人教版高中生物必修2遗传与进化第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异练习含答案

第5章基因突变及其他变异第2节染色体变异（一）基础巩固1.下图中字母代表正常细胞中所含有的基因,相关说法错误的是()①②③④A.①可以表示经秋水仙素处理后四倍体西瓜体细胞的基因组成B.②可以表示果蝇体细胞的基因组成C.③可以表示唐氏综合征患者体细胞的基因组成D.④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成解析:经秋水仙素处理后的结果为染色体数目加倍,基因数目也加倍,而且基因至少两两相同,而①细胞的基因型为AAAa,不能表示经秋水仙素处理后的细胞的基因组成,A项错误;果蝇为二倍体生物,②可表示果蝇体细胞的基因组成,B项正确;唐氏综合征患者多出1条21号染色体,③可以表示其基因组成,C项正确;雄性蜜蜂是由卵细胞直接发育成的个体,为单倍体,④可以表示其体细胞的基因组成,D项正确。答案:A2.人工诱导多倍体的形成常常使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗而获得。秋水仙素的作用原理是()A.使细胞染色体复制发生差错B.使分裂后期细胞着丝粒不分裂C.抑制细胞纺锤体的形成D.使末期细胞不形成新的细胞壁解析:秋水仙素诱导多倍体形成的原因是抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成,从而使细胞染色体数目加倍。而在有丝分裂过程中,纺锤体的形成发生在分裂前期,所以秋水仙素作用于细胞周期的前期,抑制纺锤体的形成。答案:C3.(2023·广州一模)大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白毛的基因位于同一条染色体上。某染色体结构变异个体的测交后代表型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白毛∶红眼黑毛∶红眼白毛=1∶1∶1∶1。该个体所发生的染色体结构变异类型最可能是()A.缺失 B.重复 C.易位 D.倒位解析:由“大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白毛的基因位于同一条染色体上”可知,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∶黑眼白毛∶红眼黑毛∶红眼白毛=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项正确。答案:C4.下图所示为细胞中所含的染色体,下列有关叙述正确的是()abcA.图a一定是二倍体细胞的有丝分裂后期B.图b不可能是由受精卵发育来的C.如果图b表示体细胞,则图b代表的生物一定是三倍体D.图c代表的生物一定是由配子发育而来的,是单倍体解析:图a可能是二倍体细胞或含有两个染色体组的单倍体细胞有丝分裂后期,A项错误;图b含有3个染色体组,可能是由受精卵发育来的,B项错误;如果图b表示体细胞,该细胞含有3个染色体组,则图b代表的生物可能是三倍体或单倍体,C项错误;图c含有1个染色体组,一定是由配子发育而来的,是单倍体,D项正确。答案:D5.(2024·广东广州期末)西瓜是一年生蔓生藤本植物(2n=22),果瓤脆嫩,味甜多汁,含有丰富的无机盐和多种维生素,是夏季主要的消暑果品。随着人们生活质量和科学技术水平的提高,人们对西瓜品质的要求越来越高,下图是三倍体无子西瓜的培育过程图解。回答下列问题。(1)对幼苗A滴加的诱导剂目前最常用的是,诱导后的植株需要进行筛选,植株B是其中体细胞含有个染色体组的个体。

(2)对植株C进行人工授粉的目的是

,植株C所结西瓜一般无子的原因是

。

培育无子西瓜所依据的原理是变异。

解析:(1)目前最常用的诱导剂是秋水仙素。幼苗A是二倍体,经诱导剂处理后染色体数目加倍,植株B是四倍体,体细胞含有4个染色体组。(2)对植株C进行人工授粉的目的是刺激子房发育成果实。植株C是三倍体,由于减数分裂过程中染色体联会紊乱,不能形成正常的配子,所以所结西瓜一般无子。培育无子西瓜所依据的原理是染色体数目变异。答案:(1)秋水仙素4(2)刺激子房发育成果实减数分裂过程中染色体联会紊乱,不能形成正常的配子染色体数目(二)拓展提高6.研究人员将基因型为Hh的二倍体西瓜幼苗用秋水仙素处理后获得植株甲,再以植株甲为母本,基因型为Hh的二倍体西瓜植株为父本,进行杂交,获得植株乙。下列有关叙述正确的是()A.秋水仙素能使植株的染色体数目加倍,故植株甲为纯合的四倍体B.植株甲接受二倍体西瓜植株的花粉后,其所结的西瓜为三倍体无子西瓜C.植株乙的基因型及比例为HHH∶HHh∶Hhh∶hhh=1∶5∶5∶1D.植株乙所结的果实通常不含种子的原因是减数分裂时染色体不能复制解析:由题意可知,加倍后植株甲的基因型为HHhh,还是杂合子,A项错误;植株甲是四倍体,能产生正常的配子,接受二倍体西瓜植株的花粉后,其所结的西瓜为有子西瓜,B项错误;植株甲(HHhh)和基因型为Hh的植株杂交,获得植株乙的基因型及比例为HHH∶HHh∶Hhh∶hhh=1∶5∶5∶1,C项正确;植株乙所结的果实通常不含种子的原因是联会发生紊乱,不能产生正常的配子,D项错误。答案:C7.人类(2n=46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝粒处融合形成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(如图)。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的细胞B.男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体C.女性携带者的卵细胞最多含24种形态不同的染色体D.女性携带者的卵细胞可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体)解析:14/21平衡易位染色体是通过染色体易位形成的,属于染色体变异,可通过显微镜观察染色体形态观察14/21平衡易位染色体,而有丝分裂中期染色体形态固定,故观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞,A项正确;14/21平衡易位染色体由14号和21号两条染色体融合成一条染色体,故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体,B项正确;减数分裂过程中,联会的3条染色体随机分配,可能有2条或1条进入一个配子中去,所以最多含21+2=23种形态不同的染色体,C项错误;女性携带者的卵细胞可能有6种类型(只考虑图中的3种染色体),分别是①含有14号和21号染色体的正常卵细胞、②含有14/21平衡易位染色体的卵细胞、③含有14/21平衡易位染色体和21号染色体的卵细胞、④含有14号染色体的卵细胞、⑤含有14/21平衡易位染色体和14号染色体的卵细胞、⑥含有21号染色体的卵细胞,D项正确。答案:C8.某二倍体植物的花色由位于三对同源染色体上的三对等位基因(Aa、Bb、Dd)控制,研究发现体细胞中的d基因数多于D基因时,D基因不能表达,且A基因对B基因表达有抑制作用,如图甲所示。某黄色突变体细胞基因型与其可能的染色体组成如图乙所示(其他染色体与基因均正常,产生的各种配子正常存活)。①②③(基因型为aaBbDdd的三种可能的突变体类型)甲乙(1)根据图甲,正常情况下,橙花植株的基因型有种,纯合白花植株的基因型有种。

(2)基因型为AAbbdd的白花植株与纯合黄花植株杂交获得F1,F1自交产生的F2植株的表型及比例为。

(3)图乙中,②③的变异类型分别是;基因型为aaBbDdd的突变体花色为。

(4)为了确定aaBbDdd植株属于图乙中的哪一种突变体,设计以下实验。实验步骤:让该突变体与基因型为aaBBDD的植株杂交,观察并统计子代的表型与比例。结果预测:Ⅰ.若子代中橙花∶黄花=3∶1,则其为突变体①;Ⅱ.若子代中,则其为突变体②;

Ⅲ.若子代中,则其为突变体③。

解析:(1)根据图甲,正常情况下,橙花的基因型有aaBBDD、aaBbDD、aaBBDd、aaBbDd共4种,纯合白花植株的基因型有AABBDD、AABBdd、AAbbDD、AAbbdd、aabbDD、aabbdd,共6种。(2)基因型为AAbbdd的白花植株与纯合黄花植株杂交获得F1,根据图示可知,纯合黄花植株基因型为aaBBdd,则F1的基因型为AaBbdd,F1自交产生的F2植株的表型及比例为9A_B_dd白花、3A_bbdd白花、3aaB_dd黄花、1aabbdd白花,故F2植株的表型及比例为白花∶黄花=13∶3。(3)图乙中,②③的变异类型分别是染色体数目变异、染色体结构变异。图乙中,突变体aaBbDdd的体细胞中的d基因数多于D基因时,D基因不能表达,所以花色为黄色。(4)让突变体aaBbDdd与基因型为aaBBDD的植株杂交,若子代中黄花∶橙花=1∶3,则其为突变体①;若子代中黄花∶橙花=1∶5,则其为突变体②;若子代中黄花∶橙花=1∶1,则其为突变体③。答案:(1)46(2)白花∶黄花=13∶3(3)染色体数目变异、染色体结构变异(或重复)黄色(4)橙花∶黄花=5∶1橙花∶黄花=1∶1探究实践课:低温诱导植物细胞染色体数目的变化一、实验目的1.学习低温诱导植物细胞染色体数目变化的方法。2.理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制。二、实验原理植物分生组织细胞抑制纺锤体的形成影响染色体移向细胞两极细胞不能分裂成两个子细胞细胞内染色体数目加倍。探究过程实验思考1.本实验思考。(1)本实验中对实验材料有哪些要求?提示:①要求实验材料的细胞能旺盛地分裂。低温诱导染色体数目发生改变,是通过抑制分裂细胞内纺锤体的形成,使染色体不能移向细胞两极而实现的,所以,低温只能对进行细胞分裂的细胞起作用,使其染色体数目改变。②要求细胞内染色体数目少,便于对染色体进行观察。(2)秋水仙素与低温处理都能诱导染色体数目加倍,这两种方法的原理相同吗?为什么?提示:相同。两者都在分生区细胞有丝分裂前期抑制纺锤体的形成,但不影响后期着丝粒的分裂,以致加倍后的染色体仍在细胞中央,细胞不能分裂成两个子细胞,于是细胞内染色体数目加倍。(3)如果不能观察到染色体数目加倍且无纺锤体的细胞,你认为原因可能是什么?提示:造成看不到染色体数目加倍且无纺锤体的原因较多,常见原因:①没有培养出分生区或没有剪取到分生区。②低温诱导时间不足。③解离不充分或漂洗不干净造成染色不充分。④染色时间控制不当,看不清染色体。2.延伸思考。结合本实验思考,细胞分裂过程中,着丝粒分裂是由于纺锤丝的牵引作用吗?为什么?提示:不是,本实验原理是低温处理抑制纺锤体的形成,所以着丝粒的分裂不是纺锤丝的牵引作用。归纳提升1.低温诱导植物细胞染色体数目变化的实验中的试剂及其作用。试剂使用方法作用卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5~1h固定细胞形态体积分数为95%的酒精冲洗用卡诺氏液处理过的根尖洗去卡诺氏液与质量分数为15%的盐酸等体积混合,浸泡经过固定的根尖解离根尖细胞质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精等体积混合,作为解离液解离根尖细胞清水浸泡解离后的根尖约10min漂洗根尖,去掉解离液质量浓度为0.01g/mL的甲紫溶液把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色3~5min使染色体着色2.实验注意事项。(1)选材。①应选用能进行分裂的分生组织细胞,否则不会出现染色体数目加倍的情况;②常用的观察材料有蚕豆、洋葱、蒜等。(2)根尖培养。①培养不定根,要使材料湿润以利于生根;②低温诱导,应设常温、4℃、0℃三种,以作为对照,否则实验设计不严密。(3)在用显微镜观察时,先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂期,再换上高倍镜并调节细准焦螺旋和反光镜,使物像清晰,仔细观察,辨认哪些细胞发生染色体数目变化,找出处于细胞分裂中期的细胞,进行染色体计数。(4)为了能观察到细胞在生活状态下的内部结构,必须先将细胞固定;显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞;实验原理中低温处理会抑制纺锤体的形成;染色体不能被拉向两极不等同于着丝粒不分裂。实战演练1.下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的叙述,错误的是()A.用盐酸和酒精混合液解离根尖后即可染色B.染色常用的染液为甲紫溶液,也可用醋酸洋红液替代C.最好选用分裂中期的细胞进行观察,此时染色体形态最清晰D.低温处理与观察不能同时进行解析:质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精用来解离,解离后需经过漂洗才能染色,A项错误;染色常用的染液为甲紫溶液,也可用醋酸洋红液替代,B项正确;分裂中期的染色体整齐地排列在赤道板中央,因此最好选用分裂中期的图像进行观察,此时染色体形态最清晰,C项正确;低温诱导染色体数目加倍实验中,先低温处理,再制作装片观察,D项正确。答案:A2.秋水仙素诱导多倍体形成的原因是()A.诱导染色体多次复制B.抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成C.促进染色单体分开,形成染色体D.促进细胞融合解析:用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,通过抑制细胞有丝分裂时纺锤体的形成,染色体不能分配到子细胞中,于是形成染色体数目加倍的细胞。答案:B3.下列关于“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.原理:低温抑制着丝粒分裂,使染色单体不能移向两极B.解离:盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C.染色:甲紫溶液和醋酸洋红液都可以使染色体着色D.观察:显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目加倍解析:“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”的实验原理是低温抑制纺锤体的形成,导致着丝粒分裂后染色体不能移向细胞两极,细胞不能分裂,从而使染色体数目加倍,A项错误;卡诺氏液能固定细胞的形态,盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖细胞解离,B项错误;甲紫溶液和醋酸洋红液都可以使染色体着色,C项正确;洋葱(或蒜)根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期,而低温抑制纺锤体的形成主要影响前期,因此在显微镜下观察到染色体数目加倍的只是少数细胞,D项错误。答案:C4.下图是某学生用二倍体植物(2n=20)做低温诱导染色体加倍实验时所拍摄的显微照片,下列说法正确的是()A.该学生通过构建物理模型来研究低温诱导染色体加倍的过程B.在图中N时期,一定有4个染色体组C.低温发挥作用的时期是图中M所示的时期D.图中看不到由N→M时期的连续变化过程解析:图示为拍摄的显微照片,属于放大后的图像,故不属于物理模型,A项错误;图中N时期为分裂中期,可能为诱导加倍前的细胞中期图(2个染色体组),也可能为诱导加倍后的细胞中期图(4个染色体组),故可能有2个或4个染色体组,B项错误;低温抑制纺锤体的形成,而纺锤体形成是在分裂前期,因此低温发挥作用的时期是分裂前期,而图中M所示的时期为分裂后期,C项错误;在低温诱导染色体加倍实验中,因为所观察的细胞为死细胞,故图中看不到由N→M时期的连续变化过程,D项正确。答案:D5.关于低温诱导染色体数目变化的实验,下列有关叙述正确的是()A.取洋葱根尖0.5~1cm,放在卡诺氏液中浸泡0.5~1h,然后放在低温下诱导培养B.低温的作用原理是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成,抑制着丝粒的分裂C.本实验处理过程中要用体积分数为95%的酒精进行冲洗D.本实验用显微镜观察时,视野中绝大多数的细胞是染色体数目改变的细胞解析:先取洋葱根尖0.5~1cm,放在低温下诱导培养,再放在卡诺氏液中浸泡0.5~1h,A项错误;低温的作用原理是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成,但不会抑制着丝粒的分裂,B项错误;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项正确;由于绝大多数细胞处于分裂间期,而间期细胞中染色体数目不变,因此本实验用显微镜观察时,视野中绝大多数的细胞是染色体数目不变的细胞,D项错误。答案:C6.为探究秋水仙素诱发基因突变及染色体数目加倍的最佳浓度和作用时间,进行了相关实验,下列有关叙述错误的是()A.秋水仙素的浓度和作用时间属于自变量B.温度属于无关变量,会影响实验结果C.变异细胞类型都可以用光学显微镜观察检验D.正式实验前需进行预实验,以检验实验设计的科学性和可行性解析:因为探究秋水仙素诱发基因突变及染色体数目加倍的最佳浓度和作用时间,所以秋水仙素的浓度和作用时间属于自变量,A项正确;由于秋水仙素的浓度和作用时间属于自变量,所以温度等属于无关变量,需要严格控制,否则会影响实验结果,B项正确;变异细胞类型中染色体数目变化可以用光学显微镜观察检验,而基因突变属于分子水平,不能用光学显微镜观察检验,C项错误;预实验是在正式实验之前,用标准物质或只用少量样品进行实验,以便得出最佳的实验条件,为正式实验打下基础,所以正式实验前需进行预实验,以检验实验设计的科学性和可行性,D项正确。答案:C7.某研究小组开展了“用秋水仙素诱导培育四倍体草莓”的实验。选取二倍体草莓(2n=14)幼苗若干,随机分组,每组30株,用不同浓度的秋水仙素溶液处理幼芽,得到实验结果如下图所示。下列有关叙述,错误的是()A.实验的自变量是秋水仙素溶液浓度和处理时间B.秋水仙素能抑制细胞内纺锤体的形成,进而影响细胞的正常分裂C.高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片,发现分裂中期染色体数目均为28条D.用质量分数为0.2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1d,诱导成功率较高解析:该实验有两个自变量,即秋水仙素溶液浓度和处理时间,A项正确;秋水仙素处理幼芽,能诱导染色体数目加倍,原理是秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成,进而影响细胞的正常分裂,B项正确;由于秋水仙素的作用,有的细胞中染色体数目已加倍,有的还没有加倍,因此高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片,发现分裂中期染色体数目有的为28条,有的仍为14条,C项错误;从题图中可以看出,用质量分数为0.2%的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1d,诱导成功率较高,D项正确。答案:C8.四倍体大蒜比二倍体大蒜的产量高许多,研究表明,低温可诱导染色体数目加倍。为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳温度,设计如下实验:(1)实验主要材料:大蒜、培养皿、恒温箱、显微镜、甲紫溶液等。(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取适量大蒜培养生根,然后,放入培养皿中。

③将培养皿分别放入-4℃、0℃、______________