高考生物一轮复习教案-第7章课时2染色体变异与生物育种

第7章生物的变异和进化课时2染色体变异与生物育种课标要求核心考点五年考情核心素养对接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染色体数目变异和结构变异2023：辽宁T2、海南T7B、湖北T16、浙江6月T17D；2022：湖南T9、江苏T18、浙江6月T3、湖北T20、辽宁T25（3）；2021：广东T16、浙江1月T4；2020：山东T6、浙江1月T4、江苏T8；2019：浙江4月T21.生命观念——结构与功能观：染色体变异对生物性状的影响。2.科学思维——归纳与概括：染色体变异的类型，育种方法的比较。3.科学探究——实验设计与实验结果分析：低温诱导染色体数目变化实验。4.社会责任——将变异的有关知识运用到育种实践中，培养考生的社会责任感变异在育种中的应用2023：浙江6月T9D、北京T19（3）；2022：河北T20；2021：广东T11、重庆T22、浙江1月T28（3）、辽宁T9；2020：天津T17（3）、全国ⅠT32（2）、全国ⅢT32、北京T21（2）（3）；2019：天津T10、江苏T4CD命题分析预测1.高考对本部分内容的考查主要集中在染色体变异类型的判断、可遗传的变异在育种中的应用，可遗传变异常与孟德尔遗传规律相结合，考查综合运用能力。多以新情境、图形等为载体，既有选择题也有非选择题，非选择题主要涉及变异类型的判断、与育种方法的应用有关的实验设计和分析等。2.预测2025年高考可能会将可遗传的变异和减数分裂相联系进行综合考查。若出现育种相关的试题，则会以生产生活中的实例或研究为背景，进行原理、操作步骤等内容的考查考点1染色体数目变异和结构变异1.染色体数目变异（1）变异类型（2）“三看法”判断染色体组（3）染色体组数的确定类型示例找出形态、大小相同的染色体或等位基因个数并分组染色体组数图形或示意图类2个染色体组，每组4条染色体3个染色体组，每组3条染色体基因组成类每种基因出现了3次3个染色体组，每组2条染色体2.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个体，体细胞中的染色体数目与本物种[5]配子染色体数目相同的个体由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有两个[6]染色体组的个体由受精卵发育而来的个体，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体发育起点[7]配子受精卵[8]受精卵植株特点①植株弱小；②一般高度不育正常可育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[9]花药离体培养秋水仙素处理[10]二倍体的单倍体幼苗秋水仙素处理[11]萌发的种子或幼苗举例蜜蜂中的雄蜂几乎全部的动物和过半数的高等植物香蕉（三倍体）、四倍体葡萄3.染色体结构变异类型变化图解实例缺失缺失某一片段果蝇缺刻翅的形成[12]重复增加某一片段果蝇棒状眼的形成[13]易位某一片段移接到另一条非同源染色体上果蝇花斑眼的形成[14]倒位某一片段位置颠倒果蝇卷翅的形成结果使排列在染色体上的基因的[15]数目或排列顺序发生改变，从而导致[16]性状的变异对生物体的影响大多数染色体结构变异对生物体是[17]不利的，有的甚至会导致生物体死亡基础自测1.染色体上某个基因的丢失属于基因突变。（×）2.染色体易位不改变细胞中基因数量，对个体性状不会产生影响。（×）3.非同源染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中。（×）4.三倍体植物不能由受精卵发育而来。（×）5.体细胞中含有两个染色体组的个体是二倍体，含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体。（×）6.组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体。（√）7.染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。（×）8.用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。（×）提示单倍体植株不一定只含一个染色体组，所以用秋水仙素处理后得到的不一定是二倍体。9.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。这种变异属于染色体结构变异中的缺失[2022浙江6月，T3改编]。情境应用香蕉是人们喜爱的一种水果，我们平时吃的香蕉是三倍体，一般没有种子，为什么？提示三倍体香蕉的原始生殖细胞中有三个染色体组，减数分裂时联会紊乱，因此很难产生可育的配子。深度思考1.单倍体一定不育吗？请说明理由。提示不一定。若单倍体体细胞中含有奇数个染色体组，一般不可育；若有偶数个染色体组，并能发生联会，则一般可育。2.一种生物的一个染色体组包含的染色体数与其基因组包含的染色体数相同吗？提示不一定相同。对于二倍体来说，一个染色体组是二倍体生物配子中的染色体。对于有性染色体的生物（二倍体）来说，其基因组包含的染色体为一组常染色体＋两条不同的性染色体；对于无性染色体的生物来说，其基因组包含的染色体就是一个染色体组。3.所有的生物都能发生染色体变异吗？提示不是。只有具有染色体的真核生物才能发生染色体变异，原核生物和病毒没有染色体，不能发生染色体变异。4.基因突变和染色体变异都涉及碱基序列的改变，二者的主要区别是什么？提示基因突变是基因结构中碱基的替换、增添或缺失，通常不改变基因的数目和排列顺序，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。命题点1染色体变异类型的判断1.[2022湖南]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）解析已知大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上，而某个体测交后代的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，则该个体最可能发生了染色体结构变异中的易位，因为易位可使位于同一条染色体上的基因分开，转移到非同源染色体上。A项代表缺失，B项代表重复，C项代表易位，D项代表倒位，故C项符合题意。2.[2023江苏]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（C）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同源性大解析据图可知，燕麦起源于燕麦属，燕麦（AACCDD）含有六个染色体组，是起源于同一祖先的异源六倍体，A错误；AA和CCDD杂交后得到的是ACD，ACD需要经过染色体数目加倍才可形成AACCDD，B错误；燕麦多倍化过程中，发生的变异类型主要是染色体数目变异，该变异属于可遗传变异，C正确；据图可知，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，而C基因组来源于另一分支，故A和D基因组同源性大，D和C同源性小，D错误。命题点2染色体组及生物体倍性的判断3.[全国Ⅱ高考]关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是（C）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。4.[2024双鸭山模拟]如图所示为不同生物体细胞中所含的染色体数目情况，下列叙述正确的是（C）A.图a所示细胞中含有2个染色体组，图b所示细胞中含有3个染色体组B.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成的单倍体解析图a所示细胞含有4个染色体组，图b所示细胞中同一形态的染色体均有3条，因此含有3个染色体组，A错误。图b所示细胞含有3个染色体组，若该细胞对应的生物是由受精卵发育而来的，则图b代表的生物为三倍体，若该细胞对应的生物是由配子直接发育而来的，则图b代表的生物为单倍体，B错误。图c所示细胞含有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所示细胞中含有1个染色体组，可为单倍体生物的体细胞，但该单倍体可能是由卵细胞发育而成的，也可能是由精子发育而成的，D错误。通性通法两看法判断单倍体、二倍体和多倍体命题点3三种可遗传变异的辨析5.[浙江高考]除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是（A）A.突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因B.突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型C.突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型D.抗性基因若为敏感基因中的单个碱基替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链解析假设相关基因用A、a表示，若突变体为1条染色体的片段缺失所致，则原敏感型大豆基因型为Aa，缺失了A基因所在的染色体片段导致抗性突变体出现，则抗性基因一定是隐性基因，A正确；突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则该个体没有控制该性状的基因，再经诱变也不可能恢复为敏感型，B错误；基因突变具有不定向性，再经诱变可能恢复为敏感型，C错误；抗性基因若为敏感基因中的单个碱基替换所致，则此情况属于基因突变，抗性基因可能编码肽链，D错误。命题变式[设问拓展型]在题干条件不改变的情况下，下列叙述正确的是（C）A.除草剂诱发大豆产生相应的抗性突变B.突变体若为基因突变所致，一定是碱基替换或碱基插入造成的C.抗性基因与敏感基因的脱氧核苷酸序列一定不同D.若为染色体易位所致，则相应四分体中非姐妹染色单体一定发生了互换解析除草剂只是对大豆抗性突变进行选择，大豆产生的抗性突变在没有使用除草剂之前就产生了，A错误；突变体若为基因突变所致，可能是碱基替换、增添或缺失造成的，B错误；抗性基因与敏感基因为一对等位基因，遗传信息不同，所以脱氧核苷酸序列一定不同，C正确；四分体时期非姐妹染色单体的互换属于基因重组，不属于染色体易位，D错误。考点2低温诱导植物细胞染色体数目的变化1.实验过程2.实验中的试剂及其作用试剂作用对应实验步骤卡诺氏液[13]固定细胞形态固定体积分数为95％的酒精洗去卡诺氏液解离根尖细胞解离质量分数为15％的盐酸清水漂洗根尖，去除解离液漂洗甲紫溶液使[14]染色体着色染色植物细胞经卡诺氏液固定后已死亡，所以显微镜下观察到的是死细胞。基础自测1.低温能抑制有丝分裂前期纺锤体的形成可能与酶的活性降低有关。（√）2.使用卡诺氏液固定细胞后，要使用清水漂洗。（×）深度思考1.低温处理可以使染色体数目加倍，其原理是什么？提示低温处理使染色体数目加倍的原理是抑制纺锤体形成，使染色体不能被拉向细胞两极。2.三倍体无子西瓜培育时需要用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖，原因是什么？提示西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的部位，用秋水仙素溶液处理有利于抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成，从而形成四倍体西瓜植株。命题点低温诱导植物细胞染色体数目变化的原理和过程分析1.[2024东北师大附中模拟]下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验，叙述正确的是（D）A.低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验的原理是分裂间期低温能抑制纺锤体的形成B.使用卡诺氏液解离细胞后需用体积分数为95％的酒精冲洗2次C.制作装片的过程和“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中的不相同D.多倍体细胞的形成过程无完整的细胞周期解析“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的原理是低温抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍，A错误；该实验中，卡诺氏液的作用是固定细胞（不是解离作用），根尖用卡诺氏液固定后，需用体积分数为95％的酒精进行冲洗，B错误；“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验和“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中制作装片的过程相同，都是解离→漂洗→染色→制片，C错误；低温诱导能抑制纺锤体的形成，使细胞不能完成分裂，故多倍体细胞的形成过程无完整的细胞周期，D正确。2.对于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验，错误的描述是（B）A.观察到的细胞中处于分裂间期的细胞最多B.制作装片包括解离、染色和制片，染色可以用甲紫溶液C.在高倍显微镜下不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程D.在诱导染色体数目变化方面，低温诱导与秋水仙素诱导的原理相似解析分裂间期在细胞周期中所占时间最长，所以观察到的细胞中处于分裂间期的细胞最多，A正确；制作装片包括解离、漂洗、染色和制片，B错误；观察的细胞已经死亡，所以在高倍显微镜下不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程，C正确；在诱导染色体数目变化方面，低温诱导与秋水仙素诱导的原理相似，都是抑制纺锤体的形成，使染色体的着丝粒分裂后，染色体不能向细胞两极移动，导致染色体数目加倍，D正确。考点3变异在育种中的应用1.六种育种方法的比较育种方法常规流程变异类型优点缺点实例杂交育种具有不同优良性状的双亲杂交→F1自交→选种、自交……[1]基因重组操作简便育种时间长矮秆抗病小麦诱变育种用X射线或亚硝酸盐等处理萌发的种子或幼苗主要是[2]基因突变①提高[3]变异频率，可以在较短时间内选择更多的优良变异类型；②大幅度[4]改良性状有很大盲目性太空种子单倍体育种花药单倍体幼苗染色体数目加倍，得到所需纯合子[5]染色体变异明显缩短育种年限技术复杂水稻、小麦等的单倍体育种多倍体育种用[6]秋水仙素（或低温）处理[7]萌发的种子或幼苗提高营养物质含量发育延迟三倍体无子西瓜细胞工程育种白菜和甘蓝→植物体细胞杂交→白菜—甘蓝（异源四倍体）[8]染色体变异打破物种界限（克服生殖隔离），定向改造生物的遗传性状技术复杂白菜—甘蓝基因工程育种将某特定基因转移到另一种生物的细胞中[9]基因重组转基因抗虫棉2.育种方法的选择提醒（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，因为对于四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。（3）用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，叫多倍体育种。不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。（4）单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。基础自测1.诱变育种可通过改变基因的碱基序列达到育种目的。（√）2.诱变育种和多倍体育种均可形成新基因。（×）3.杂交育种是改良作物品质、提高作物单位面积产量的常规方法。（√）4.杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。（√）5.二倍体生物花药离体培养后即可得到纯合子。（×）6.多倍体植株都可以用种子繁殖后代。（×）7.弱小且高度不育的单倍体植株，进行染色体加倍处理后可用于育种。（√）情境应用现在很多家庭都养殖有色彩斑斓、形态各异的金鱼，这些金鱼在培育过程中，利用了哪些育种方法？其依据的原理是什么？提示诱变育种和杂交育种。依据的原理分别是基因突变和基因重组。深度思考1.培育二倍体植物时，为什么采用单倍体育种能够明显缩短育种年限？提示因为用单倍体育种方法得到的植株不但能够正常生殖，而且每对染色体上成对的基因都是纯合的，自交后代不发生性状分离。2.在实施杂交育种时，一定要经过不断自交、筛选过程吗？提示不一定。若要培育杂合子品种，可将杂种子一代作为种子直接使用，但种子只能用一年；若要培育隐性纯合子品种，在F2中选出表型符合要求的个体种植并推广即可；若要培育显性纯合子，则往往需要不断自交、筛选。3.多倍体都是可育的吗？提示多倍体有的可育，有的不可育，需要依据具体情况进行判断，方法如下：一看染色体组的来源，如同源四倍体、同源八倍体都是可育的；异源四倍体有的不育，如普通小麦（六倍体）和黑麦（二倍体）杂交，得到的异源四倍体是不育的。二看染色体组的数量，若染色体组数是奇数，则是不育的。命题点1育种原理、方法的选择和判断1.[北京高考]甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述，错误的是（D）A.将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B.通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C.调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株D.经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体解析基因工程的核心是基因表达载体的构建，基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等，A正确。可通过病原体接种实验对转基因植株进行个体水平的检测，B正确。花粉离体培养技术就是以花粉为外植体进行的组织培养，其培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，且在组织培养不同阶段需要调整激素的比例，C正确。经花粉离体培养获得的再生植株均为单倍体，D错误。命题变式[题干改变型]甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病菌。研究者发现抗甲基因、抗乙基因可分别控制合成相应的蛋白质抑制细胞增殖，并获得了抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下相关叙述正确的是（B）A.分别导入不同受体细胞的抗甲、抗乙基因都能有效编码相应的蛋白质B.培育该植物新品种的过程利用了基因工程育种、杂交育种和单倍体育种技术C.该新品种的培育利用了基因重组、基因突变、染色体变异等生物学原理D.培育出的该新品种植物是四倍体，和原植物存在着明显的生殖隔离解析目的基因导入受体细胞不一定都能表达，A错误；该品种的培育过程利用了基因重组、染色体变异等原理，没有利用基因突变，C错误；该新品种依然是二倍体，没有证据表明其是一个新物种，D错误。2.[江苏高考，8分]研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题：（1）要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的遗传物质是否发生了变化。（2）在选择育种方法时，需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法①，使早熟基因逐渐纯合，培育成新品种1。为了加快这一进程，还可以采集变异株的花药进行处理，获得高度纯合的后代，选育成新品种2，这种方法称为单倍体育种。（3）如果该早熟植株属于染色体组变异株，可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式，由此造成不规则的染色体分离，产生染色体数目不等、生活力很低的配子，因而得不到足量的种子。即使得到少量后代，早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下，可考虑选择育种方法③，其不足之处是需要不断制备组培苗，成本较高。（4）新品种1与新品种3均具有早熟性状，但其他性状有差异，这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次重组，产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。解析（1）生物的可遗传性状是由基因控制的，培育得到的新品种，与原品种控制相关性状的遗传物质（基因）可能有所差异，因而可根据变异株中的遗传物质是否发生变化来判断变异株是否具有育种价值。（2）连续自交过程中早熟基因逐渐纯合，培育成新品种1。可先通过花药离体培养，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得高度纯合的后代，这种方法属于单倍体育种。（3）若是染色体组数目改变引起的变异，则在减数分裂过程中同源染色体配对会发生紊乱，不规则的染色体分离导致产生染色体数目不等、生活力很低的异常配子，只有极少数配子正常，故只得到极少量的种子。育种方法③需经植物组织培养获得柑橘苗，而植物组织培养技术操作复杂，成本较高。（4）育种方法①需连续自交，每次减数分裂时与早熟性状相关的基因和与其他性状相关的基因都会发生重组，产生多种基因型，经选育只有一部分基因型保留下来。命题点2育种方案的分析与设计3.[2021广东]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）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解析据题意可知，白菜型油菜为二倍体，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成的完整植株Bc为单倍体，其成熟叶肉细胞中只含有一个染色体组，A错误；利用单倍体育种，能明显缩短育种年限，B正确；秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株，C正确；自然状态下，Bc植株细胞中没有同源染色体，不能产生可育配子，因而高度不育，D正确。4.[全国Ⅲ高考，10分]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：（1）在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是无同源染色体，不能进行正常的减数分裂。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42条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是营养物质含量高、茎秆粗壮（答出2点即可）。（2）若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有用秋水仙素处理（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。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。（合理即可）解析（1）杂种一（AB）含有一粒小麦的一个染色体组（A）和斯氏麦草的一个染色体组（B），由于杂种一无同源染色体，不能进行正常的减数分裂，故其高度不育。普通小麦（AABBDD）有6个染色体组，结合题干信息“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”可知，普通小麦体细胞中有42条染色体。一般来说，与二倍体植株相比，多倍体植株茎秆粗壮，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高。（2）人工诱导多倍体的方法有：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，低温处理等。（3）若要以甲（抗病易倒伏）和乙（易感病抗倒伏）小麦纯种为实验材料，获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，可通过杂交育种或单倍体育种的方法来实现。方法一：P甲（抗病易倒伏）×乙（易感病抗倒伏）F1F2（抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏）筛选出抗病抗倒伏小麦植株进行连续自交，自交后代不发生性状分离的植株即目标植株。方法二：P甲（抗病易倒伏）×乙（易感病抗倒伏）F1单倍体幼苗F2（抗病易倒伏、抗病抗倒伏、易感病易倒伏、易感病抗倒伏）从中选择抗病抗倒伏的小麦植株即可。1.[2023湖北]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（B）解析由图可知，倒位后探针识别区段被一分为二，分别位于着丝粒的两侧，因此发生倒位的染色体在间期进行DNA复制后，两条姐妹染色单体上探针识别的区段都位于着丝粒的两侧，而不发生倒位的另一条染色体的姐妹染色单体上探针识别的区段都位于着丝粒同一侧，经DNA探针检测后，可形成相应杂交信号，B符合题意。2.[2021广东]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）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解析据题意可知，白菜型油菜为二倍体，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成的完整植株Bc为单倍体，其成熟叶肉细胞中只含有一个染色体组，A错误；利用单倍体育种，能明显缩短育种年限，B正确；秋水仙素处理Bc单倍体幼苗可以培育出纯合植株，C正确；自然状态下，Bc植株细胞中没有同源染色体，不能产生可育配子，因而高度不育，D正确。3.[2021辽宁]被子植物的无融合生殖是指卵细胞、助细胞和珠心细胞等直接发育成胚的现象。助细胞与卵细胞染色体组成相同，珠心细胞是植物的体细胞。下列有关某二倍体被子植物无融合生殖的叙述，错误的是（C）A.由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的B.由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性C.由助细胞无融合生殖产生的个体保持了亲本的全部遗传特性D.由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组解析据题意可知，卵细胞和助细胞染色体组成相同，都只含有一个染色体组，故二倍体被子植物的卵细胞和助细胞经无融合生殖产生的植株为单倍体（高度不育），而珠心细胞是植物的体细胞，此类细胞经无融合生殖产生的植株是正常的二倍体（可育），有两个染色体组，A、D正确；卵细胞是高度分化的细胞，其直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性，B正确；据题意可知，助细胞与卵细胞染色体组成相同，因此由助细胞无融合生殖产生的个体不能保持亲本的全部遗传特性，C错误。4.[2023北京，12分]二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。（1）我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型杂交，结果如图甲，其中隐性性状是黄化叶。（2）科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F2基因型的实验步骤为：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→用限制酶B处理→电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为3条。（3）油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为50％。②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作是在开花前把田间出现的绿叶植株除去。解析（1）隐性性状是具有相对性状的双亲杂交所产生的子一代中未得到表现的亲本性状；分析题中信息可知，亲代的表型为野生型和黄化叶，而子一代只有野生型，则黄化叶为隐性性状。（2）突变基因上具有限制酶B的切割位点，要检测F2的基因型，需要用限制酶B切割；F2中杂合体既有正常基因也有突变基因，正常基因上无限制酶B的切割位点，突变基因上有一个限制酶B的切割位点，对杂合子用限制酶B切割后进行电泳，会出现3条电泳条带。（3）由题中信息“品系A1育性正常……子一代仍为品系A”可知，题中所述育性性状主要是细胞质遗传。结合题中信息分析可知，绿叶对黄化叶为显性，设绿叶由A基因控制，黄化叶由a基因控制。①分析可知，A植株的基因型为AA，黄化A1的基因型为aa，二者交配产生的绿叶雄性不育子代为杂合体，基因型为Aa，其与基因型为aa的黄化叶A1杂交，子代的基因型及比例为Aa∶aa＝1∶1，即黄化叶∶绿叶＝1∶1，故黄化A植株占子一代总数的比例为1/2。②因为油菜突变性状黄化叶表型易识别，且对产量没有显著影响，所以在开花前把田间出现的绿叶植株除去，可以减少因花粉污染导致种子S纯度下降。5.[2021重庆，14分]2017年，我国科学家发现一个水稻抗稻瘟病的隐性突变基因b（基因B中的一个碱基A变成G），为水稻抗病育种提供了新的基因资源。请回答以下问题：（1）基因B突变为b后，组成基因的碱基数量不变。（2）基因b包含一段DNA单链序列TAGCTG，能与其进行分子杂交的DNA单链序列为ATCGAC。自然界中与该序列碱基数量相同的DNA片段最多有46种。（3）基因b影响水稻基因P的转录，使得酶P减少，从而表现出稻瘟病抗性。据此推测，不抗稻瘟病水稻细胞中基因P转录的mRNA量比抗稻瘟病水稻细胞多。（4）现有长穗不抗稻瘟病（HHBB）和短穗抗稻瘟病（hhbb）两种水稻种子，欲通过杂交育种方法选育长穗抗稻瘟病的纯合水稻。请用遗传图解写出简要选育过程。从F2中选育出长穗抗稻瘟病植株不断自交，不出现性状分离的即为所需品种。（5）某水稻群体中抗稻瘟病植株的基因型频率为10％，假如该群体每增加一代，抗稻瘟病植株增加10％、不抗稻瘟病植株减少10％，则第一代中，抗稻瘟病植株的基因型频率为12％（结果保留整数）。解析（1）据题干信息可知，隐性突变基因b由碱基替换导致，因此基因B突变为b后，组成基因的碱基数量不变。（2）能与TAGCTG进行分子杂交的DNA单链序列为ATCGAC。该序列中含有6个碱基，由于每个位点出现的碱基有4种可能，因此自然界中与该序列碱基数量相同的DNA片段最多有46种。（3）据题中信息可知，抗稻瘟病水稻细胞中酶P较少，不抗稻瘟病水稻细胞中酶P较多，推测不抗稻瘟病水稻细胞中基因P转录出的mRNA量比抗稻瘟病水稻细胞中的多。（4）将长穗不抗稻瘟病水稻（HHBB）与短穗抗稻瘟病水稻（hhbb）杂交，得到的F1为长穗不抗稻瘟病水稻（HhBb），让F1自交，后代出现四种表型，从F2中选育出长穗抗稻瘟病的水稻植株不断自交，不出现性状分离的即为长穗抗稻瘟病的纯合水稻。（5）设该水稻群体中有100株水稻，则抗稻瘟病植株有10株，不抗稻瘟病植株有90株，第一代时，抗稻瘟病植株的数量为10＋10×10％＝11（株），不抗稻瘟病植株的数量为90－90×10％＝81（株），则第一代中抗稻瘟病植株的基因型频率为11/（11＋81）×100％≈12％。一、选择题1.[2023豫东名校联考]下列关于生物变异的叙述，正确的是（D）A.发生在体细胞中的基因突变不能遗传给后代B.基因重组可能导致DNA分子中碱基序列的改变而出现新性状C.染色体倒位不会改变基因的数量，也不会对个体性状产生影响D.三倍体无子西瓜减数分裂时联会紊乱导致其高度不育解析体细胞中发生的基因突变，一般不会通过有性生殖遗传给后代，但可以通过无性生殖遗传给后代，A错误；基因重组不会产生新的性状，B错误；染色体倒位虽不会改变基因的数量，但是会对个体性状产生影响，C错误；三倍体无子西瓜的细胞含三个染色体组，进行减数分裂时联会紊乱，产生可育配子的概率极低，所以高度不育，D正确。2.[2023海南模拟]下列关于单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是（D）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.单倍体一般高度不育，多倍体植株一般茎秆粗壮，果实和种子比较大D.多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，属于有利变异解析由受精卵发育成的个体，体细胞中含有几个染色体组就是几倍体；由配子发育成的个体，体细胞中无论含有几个染色体组，都是单倍体，A、B正确。单倍体由配子发育而来，一般高度不育；多倍体一般茎秆粗壮，果实、种子较大，C正确。多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子种类增加，但产生的配子数不一定加倍，也不一定属于有利变异，D错误。3.对于低温诱导洋葱（2N＝16）染色体数目变化的实验，正确的描述是（A）A.在高倍显微镜下观察处于分裂中期的细胞，可见16或32条染色体B.为使组织中的细胞固定，应选用卡诺氏液处理洋葱鳞片叶表皮细胞C.本实验处理过程中要用体积分数为50％的酒精进行冲洗D.洋葱根尖经低温诱导后，染色体数目加倍，即为四倍体解析洋葱染色体数目是16，低温诱导后有的细胞中染色体数目加倍，染色体数目变为32，故在高倍显微镜下观察处于分裂中期的细胞，可见16或32条染色体，A正确；洋葱鳞片叶表皮细胞已经高度分化，不再分裂，应该用洋葱根尖作为实验材料，B错误；用卡诺氏液固定后需要用体积分数为95％的酒精冲洗2次，C错误；洋葱根尖经低温诱导后，部分细胞染色体数目加倍，但不能称为四倍体，因为四倍体是指个体，而不是指细胞，D错误。4.[2024惠州一调]利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍体）可培育抗病高产青蒿素植株（控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上）。下列叙述错误的是（D）A.利用人工诱变的方法处理野生型青蒿，可能获得抗病高产植株B.选择抗病低产青蒿与易感病高产青蒿杂交，再连续自交，筛选抗病高产的植株C.将抗病基因导入易感病高产青蒿体细胞中，用植物组织培养技术可以获得抗病高产的植株D.抗病低产青蒿与易感病高产青蒿杂交得F1，利用花药离体培养直接获得抗病高产植株解析可以利用人工诱变的方法处理野生型青蒿，以获得抗病高产植株，A正确；利用杂交育种的方法可以将两个亲本的优良性状组合在一起，B正确；利用基因工程的方法，将抗病基因导入易感病高产青蒿体细胞中，再利用植物组织培养技术可以获得抗病高产的植株，C正确；抗病低产青蒿与易感病高产青蒿杂交得F1，利用花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍，才能获得抗病高产植株，D错误。5.[2024保定模拟，多选]如图甲是某二倍体生物体细胞染色体组成模式图，①～⑥是细胞发生变异后的染色体组成模式图。下列叙述正确的是（BD）A.①～⑥细胞中均发生了染色体变异B.①、②、③的变异方式分别为基因重组、染色体结构变异中的易位、染色体结构变异中的倒位C.①～⑥都能引起染色体上基因数目或排列顺序发生改变D.甲产生⑤的过程可通过单倍体育种迅速实现解析分析图示可知，①的变异方式为基因重组（同源染色体上非姐妹染色单体的互换），②的变异方式为染色体结构变异中的易位，③的变异方式为染色体结构变异中的倒位，④的变异方式为染色体数目变异，⑤的变异方式为基因重组（非同源染色体的自由组合），⑥的变异方式为染色体数目变异，题图①～⑥中发生染色体变异的是②③④⑥，A错误；①、②、③的变异方式分别为基因重组、染色体结构变异中的易位、染色体结构变异中的倒位，B正确；①～⑥中能引起染色体上基因数目或排列顺序发生改变的是②染色体结构变异中的易位、③染色体结构变异中的倒位，C错误；甲产生⑤的过程可通过花药离体培养后再经人工诱导使染色体数目加倍，即单倍体育种迅速实现，D正确。6.[2024北京海淀区检测]小麦育种专家育成的“小麦二体异附加系”，是一种不用基因工程而用杂交方法将长穗偃麦草的抗病、高产等基因转移到小麦中，经培育而成的新品种。如图为利用普通小麦（6n＝42，记为42W）与长穗偃麦草（2n＝14，记为14E）杂交选育“小麦二体异附加系”的流程示意图，根据流程示意图判断下列叙述正确的是（C）A.普通小麦与长穗偃麦草杂交产生的所有F1个体，体细胞中有2个染色体组B.①过程常用秋水仙素处理F1的子代幼苗，以诱导其染色体数目加倍C.乙中来自长穗偃麦草的染色体不能联会，产生8种染色体数目的配子D.丁自交产生的子代中，含有两条来自长穗偃麦草染色体的植株戊占1/2解析根据题干信息和图形分析，普通小麦是六倍体，与二倍体长穗偃麦草杂交产生的子一代是异源四倍体，其通过过程①产生的甲的染色体数目加倍，因此甲是异源八倍体；普通小麦与甲杂交产生的乙是异源七倍体，其再与普通小麦杂交，产生的丙含有的染色体组可能为6个或7个。由上述分析可知，图中F1是异源四倍体，体细胞中有4个染色体组，A错误。由于F1是不育的，不能产生子代，因此①过程需要用秋水仙素处理F1的幼苗，B错误。从题图可看出，乙中来自长穗偃麦草的染色体组仅有1个，因此乙中来自长穗偃麦草的染色体不能联会，产生的配子的染色体数目是21W＋0～7E，共8种染色体数目的配子，C正确。丁体细胞中含有一条来自长穗偃麦草的染色体，减数分裂产生含本条染色体的配子∶不含本条染色体的配子＝1∶1，则自交后代中含有来自长穗偃麦草染色体的情况是2条∶1条∶0条＝1∶2∶1，因此含有两条来自长穗偃麦草染色体的植株戊占1/4，D错误。7.[2023南京六校调研]多倍体分为两种，同源多倍体含有来自同一物种的多个染色体组，异源多倍体含有来自两个或多个物种的多个染色体组。如图列举了两种多倍体的形成机制（N表示一个染色体组的染色体数），有关叙述正确的是（B）A.油菜为异源四倍体，体细胞中的染色体数目为19B.油菜可能由花椰菜与芜菁减数分裂时产生染色体数目加倍的配子受精后形成C.油菜与花椰菜之间存在生殖隔离，四倍体花椰菜与花椰菜之间不存在生殖隔离D.油菜表达了在花椰菜和芜菁中不表达的基因，一定发生了基因突变解析分析题图可知，油菜（AACC）是异源四倍体，A表示10条染色体的染色体组，C表示9条染色体的染色体组，则油菜体细胞中的染色体数目为38，A错误；花椰菜与芜菁减数分裂时产生的染色体数目加倍的配子分别为CC和AA，二者受精可产生AACC（油菜），B正确；四倍体花椰菜和花椰菜杂交的后代为CCC，含有三个染色体组，其进行减数分裂时染色体联会紊乱，不可育，因此四倍体花椰菜和花椰菜之间存在生殖隔离，C错误；油菜表达了在花椰菜和芜菁中不表达的基因，不一定是发生了基因突变，D错误。二、非选择题8.[2023天津耀华中学模拟，9分]罗汉果甜苷具有重要的药用价值，它分布在罗汉果的果肉、果皮中，种子中不含这种物质，而且有种子的罗汉果口感很差。为了培育无子罗汉果，科研人员利用秋水仙素处理二倍体罗汉果，诱导其染色体加倍，得到如表所示结果。请分析回答：处理秋水仙素含量/％处理株数/棵处理时间/d成活率/％变异率/％滴芽尖生长点法0.053051001.280.186.424.30.274.218.2（1）在诱导染色体数目加倍的过程中，秋水仙素的作用原理是抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成。选取芽尖生长点作为处理的对象，理由是芽尖生长点细胞分裂旺盛，易发生变异。（2）上述研究中，自变量是秋水仙素含量，因变量是被处理植株的成活率和变异率。（3）鉴定体细胞中染色体数目是确认罗汉果染色体数目是否加倍最直接的证据。首先取变异植株幼嫩的芽尖进行固定，再经解离、漂洗、染色和制片，制得变异植株芽尖的临时装片，最后选择处于有丝分裂中期的细胞进行染色体数目统计。（4）获得了理想的变异株后，要培育无子罗汉果，还需要继续进行的操作是让四倍体罗汉果与二倍体罗汉果杂交，获得三倍体无子罗汉果。解析（1）秋水仙素能诱导染色体数目加倍，其作用原理是抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成；因为芽尖生长点细胞分裂旺盛，易发生变异，所以本研究中选取芽尖生长点作为处理的对象。（2）由题表可知，秋水仙素含量是人为控制的对实验对象进行处理的因素，为自变量；随着秋水仙素含量改变而改变的变量是被处理植株的成活率和变异率，故被处理植株的成活率和变异率是因变量。（3）染色体数目变异可以通过显微镜观察到，但需要制作临时装片，其步骤包括解离、漂洗、染色和制片；最后选择处于有丝分裂中期的细胞进行染色体数目统计，因为该时期染色体数目清晰，形态稳定，便于观察。（4）获得了理想的变异株后，要培育无子罗汉果，可让四倍体罗汉果与二倍体罗汉果杂交，这样即可获得三倍体无子罗汉果。一、选择题9.[2024河南模拟]慢性髓性白血病是以骨髓造血干细胞克隆性增殖为主要特征的恶性血液疾病，产生机制如图所示。下列叙述正确的是（D）A.染色体某片段移接，仅发生在减数分裂过程中B.图示变异用普通光学显微镜是观察不到的C.患者的ABL、BCR基因遗传时遵循基因的自由组合定律D.图示为染色体结构变异，是可遗传变异，但不一定遗传给后代解析由题图可知，22号染色体的一部分移接到了9号染色体上，属于染色体结构变异中的易位，故染色体片段移接可发生在有丝分裂和减数分裂过程中，且可在高倍显微镜下观察到，A、B错误。由题图可知，患者的ABL、BCR基因在同一条染色体上，遗传时不遵循基因的自由组合定律，C错误。由题图可知，该变异为染色体结构变异，是可遗传变异，但是不一定遗传给后代，若发生在体细胞中，则不会遗传给后代，D正确。10.[情境创新/2024厦门一中检测]两条X染色体有时融合成一条X染色体，称为并联X（记作“X^X”），其形成过程如图所示。一只含有并联X的雌果蝇（X^XY）和一只正常雄果蝇杂交，子代的基因型与亲代的完全相同，子代连续交配也是如此，因而称为并联X保持系。下列叙述错误的是（C）A.并联X的过程中发生的变异类型为染色体数目变异和染色体结构变异B.染色体组成为X^XX、YY的果蝇胚胎不能存活C.在并联X保持系中，子代雄果蝇的X染色体来自亲本雌果蝇D.该保持系可“监控”和“记录”雄果蝇X染色体上的新发突变解析两条X染色体融合成一条X染色体，此过程中发生了染色体数目变异和染色体结构变异，A正确；一只含有并联X的雌果蝇（X^XY）可产生两种类型且数量相等的卵细胞，分别为X^X和Y，一只正常雄果蝇（XY）可产生两种类型且数量相等的精子，分别为X和Y，二者杂交，子代的基因型与亲代的完全相同，子代连续交配也是如此，说明子代中只存在染色体组成为XY、X^XY的个体，染色体组成为X^XX、YY的果蝇胚胎不能存活，B正确；在并联X保持系中，亲本雄果蝇的X染色体传向子代雄果蝇，即子代雄果蝇的X染色体来自亲本雄果蝇，C错误；由于子代的基因型与亲代的完全相同，当雄果蝇X染色体上有新的突变产生时，子代雄果蝇的性状可能会与亲本的不同，可见该保持系可“监控”和“记录”雄果蝇X染色体上的新发突变，D正确。二、非选择题11.[15分]某自花传粉二倍体植物（2n＝20）的花色受非同源染色体上的两对基因A、a和B、b控制，基因A对a完全显性，基因B对b不完全显性。已知基因A可以将白色物质转化为红色色素，BB可以将红色色素彻底淡化为白色，Bb将红色色素不彻底淡化为粉红色。将一株纯合的红花植株和一株白花植株（aaBB）杂交产生的大量种子（F1）用射线处理后萌发，F1植株中有一株白花，其余为粉红花。请回答下列问题：（1）关于F1白花植株产生的原因，科研人员提出了以下几种假说：假说一：F1种子发生了一条染色体丢失；假说二：F1种子发生了一条染色体部分片段缺失；假说三：F1种子一条染色体上的某个基因发生了突变。①经显微镜观察，F1白花植株减数分裂Ⅰ前期形成的四分体的个数为10个，可以否定假说一；②已知4种不同颜色的荧光染料可以对A、a和B、b基因进行标记。经显微镜观察，F1白花植株的小孢子母细胞（与动物的初级精母细胞相同）中荧光点的数目为8个，可以否定假说二。（2）现已确定种子萌发时某个基因发生了突变。①有人认为：F1种子一定发生了A→a的隐性突变。该说法是否正确：否，原因是当发生b→B的显性突变时，基因型为AaBB的植株也开白花。②专家认为：F1种子中另一对基因发生了一次显性突变（突变基因与A、B基因不在同一对同源染色体上），突变基因的产物可以抑制A基因的功能，但对a、B、b无影响。若假设正确，F1白花植株自交，子代表型及比例为红花：粉红花：白花＝3：6：55。（3）生物体的性状是由基因与基因、基因与基因产物以及基因与环境（两空顺序可调换）相互作用、精确调控的结果，上述实验结果可以对此提供一些依据。解析（1）①出现四分体是减数分裂Ⅰ前期的重要特征，因此用显微镜观察到四分体应在F1白花植株减数分裂Ⅰ前期，此植物共有20条染色体，可形成10个四分体。如果观察到F1白花植株有10个四分体，