了8号染色体上，属于染色体结构变异中的易位，只是发生了不同染色体之间基因的转移，一般不会导致基因数量减少，A、B正确；一个卵原细胞经过减数分裂只能形成1个卵细胞和3个极体，因此该卵原细胞只能产生1种卵细胞，C错误；该病症属于染色体变异，在显微镜下可见，故若该个体和正常男性婚配，想生一个健康的孩子，则需要通过遗传咨询和染色体筛查(产前诊断)等手段对遗传病进行监测和预防，D正确。二、非选择题10．玉米(2n＝20)是单性花，雌雄同株异花传粉的植物。现阶段我国大面积推广种植的玉米品种均为杂合子，杂交种(F1)的杂种优势明显，在高产、抗病等方面杂合子表现出的某些性状或综合性状优于其纯合亲本，但是F2会出现杂种优势衰退现象。(1)玉米的大粒杂种优势性状由一对等位基因(A1、A2)控制，现将若干大粒玉米杂交种平均分为甲、乙两组，相同条件下隔离种植，甲组自然状态受粉，乙组人工控制其自交受粉。若所有的种子均正常发育，第3年种植时甲组和乙组杂种优势衰退率(小粒所占比例)分别为__________。该实验的目的是__________________________________________________________________________________。(2)玉米的大穗杂种优势性状由两对等位基因(B1B2C1C2)共同控制，两对等位基因都纯合时表现为衰退的小穗性状。若以大穗杂交种(B1B2C1C2)为亲本自交，F1出现衰退的小穗性状的概率为1/2，则说明这两对等位基因位于________对同源染色体上。(3)单体是染色体变异的一种特殊类型，单体比正常个体缺少一条染色体(例如：若1号染色体任意一条染色体缺少则称为该植物1号单体，依次类推)。某育种专家在用纯合玉米培育了10种分别缺失了不同染色体的单体，并根据缺少的染色体将其编码为玉米1～10号单体。这些单体可以产生配子，能用于杂交和基因的染色体定位。现有偶然发现的一个隐性基因纯合突变体(染色体组成正常)，请设计实验来判断该隐性突变基因位于第几号染色体上。实验思路：______________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)甲组在自然状态下受粉，属于随机交配，随机交配一代后子代的基因型及比例是A1A1∶A1A2∶A2A2＝1∶2∶1，以后的随机交配中该比值不变，因此第3年种植时甲组的衰退率是A1A1＋A2A2＝1/2。乙组在人工控制下进行严格的自交受粉，第3年种植时，自交了2代，杂合子所占比例是1/4，纯合子所占比例是3/4，即衰退率是3/4。该实验的自变量是交配方式，因变量是衰退率，因此实验目的是研究受粉方式对杂种优势衰退率的影响。(2)分析题意可知，如果两对基因位于两对同源染色体上，则会遵循基因的自由组合定律，在子一代中就会出现四种纯合子，即表现1/4的衰退率；而题中显示大穗杂交种(B1B2C1C2)自交，F2出现衰退的小穗性状的概率为1/2，则说明这两对等位基因位于一对同源染色体上，且未发生同源染色体非姐妹染色单体间的互换。(3)单体是染色体变异的一种特殊类型，单体比正常个体缺少一条染色体。这些单体可以产生配子，能用于杂交和基因的染色体定位。现有偶然发现的一个隐性基因纯合突变体(染色体组成正常)，由于单体产生的配子类型有两种(含正常染色体数的配子和含有缺少一条染色体的配子)，若突变的基因位于缺失染色体上，则该单体产生两种配子为一个含有显性(与所给的隐性基因相对)基因、一个不含该显性基因(因为缺少了一条染色体)，相当于该单体产生了一显、一隐两