2024年高中生物新教材同步必修第二册 第5章　第2节　第2课时　单倍体和染色体结构变异

第2课时单倍体和染色体结构变异[学习目标]1.举例说明什么是单倍体。2.概述单倍体育种的原理及方法。3.辨别不同类型的染色体结构变异。一、单倍体及单倍体育种1．单倍体(1)概念：体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体。(2)实例：蜜蜂中的雄蜂，单倍体的农作物。(3)特点：与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育。2．单倍体育种的原理和操作过程(1)原理：染色体数目变异。(2)过程用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程如图所示：其中单倍体育种的核心步骤为①花药离体培养、②秋水仙素处理单倍体幼苗诱导染色体数目加倍。(3)优点：单倍体育种能明显缩短育种年限，子代均为纯合子。判断正误(1)由配子发育而来的个体，一定是单倍体()(2)体细胞中含一个染色体组的生物，一定是单倍体()(3)单倍体的体细胞中一定只含有一个染色体组()答案(1)√(2)√(3)×易错辨析对单倍体认识的三个易错点(1)单倍体的体细胞中并不一定只有一个染色体组，如四倍体的配子形成的单倍体的体细胞中含有两个染色体组。(2)单倍体并非都不育：如多倍体的配子含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体，可育并能产生后代。(3)单倍体是生物个体，而不是配子；精子和卵细胞属于配子，但不是单倍体。1．如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述正确的是()A．图a细胞含有2个染色体组，图b细胞含有3个染色体组B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体D．图d代表的生物一定是由卵细胞发育而成的单倍体答案C解析由题图可知，图a细胞中大小形态相同的染色体有4条，含有4个染色体组，图b细胞中含有3个染色体组，A错误；图b细胞中含有3个染色体组，如果图b表示体细胞，则该生物可能是三倍体，也可能是单倍体，B错误；图c细胞中含有2个染色体组，如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体，C正确；图d细胞中含有一个染色体组，可能是由卵细胞发育而来的单倍体，也可能是由精子发育而来的单倍体，D错误。2．用纯种的高秆抗锈病(DDTT)小麦与矮秆易染锈病(ddtt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如图所示。下列有关此育种方法的叙述中，正确的是()A．过程①的作用原理为染色体变异B．过程③必须经过受精作用C．过程④必须使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D．此育种方法选出的符合生产要求的品种占1/4答案D解析题图中过程①表示杂交，其原理为基因重组；过程③常用的方法为花药离体培养；过程④可使用秋水仙素或低温处理幼苗，单倍体高度不育，不产生种子；F1可产生4种雄配子，基因型分别为DT、Dt、dT、dt，经秋水仙素处理后染色体数目加倍，符合生产要求的品种(ddTT)占1/4。二、染色体结构的变异1．类型图解变化名称举例染色体b片段缺失缺失果蝇缺刻翅的形成染色体b片段增加重复果蝇棒状眼的形成染色体的某一片段(d、g)移接到另一条非同源染色体上易位果蝇花斑眼的形成同一条染色体上某一片段(a、b)位置颠倒倒位果蝇卷翅的形成2.结果：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，导致性状的变异。3．对生物体的影响：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。判断正误(1)染色体之间发生的片段互换属于染色体结构变异()(2)X射线可引起基因突变，也可引起染色体变异()(3)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异()答案(1)×(2)√(3)×解析(1)染色体之间发生的片段互换如发生于同源染色体之间则属于基因重组；如发生于非同源染色体之间，则属于易位。(3)大多数染色体结构变异对生物体是不利的。任务：辨析染色体结构变异的类型1．如图为显微镜观察到的变异杂合子染色体联会异常现象，通过图示辨析染色体结构变异的类型。2．上述变异类型中，缺失和重复改变了染色体上基因的数量，易位和倒位改变了基因在染色体上的排列顺序。1．染色体易位与互换的比较项目染色体易位互换图解区别发生在非同源染色体之间发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间属于染色体结构变异属于基因重组2.染色体结构变异与基因突变的比较项目基因突变染色体结构变异变化实质基因发生碱基的替换、缺失、增添染色体上的基因片段缺失、重复、倒位及易位对象碱基基因结果碱基排列顺序改变基因数目或排列顺序改变镜检不可见可见3．下列关于染色体变异的叙述，正确的是()A．除病毒外，所有生物都能发生染色体变异B．非同源染色体之间交换部分片段属于染色体结构变异C．脱氧核苷酸数目和排列顺序发生改变必然导致染色体结构变异D．用光学显微镜能直接观察到染色体数目变异而不能观察到染色体结构变异答案B解析除病毒外，原核生物也没有染色体结构，不可能发生染色体变异，A错误；基因数目或排列顺序发生改变才会导致染色体结构变异，C错误；用光学显微镜既能直接观察到染色体数目变异，也能观察到染色体结构变异，D错误。4．生物体染色体上的等位基因部位可以进行配对联会，非等位基因部位不能配对。某二倍体生物细胞中分别出现如图中①～④系列状况，则对该图的解释正确的是()A．①为基因突变，②为倒位B．③可能是重复，④为染色体组加倍C．①为易位，③可能是缺失D．②为基因突变，④为染色体结构变异答案C解析图①发生了染色体片段的改变，且改变的片段不属于同源染色体的部分，因此属于染色体结构变异中的易位；图②染色体的某一片段发生了位置颠倒，属于染色体结构变异中的倒位；图③在同源染色体配对时出现“环”，可能是染色体结构变异中的缺失或者重复；图④细胞中有一对同源染色体多了一条，属于染色体数目变异。题组一单倍体及单倍体育种1．用四倍体棉花的花粉进行花药离体培养，获得的植株是()A．二倍体 B．三倍体C．单倍体 D．四倍体答案C解析不论含有几个染色体组，只要是由生殖细胞(配子)直接发育而来的个体都称为单倍体。2．下列关于单倍体、二倍体和多倍体的叙述不正确的是()A．由受精卵发育成的生物体细胞中有几个染色体组就叫几倍体B．由配子发育成的生物体，细胞中无论有几个染色体组都叫单倍体C．多倍体一般茎秆粗壮，果实、种子较大D．单倍体一般高度不育，多倍体一定可育答案D3．(2023·河北保定高一统考)下列关于高等植物细胞中单倍体、二倍体及染色体组的叙述，正确的是()A．单倍体生物的体细胞中只含有一个染色体组B．体细胞中含有两个染色体组的个体都是二倍体C．二倍体植物的配子中只含有一个染色体组D．每个染色体组中都含有常染色体和性染色体答案C解析体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体，但单倍体不一定只含有一个染色体组，如由四倍体的配子形成的单倍体含有两个染色体组，A错误；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，若由配子直接发育形成的个体无论含有几个染色体组都是单倍体，B错误；二倍体生物含有两个染色体组，其一个配子中的全部染色体为一个染色体组，C正确；不是所有生物都有性别之分，有性别之分的生物的性别也不一定由性染色体决定，因此不是所有细胞中都有性染色体和常染色体，D错误。4．如图表示某种二倍体农作物不同的育种方法，据图判断，下列相关叙述不正确的是()A．⑤过程中也可用秋水仙素处理E的种子获得F植株B．D植株的后代可能发生性状分离C．通过①③④⑤途径培育新品种的过程为单倍体育种D．④过程体现了植物细胞的全能性答案A解析⑤过程是用秋水仙素或者低温处理E幼苗，该农作物是二倍体，E幼苗是单倍体，只含一个染色体组，高度不育，不能产生种子，A错误。题组二染色体结构的变异5．(2020·浙江1月选考，4)某条染色体经处理后，其结构发生了如图所示的变化。这种染色体结构的变异属于()A．缺失B．倒位C．重复D．易位答案B解析分析图示可知，原来排列为123456的染色体，经过断裂后，重新连接为125436的排列顺序，可知其中的345片段发生了180°的颠倒，此类染色体结构变异为倒位。6．(2023·江苏镇江高一期末)某种染色体变异如图所示。下列有关该变异的叙述，错误的是()A．只能发生在减数分裂的过程中B．是染色体结构变异的一种类型C．属于可遗传的变异，在显微镜下可见D．发生于非同源染色体之间答案A解析染色体变异既能发生在有丝分裂过程中，也能发生在减数分裂过程中，图中表示非同源染色体上非姐妹染色单体交换，属于染色体结构变异中的易位，A错误，B、D正确；图示变异属于染色体结构变异，属于可遗传变异，在显微镜下是可见的，C正确。7．下列关于染色体结构变异的叙述中，错误的是()A．外界因素可能提高染色体断裂的概率B．大多数染色体结构变异对生物体是有利的C．染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因数目和排列顺序发生改变D．用显微镜可以观察到染色体结构变异答案B解析外界因素可能诱发染色体变异，提高染色体断裂的概率，A正确；大多数染色体结构变异对生物体是不利的，B错误。8．如图为豌豆某条染色体部分基因的排布示意图。①②③④分别代表四个基因序列，最短的序列包括2000个碱基对。下列相关叙述正确的是()A．如果①基因序列整体缺失，则最有可能发生了基因突变B．如果在射线诱导下②与③发生了位置互换，则属于基因重组C．②基因序列中的某个碱基发生替换，但未引起性状的改变，也属于基因突变D．如果③基因序列中缺失了20个碱基对，则属于染色体结构变异答案C解析如果①基因序列整体缺失，最有可能发生了染色体结构变异，A错误；同一条染色体上的基因位置互换，属于染色体结构变异(倒位)，B错误；发生在基因内部的碱基排列顺序的改变都是基因突变，但由于密码子的简并性，基因突变不一定会引起生物性状的改变，C正确；基因内部碱基缺失属于基因突变，D错误。9．(2022·湖南，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()答案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，即两对等位基因被易位到两条非同源染色体上，C符合题意。10．(2023·江苏泰州高一校考)下列关于染色体变异在育种中应用的叙述，正确的是()A．花药离体培养得到的植株都是纯合子，大大缩短了育种年限B．单倍体的体细胞中不一定只含有一个染色体组C．与正常植株相比，所有单倍体植株都有弱小且高度不育的特点D．人工诱导染色体加倍，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗是最有效、也是唯一的方法答案B解析花药离体培养得到的植株都是单倍体，不一定是纯合子，如基因型为AAaa的植株经花药离体培养后可形成Aa的单倍体，A错误；单倍体的体细胞中不一定只含有一个染色体组，如由四倍体植株的配子形成的单倍体含有两个染色体组，B正确；单倍体植株若含有偶数个染色体组，则可育，C错误；低温处理和秋水仙素处理都可使细胞内染色体数目加倍，D错误。11．如图是利用玉米(2n＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列相关分析正确的是()A．基因重组发生在图中②过程，③过程中能够在显微镜下看到染色单体的时期只有前期B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成C．植株A为二倍体，其体细胞内最多有2个染色体组；植株C属于单倍体，其发育起点为配子D．利用幼苗2进行育种的最大优点是能明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25%答案B解析图中②过程为经减数分裂形成花药的过程，会发生基因重组；③过程为有丝分裂，染色体在分裂间期复制，结果每条染色体含2条染色单体，染色单体在后期分离，故能看到染色单体的时期是前期和中期，A错误；秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍，B正确；植株A为二倍体，其体细胞进行有丝分裂，体细胞在有丝分裂后期有4个染色体组；植株C是由配子直接发育而来的，为单倍体，C错误；利用幼苗2进行育种的最大优点是能明显缩短育种年限，得到的植株B全部为纯合子，D错误。12．精原细胞中的一对同源染色体在联会时形成特殊的“染色体桥”结构，如图所示(白色染色体为正常染色体，字母表示基因)。“染色体桥”在减数分裂Ⅰ后期随机断裂，其后的分裂过程正常进行。下列有关叙述不正确的是()A．图中的“染色体桥”结构中存在染色体同源区段B．形成该精原细胞的过程中可能发生了染色体结构变异C．该精原细胞经减数分裂产生的精子中，含正常染色体的精子约为1/4D．在光学显微镜下不能观察到“染色体桥”结构答案D解析精原细胞中的一对同源染色体在联会时形成特殊的“染色体桥”结构，联会是同源染色体的配对行为，故图中的“染色体桥”结构中存在染色体同源区段，A正确；图示细胞在减数分裂Ⅰ后期随机断裂，丢失一部分染色体片段，该精原细胞在分裂过程中发生了染色体倒位和片段缺失，B正确；由于图中同源染色体发生变异后，相连的片段随机断裂，因此该精原细胞产生含有正常染色体的配子比例为1/4，异常染色体的精子占3/4，C正确。13．(2023·甘肃兰州高一检测)已知蜜蜂中的蜂王和工蜂都是二倍体(2n＝32)，据图回答下列问题：(1)雄蜂是由卵细胞直接发育而来，体细胞中含有________条染色体，属于________倍体。(2)受精卵发育成蜂王的过程中，有丝分裂后期的细胞中含有______________条染色体；蜂王产生卵细胞的过程中，一个初级卵母细胞中形成的四分体有________个。(3)雄蜂产生的精子中染色体数是________。(4)一雄蜂和一蜂王交配后产生的F1中工蜂的基因型是AaBb、Aabb、aaBb、aabb，则父本的基因型为________，母本的基因型为________，F1中雄蜂的基因型为__________________。答案(1)16单(2)6416(3)16(4)abAaBbAB、Ab、aB、ab解析(1)根据题意可知，蜂王的染色体为2n＝32，而雄蜂是由蜂王产生的卵细胞直接发育而来，卵细胞中染色体数目减半，因此雄蜂体细胞中含有16条染色体，属于单倍体。(2)受精卵中含有32条染色体，在发育成蜂王的过程中进行有丝分裂，有丝分裂后期由于着丝粒分裂，染色体数目加倍，含有64条染色体；蜂王产生卵细胞的过程中，由于细胞中有16对同源染色体，因此一个初级卵母细胞中形成的四分体有16个。(4)一雄蜂和一蜂王交配后产生的F1中工蜂的基因型是AaBb、Aabb、aaBb、aabb，由于雄蜂只能产生一种精子，因此分析F1基因型可知，父本基因型为ab，母本基因型为AaBb；由于母本能够产生AB、Ab、aB、ab四种类型的卵细胞，因此F1中雄蜂的基因型为AB、Ab、aB、ab。14．果蝇具有4对同源染色体，科学家发现红眼雄果蝇(XBY)和白眼雌果蝇(XbXb)杂交所产生的大量子一代中出现了一只白眼雌果蝇。有分析认为，该白眼雌果蝇出现的原因有三种：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，以及染色体数目异常(注：B和b基因都缺失时，胚胎致死；各类型配子活力相同。XXY的个体为