第22讲　染色体变异 [考纲要求]　1.染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)。2.实验：低温诱导染色体加倍。
一、染色体结构的变异 [连一连]
[解惑]　基因突变，名义上是基因在变，其实是基因内部碱基在变，基因的数目和位置都未变；染色体变异，名义上是染色体在变，其实是染色体内部基因在变，基因的数目和位置都改变。 二、染色体数目的变异 1． 染色体组(判一判) (1)一个染色体组内没有同源染色体，但却含有控制生长发育的全部遗传信息 (　√　) (2)染色体组中一定没有等位基因 (　√　) (3)染色体组中染色体数就是体细胞染色体数的一半 (　×　) 提示　只对二倍体生物符合。 2． 判断单倍体、二倍体和多倍体 (1)单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。 (2)二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。 (3)多倍体：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。 3． 特点 (1)单倍体：植株弱小，高度不育。 (2)多倍体：茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养物质含量高。 4． 人工诱导法 (1)单倍体：花药离体培养。 (2)多倍体：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗；低温处理植物分生组织细胞。 [判一判] 1．细菌的变异类型有基因突变、基因重组和染色体变异 (　×　) 2．单倍体一定不存在同源染色体 (　×　) 3．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 (　×　) 4．体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 (　×　)


考点一　分析染色体结构的变异
1． 比较染色体结构四种变异类型 变 异 类 型 名 称 具体变化 结果 举例  染色体结构变异 缺失 缺失某一片段  染色体上的基因数目或排列顺序改变，从而导致性状变异 猫叫综合征   重复 增加某一片段  果蝇的棒状眼   易位 某一片段移接到另 一条非同源染色体上     倒位 某一片段位置颠倒  人慢性粒细胞白血病  2． 区分易位与交叉互换 染色体易位 交叉互换  图解 

 区 别 染色体角度 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   变异类型 属于染色体结构变异 属于基因重组   显微镜下是否观察到 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到  3． 观察下列图示，填出变异类型并回答相关问题 (1)变异类型
(2)可在显微镜下观察到的是A、B、C(填字母)。 (3)基因数目和排列顺序均未变化的是D。 易错警示　与染色体结构变异有关的3个易错点：(1)基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，均可传给后代。(2)基因突变是基因内部碱基对的改变，属于DNA分子水平上的变化；染色体变异是染色体结构或数目的变异，属于细胞水平上的变化。(3)染色体的某一个位点上基因的改变属于基因突变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的。而染色体上几个基因的改变属于染色体变异，这种改变可以用显微镜直接观察到。
1． 果蝇的一条染色体上，正常基因的排列顺序为123－456789(数字代表基因，“－”代表着丝点)，下表表示了该正常染色体发生变异后基因顺序变化的四种情况。有关叙述错误的是 (　　) 染色体 基因顺序变化  a 154－326789  b 123－4789  c 1654－32789  d 123－45676789  A.a是由染色体某一片段位置颠倒引起的 B．b是由染色体某一片段缺失引起的 C．c是由染色体的着丝点改变引起的 D．d是由染色体增加了某一片段引起的 答案　C 解析　与正常染色体上的基因相比，a中“23－45”基因位置颠倒了180°，因此染色体发生了倒位；b中缺失了“56”基因，因此染色体发生缺失；c中“23－456”基因位置颠倒了180°，同样是倒位；d中“67”基因出现了两次，为重复。 2． 如图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。下列有关说法正确的是 (　　)
A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期 B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失 C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复 D．图中4种变异能够遗传的是①③ 答案　C 解析　图①表示基因重组中的交叉互换，因为其发生在同源染色体之间；图②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；图③表示基因突变中碱基对的缺失；图④表示染色体的缺失或重复。图中4种变异都是可遗传的变异。 技法提炼 1． 三种变异实质的解读 若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则基因突变为“点”的变化(点的质变，但量不变)；基因重组为“点”的结合或交换(点的质与量均不变)；染色体变异为“线段”发生结构或数目的变化。 2． 三种变异的相关问题分析 (1)关于“互换”问题。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)关于“缺失”问题。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)关于变异的水平问题。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)关于变异的“质”和“量”问题。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，但转基因技术会改变基因的量；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。 考点二　分析染色体数目变异
1． 观察下图雄果蝇染色体组成，概括染色体组的组成特点
(1)从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。 (2)从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。 (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，但不能重复。 2． 单倍体、二倍体和多倍体的判断 (1)如果生物体由受精卵(或合子)发育而成，其体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。 (2)如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，则无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。 3． 完善多倍体和单倍体育种 (1)培育三倍体无子西瓜 ①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。 ②过程
(2)培育抗病高产植株 ①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再用秋水仙素处理，形成纯合子。 ②实例：抗病高产植株(aaBB)的选育过程
易错警示　与染色体数目变异有关的4个易错提示 (1)单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程，花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。 (2)通过细胞融合也可获得多倍体，如二倍体体细胞和配子细胞融合可得到三倍体。 (3)单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组 因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的单倍体中体细胞含有不止一个染色体组。 (4)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同 两种育种方式都出现了染色体加倍情况：单倍体育种操作对象是单倍体幼苗，通过植物组织培养，得到的植株是纯合子；多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。
3． 如图是四种生物的体细胞示意图，A、B中的字母代表细胞中染色体上的基因，C、D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。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。故最可能属于多倍体的细胞是D。 4． 从下图a～h所示的细胞图中，说明它们各含有几个染色体组。正确答案为 (　　)

A．细胞中含有一个染色体组的是h图 B．细胞中含有二个染色体组的是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 答案　C 解析　其形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组。根据图形判断染色体组数有如下规律：在细胞内，形态相同的染色体有几条就含有几个染色体组，如图e，每种染色体含有4个，所以是四个染色体组。在细胞内，含有几个同音字母，就含有几个染色体组，如d图中，同音字母仅有一个，所以该图只有一个染色体组。由此我们可知：a、b图含有三个染色体组，c、h图含有二个染色体组，e、f图含有四个染色体组，d、g图含有一个染色体组。
染色体组数量的判断方法 1． 据细胞分裂图像进行识别判断 以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目图示中的染色体组数。如下图所示：
(1)为减数第一次分裂前期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有2个染色体组。 (2)为减数第一次分裂末期或减数第二次分裂前期，染色体2条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有1个染色体组。 (3)为减数第一次分裂后期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有2个染色体组。 (4)为有丝分裂后期，染色体8条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有4个染色体组。 2． 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。如下图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有3条、b中有2条、c中各不相同，则可判定它们分别含3个、2个、1个染色体组。
3． 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——每个染色体组内不含等位基因或相同基因，如图所示：d～g中依次含4、2、3、1个染色体组。
4． 据染色体数/形态数的比值判断 染色体数/形态数的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。如果蝇该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含2个染色体组。 考点三　比较三种可遗传变异
1． 完善下表中基因突变、基因重组、染色体变异的比较 


 变异类型 基因突变 基因重组 (交叉互换) 染色体变异 (易位)  结果 产生新基因， 新基因型 只产生新的基因型 基因排序改变  等位基因 分离时期 减Ⅰ后期和 减Ⅱ后期 减Ⅰ后期和 减Ⅱ后期 减Ⅰ后期  产生配子及种类 AB、aB、ab；三种 AB、ab、Ab、aB；四种 AB、CB、ab；三种  2． 填出变异类型与细胞分裂方式的关系 变异类型 细胞分裂方式  基因突变 可发生于无丝分裂、有丝分裂、减数分裂  基因重组 减数分裂  染色体变异 有丝分裂、减数分裂  易错警示　与变异类型有关的辨析 (1)基因突变和基因重组的判断：根据变异个体数量确定是否发生基因突变，如一群棕猴中出现一只白猴，一片红花植株中偶尔出现一株白花，即可确定是由基因突变造成的；若出现一定比例白猴或白花，则由于等位基因分离，配子经受精作用随机结合产生的，但该过程不叫基因重组。 (2)基因突变和染色体结构变异的判断：染色体结构变异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。基因突变是“基因结构”的改变，包括DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失。基因突变导致“新基因”的产生，染色体结构变异未形成新的基因。 (3)辨析染色体变异方式
图a为三体(个别染色体增加)；图c为三倍体(染色体组成倍增加)；图b和图f皆为染色体结构变异中的重复；图d和图e皆为染色体结构变异中的缺失。
5． 在有丝分裂和减数分裂过程中不能产生的变异是 (　　) A．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或替换，导致基因突变 B．非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组 C．非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异 D．着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异 答案　B 解析　有丝分裂和减数分裂过程中都有DNA复制，在DNA复制的过程中可能发生基因突变，A项正确。非同源染色体之间的自由组合只发生在减数分裂过程中，B项错误。非同源染色体之间交换一部分片段在有丝分裂和减数分裂过程都可以发生，引起的变异为染色体结构变异中的易位；而同源染色体上的非姐妹染色单体间交换一部分片段则发生在减数分裂过程中，引起的变异为基因重组，C项正确。在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，都可能发生着丝点分裂后染色体的分离异常，从而导致染色体数目的变异，D项正确。 6． 据图分析下列关于染色体交叉互换与染色体易位的叙述中，不正确的是 (　　)
　　　
图甲　　　　　　　　图乙 A．图甲是交叉互换，图乙是染色体易位 B．交叉互换发生于同源染色体之间，染色体易位发生于非同源染色体之间 C．交叉互换属于基因重组，染色体易位属于染色体结构变异 D．交叉互换与染色体易位在显微镜下都观察不到 答案　D 解析　图甲是非姐妹染色单体之间交叉互换，发生在四分体时期，属于基因重组；染色体易位是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异，属于染色体结构变异；染色体易位在显微镜下能观察到。
1． “三看法”判断可遗传变异的类型 (1)DNA分子内的变异 一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变为基因突变，由基因中碱基对的替换、增添或缺少所致。 二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的“易位”或“倒位”。 三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。 (2)DNA分子间的变异 一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况，确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。 二看基因位置：若染色体的数目和基因数目均未改变，但基因所处的染色体位于非同源染色体上，则应为染色体变异中的“倒位”。 三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组。 2． 基因片段与DNA片段的比较 比较 基因片段 DNA片段  改变 若丢失1个碱基对——基因突变 若丢失1个基因——染色体变异  结果 产生新的基因，导致基因种类增加，基因在染色体上的位置和数量不变 导致基因的数量和排列顺序改变，但基因种类不变，即未产生新基因  影响 多害少利性 一般是有害的，有的甚至会致死  实验十二　低温诱导植物染色体数目的变化
完善实验原理、步骤和现象
易错警示　与低温诱导植物染色体数目变化有关的3个注意点 (1)显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。 (2)选材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。 (3)对低温诱导植物染色体数目变化的实验原理的理解 关键信息：低温处理分生组织细胞、抑制纺锤体形成、染色体不能被拉向两极、不能形成两个子细胞。 错误理解：将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”，将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。
7． 下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是 (　　) A．原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极 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：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶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发生改变 答案　C 解析　低温诱导染色体加倍实验的实验原理：低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而产生染色体数目加倍的细胞核；卡诺氏液能固定细胞的形态，而盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖细胞解离；洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期，因此在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞。 8． 下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述中，正确的是 (　　) A．洋葱的不定根在冰箱的低温室内诱导36 h，可抑制细胞分裂中染色体的着丝点分裂 B．改良苯酚品红染液的作用是固定和染色 C．体积分数为95%的酒精可用于洗涤细胞固定过程中使用的卡诺氏液和解离细胞 D．经过解离、漂洗、染色和制片，在显微镜下观察，发现所有细胞内的染色体数目都加倍 答案　C 解析　低温诱导不会抑制染色体着丝点的分裂，而是使子染色体不能移向细胞的两极、细胞不能分裂成两个子细胞；改良苯酚品红染液的作用是染色，不能用于固定；显微镜下观察，发生染色体数目加倍的只有少数细胞，多数细胞处于分裂间期，看不到染色体，还有部分细胞有染色体，但可能是正常的有丝分裂。
低温诱导植物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0.5～1 h 固定细胞形态  体积分数为 95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液   与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞，使细胞之间的联系变得疏松  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  蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10 min 漂洗根尖，去掉解离液  改良苯酚品红染液 把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色  

 序号 错因分析 正确答案 序号 错因分析 正确答案  ① 忽视了染色体变异包括染色体结构变异和数目变异 B、C、D、F ② 忽视了易位能引起染色体上基因排列顺序改变 B、C  ③ 对“交叉互换”与“易位”分辨不清 易位、倒位 ④ 对“交叉互换”与“易位”的区别理解不到位 基因重组  ⑤ 由于前问错导致后问错，即出现了前后相关联的错误 减数第一次分裂 ⑥ 答案不全、不准确，关键是不理解从甲到E的发生过程 自交或花药离体培养后再加倍  
题组一　染色体变异 1． 判断正误： (1)非姐妹染色单体的交换可引起基因重组(2008·宁夏，5B) (　　) (2)在有丝分裂和减数分裂的过程中，会由于非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异(2011·江苏，22C) (　　) (3)低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极导致染色体加倍 (2010·福建，3A改编)(　　) (4)染色体组整倍性、非整倍性变化必然导致基因种类的增加(2011·海南，19改编) (　　) (5)三倍体植物不能由受精卵发育而来(2008·江苏，23C) (　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 2． (2012·江苏卷，14)某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。若以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是 (　　)
A．减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B B．减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离 C．减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合 D．减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换 答案　D 解析　由于“缺失染色体的花粉不育”，若以该植株为父本，测交后代理论上应该全部表现为白色性状。若出现部分红色性状，可能是图示染色单体1或2上的基因b突变为B，但这种可能性很小，故A项不是最合理的；减数第二次分裂时，即使姐妹染色单体3与4分离，由于其缺失突变，产生的花粉也不育，因而B项不合理；减数第二次分裂时姐妹染色单体分开成为染色体，分别移向细胞两极，不发生自由组合，因而C项也不合理；最可能的原因是减数第一次分裂的四分体时期，由于四分体中的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，基因B转移到染色单体1或2上，D项最合理。 3． (2011·海南卷，19)关于植物染色体变异的叙述，正确的是 (　　) A．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加 B．染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生 C．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化 D．染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化 答案　D 解析　染色体组整倍性变化导致基因数量变化，不能导致基因种类增加；基因突变导致新基因的产生，染色体变异不能导致新基因产生； 染色体片段的缺失和重复导致基因数量增加和减少，不能导致基因种类变化；染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化，故D正确。 4． (2010·江苏卷，10)为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是 (　　) A．利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体 B．用被γ射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体 C．将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体 D．用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体 答案　D 解析　水压抑制受精卵第一次卵裂，使细胞染色体数目加倍，发育成的个体为四倍体，不能形成三倍体；射线破坏精子细胞核，刺激卵细胞发育为新个体，为单倍体；早期胚胎细胞核移植入去核卵细胞中是克隆动物的培育过程，其结果形成的个体是二倍体；极体是单倍的，受精卵是二倍的，二倍的受精卵加上未释放的单倍的极体的遗传物质，发育成的个体恰好为三倍体。 题组二　与染色体变异有关的综合题 5． (2011·天津卷，4)玉米花药培养的单倍体幼苗，经秋水仙素处 理后形成二倍体植株。如图是该过程中某时段细胞核DNA含 量变化示意图。下列叙述错误的是 (　　) A．a～b过程中细胞内不会发生基因重组 B．c～d过程中细胞内发生了染色体数加倍 C．e点后细胞内各染色体组的基因组成相同 D．f～g过程中同源染色体分离，染色体数减半 答案　D 解析　在花药离体培养过程及经秋水仙素处理后再进行的组织培养过程中，细胞只进行有丝分裂，有丝分裂过程不发生基因重组和同源染色体分离，A项正确，D项错误。纵坐标为细胞核DNA含量，c～d段可表示有丝分裂前期、中期和后期。其中，在后期因着丝点分裂，姐妹染色单体分离而导致染色体数加倍，B项正确。由于染色体复制后，姐妹染色单体上的基因相同，所以姐妹染色单体分离后形成的两个染色体组的基因组成相同，故C项正确。 6． (2012·海南卷，24)玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下，用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9∶3∶3∶1。若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是 (　　) A．发生了染色体易位 B．染色体组数目整倍增加 C．基因中碱基对发生了替换 D．基因中碱基对发生了增减 答案　A 解析　由纯合非糯非甜粒与糯性甜粒玉米杂交，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9∶3∶3∶1可知，玉米非糯对糯性为显性，非甜粒对甜粒为显性，且控制这两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，遵循自由组合定律，F1的基因组成如图1。在偶然发现的一个杂交组合中，由某一F1植株自交后代只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型可知，此控制两对相对性状的两对等位基因不遵循自由组合定律，可能的原因是：该两对相对性状的基因发生了染色体易位。其F1的基因组成如图2或图3。故A选项较为合理，而B、C、D选项均不能对遗传现象作出合理的解释。
7． (2012·山东卷，27)几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。
(1)正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为______，在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是______条。 (2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、________和________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为________________。 (3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为____，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。 (4)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。 实验步骤：______________________________________________________________。 结果预测：Ⅰ.若______________________，则是环境改变； Ⅱ.若______________________，则是基因突变； Ⅲ.若__________________，则是减数分裂时X染色体不分离。 答案　(1)2　8　(2)XrY　Y(注：两空顺序可颠倒)　XRXr、XRXrY　(3)3∶1　1/18　(4)M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表现型　Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇 Ⅱ.子代表现型全部为白眼　Ⅲ.无子代产生 解析　本题综合考查了减数分裂、伴性遗传、基因的自由组合定律及变异类型的鉴定等知识。正常果蝇有4对同源染色体，其中一对为性染色体，另外三对为常染色体。(1)减数第一次分裂过程中细胞内的染色体数目与正常体细胞中相同，果蝇属于二倍体，细胞内有2个染色体组；经减数第一次分裂后，形成的子细胞中染色体数目减半，但由于在减数第二次分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分离，导致染色体数目加倍，所以减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是8条。 (2)白眼雌果蝇(XrXrY)的卵原细胞在进行减数分裂产生配子的过程中，由于性染色体有三条，所以会出现联会紊乱现象，这样最多可形成Xr、XrXr、XrY、Y四种配子。若让该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)交配，则子代中红眼雌果蝇的基因型见下表： 　　 ♀配子 ♂配子　　 Xr XrXr XrY Y  XR XRXr (红眼♀) XRXrXr (死亡) XRXrY (红眼♀)   Y       (3)根据题中提供的信息，aaXrXr×AAXRY→F1，F1中雌果蝇的基因型是AaXRXr，雄果蝇的基因型为AaXrY，F2中灰身红眼∶黑身白眼＝(3/4×1/2)∶(1/4×1/2)＝3∶1。F2中灰身红眼雌果蝇的基因型为：2/3AaXRXr、1/3AAXRXr，灰身白眼雄果蝇的基因型为：2/3AaXrY、1/3AAXrY，它们随机交配后，子代中出现黑身白眼(aaXr_)的概率为2/3×2/3×1/4×1/2＝1/18。 (4)根据题中的信息，可让M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，若为环境改变引起的，则不会改变M果蝇的正常遗传，即Ⅰ.若子代出现红眼(雌)果蝇，则是环境改变引起的。Ⅱ.若M果蝇是因基因突变引起，则后代会全部表现为白眼。Ⅲ.若是因减数分裂时X染色体不分离引起的，该雄果蝇的基因型为XrO，表现为不育，则无子代产生。
【组题说明】 考　点 题　号 错题统计 错因分析  染色体结构变异 1、2、3    染色体组及染 色体数目变异 4、8、10    染色体变异 及综合类 5、6、7、9    变异的应用 12、13、14、16    低温诱导染色体数目变化的实验 11、15    1． 如图表示某生物细胞中两条染色体及其上面的部分基因。下列选项的结果 中，不是由染色体变异引起的是 (　　)
答案　C 解析　图中的字母代表基因，A项基因的缺失引起的变异为染色体结构变异中的缺失；B项非同源染色体之间交换，为染色体结构变异中的易位；C项基因的数目或顺序没有变化，而是产生其等位基因，故属于基因突变(b突变为B)；D项为染色体结构变异中的倒位。 2． 下图中甲、乙、丙、丁表示生物的几种变异类型，下列判断正确的是 (　　)

A．图甲是染色体结构变异中的易位 B．图乙是染色体结构变异中的重复 C．图丙表示生殖过程中的基因重组 D．图丁表示的是染色体的数目变异 答案　D 解析　图甲中染色体发生了倒位；图乙中变异属于染色体结构变异中的易位；图丙中变异属于染色体结构变异中的缺失。 3． 普通果蝇的第3号染色体上的三个基因按猩红眼－桃色眼－三解翅脉的顺序排列(St－P－DI)；同时，这三个基因在另一种果蝇中的顺序是St－DI－P，我们把这种染色体结构变异方式称为倒位。仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别。据此判断下列说法正确的是 (　　) A．倒位和同源染色体之间的交叉互换一样，属于基因重组 B．倒位后的染色体与其同源染色体完全不能发生联会 C．自然情况下，这两种果蝇之间不能产生可育后代 D．由于倒位没有改变基因的种类，所以发生倒位的果蝇的性状不变 答案　C 解析　倒位属于染色体结构变异；倒位后的染色体与其同源染色体在大部分的相应部位还存在同源区段，依然可能发生联会；两个物种之间存在生殖隔离，不能产生后代或后代不可育；染色体结构变异会改变生物的性状。 4． 下图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法错误的是 (　　)
A．①可以表示经过秋水仙素处理后形成的四倍体西瓜的体细胞的基因组成 B．②可以表示果蝇体细胞的基因组成 C．③可以表示21三体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 答案　A 解析　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，而图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；果蝇为二倍体生物，②可表示果蝇体细胞的基因组成；21三体综合征患者多出1条第21号染色体，③可以表示其基因组成；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。 5． 科研人员人工繁殖的一母所生的老虎中，其在大小、形态等方面有一定差异，造成这些变异的类型及其本质原因是 (　　) A．基因重组　同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生片段的交叉互换或非同源染色体自由组合 B．基因突变　DNA分子中碱基对的替换、增添或缺失 C．染色体结构变异　染色体中某一片段的缺失、重复、倒位或易位 D．染色体数目变异　染色体数目的增加或减少 答案　A 解析　一母所生老虎在大小、形态等方面出现的变异应属于基因重组。在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组。基因重组的细胞学基础是在性原细胞的减数第一次分裂过程中，同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体之间的自由组合。 6． 下列情况中属于染色体变异的是 (　　) ①21三体综合征患者细胞中的第21号染色体有3条　②同源染色体之间发生了相应部位的交叉互换　③染色体数目增加或减少　④花药离体培养后长成的植株　⑤非同源染色体之间的自由组合　⑥染色体上DNA的个别碱基对的增添或缺失 A．②④⑤ B．①③④⑥ C．②③④⑥ D．①③④ 答案　D 解析　①是染色体数目变异中个别染色体的增加；②是基因重组；③是染色体数目的变异，包括个别染色体的增减和以染色体组的形式成倍地增减；④是染色体数目变异中染色体组成倍地减少；⑤是基因重组；⑥是基因突变。 7． 图1显示出某物种的三条染色体及其上排列着的基因(如图中字母所示)。试判断图2中列出的(1)、(2)、(3)、(4)中的变化依次属于下列变异中的 (　　)
　
①染色体结构变异　②染色体数目变异　③基因重组　④基因突变 A．①①④③ B．①③④① C．④②④① D．②③①① 答案　B 解析　本题考查基因突变和染色体变异的相关内容：由图可知：(1)染色体缺失了O、B、q三个基因，属于染色体结构变异；(2)是一对同源染色体，与图示相比，bQ和Bq之间发生交换，所以是基因重组；(3)是M突变为m，所以是基因突变；(4)是两条非同源染色体之间发生片段交换，所以是染色体结构变异。 8． 如图表示某植物正常体细胞中染色体的组成，下列各项中可以表示该植物基因型的是 (　　) A．ABCd B．Aaaa C．AaBbCcDd D．AaaBbb 答案　B 解析　图中相同的染色体有4个，该植物体细胞中含有4个染色体组，则同源染色体上相同位置上的等位基因或相同基因应有4个，故B正确。 9． 已知Y染色体上有一个睾丸决定基因，它有决定男性第二性征的作用。甲、乙两病人染色体组成均为44＋XX，却出现了男性的第二性征，经鉴定，其父母均正常，两病人染色体上均含有睾丸决定基因，甲的位于X染色体上，乙的位于常染色体上。甲、乙两病人产生变异的机理分别是 (　　) A．基因重组、染色体变异 B．基因突变、基因重组 C．染色体变异、基因重组 D．基因重组、基因重组 答案　A 解析　形成精子时，减数第一次分裂前期，同源染色体X、Y上的非姐妹染色单体间进行交叉互换，结果位于Y染色体上的睾丸决定基因被交换到X染色体上，所以染色体组成为44＋XX的人就出现了男性的第二性征，非姐妹染色单体的交叉互换是基因重组的一种，所以甲产生变异的机理是基因重组。而乙是减数分裂过程中Y染色体的部分片段移接到了常染色体上，导致Y染色体上的睾丸决定基因位于常染色体上，所以乙的变异机理是染色体变异中的易位。 10．下列相关叙述正确的是 (　　) A．马和驴杂交的后代骡高度不育，是单倍体 B．对六倍体普通小麦的花药进行离体培养，长成的植株中的细胞中含三个染色体组，是三倍体 C．单倍体幼苗经秋水仙素处理后得到的植株不一定是纯合的二倍体 D．二倍体番茄和二倍体马铃薯的体细胞融合后形成的杂种植株含两个染色体组 答案　C 解析　骡无繁殖能力，体内有两个染色体组，是二倍体。经花药离体培养而成的个体，其发育的起点是配子而不是受精卵，所以培育成的个体不是三倍体，而是单倍体。单倍体幼苗经秋水仙素处理后可能是纯合的二倍体，也可能是四倍体等。二倍体番茄和二倍体马铃薯的体细胞融合后形成的杂种植株含四个染色体组。 11．下列有关“低温诱导洋葱染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是 (　　) A．低温会抑制分裂时纺锤体的形成 B．改良苯酚品红染液的作用是固定和染色 C．固定和解离后的漂洗液都是体积分数为95%的酒精 D．在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程 答案　A 解析　低温诱导洋葱染色体数目变化的机理是低温能够抑制分裂时纺锤体的形成，导致染色体数目加倍；改良苯酚品红染液的作用是对染色体进行染色；固定后的漂洗液是体积分数为95%的酒精，解离后的漂洗液是清水，目的是洗去多余的盐酸；经解离后细胞已经死亡，不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程。 12．如图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e)小麦快速培育纯合优良矮秆抗病小麦(ddEE)品种的示意图，下列有关此图的叙述错误的是 (　　)
A．①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起 B．②过程中发生了非同源染色体的自由组合 C．③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖 D．④过程中要用到一定浓度的秋水仙素溶液 答案　C 解析　③过程为花药离体培养，其依据的原理是细胞的全能性。 13．科学家们用长穗偃麦草(二倍体)与普通小麦(六倍体)杂交培育小麦新品种——小偃麦。相关的实验如下，请回答有关问题： (1)长穗偃麦草与普通小麦杂交，F1体细胞中的染色体组数为________。长穗偃麦草与 普通小麦杂交所得的F1不育，其原因是_____________________________________， 可用________________处理F1幼苗，获得可育的小偃麦。 (2)小偃麦中有个品种为蓝粒小麦(40W＋2E)，40W表示来自普通小麦的染色体，2E表示携带有控制蓝色色素合成基因的1对长穗偃麦草染色体。若其丢失了长穗偃麦草的一个染色体，则成为蓝粒单体小麦(40W＋1E)，这属于____________变异。为了获得白粒小偃麦(1对长穗偃麦草染色体缺失)，可将蓝粒单体小麦自交，在减数分裂过程中，产生两种配子，其染色体组成分别为____________________________，这两种配子自由结合，产生的后代中白粒小偃麦的染色体组成是____________。 (3)为了确定白粒小偃麦的染色体组成，需要做细胞学实验。取该小偃麦的____________作实验材料，制成临时装片进行观察，其中____________期的细胞染色体最清晰。 答案　(1)4　无同源染色体，不能形成正常的配子(减数分裂时联会紊乱)　秋水仙素　(2)染色体数目　20W和20W＋1E　40W　(3)根尖或芽尖　有丝分裂中 解析　长穗偃麦草为二倍体，普通小麦为六倍体，两者杂交产生的后代的体细胞中染色体组数为1＋3＝4(个)。杂交得到的子一代高度不育，原因是子一代细胞中无同源染色体，无法进行同源染色体联会，不能产生正常的配子。用秋水仙素处理子一代，可使子一代染色体数目加倍，成为可育品种。丢失了长穗偃麦草的一个染色体后成为蓝粒单体小麦，此变异为染色体数目变异。小偃麦根尖和芽尖细胞有丝分裂比较旺盛，故可以选择根尖或芽尖作为观察小偃麦染色体组成的实验材料。有丝分裂中期的染色体形态比较固定，数目比较清晰，此时期是观察染色体形态和数目的最佳时期。 14．家蚕是二倍体生物，含56条染色体，ZZ为雄性，ZW为雌性。幼蚕体色中的有斑纹和无斑纹性状分别由Ⅱ号染色体上的A和a基因控制。雄蚕由于吐丝多、丝的质量好，更受蚕农青睐，但在幼蚕阶段，雌雄不易区分。于是，科学家采用如图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决这个问题。请回答：
(1)家蚕的一个染色体组含有________条染色体。 (2)图中变异家蚕的“变异类型”属于染色体变异中的____________。由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕所采用的育种方法是____________。图中的限性斑纹雌蚕的基因型为________。 (3)在生产中，可利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育出可根据体色辨别幼蚕性别的后代。请用遗传图解和适当的文字描述选育雄蚕的过程。 答案　(1)28　(2)结构变异　杂交育种　aaZWA (3)如图
文字说明：后代中有斑纹的均为雌蚕，应淘汰；无斑纹的为雄蚕，应保留。 解析　(1)二倍体家蚕体细胞中有56条染色体，其生殖细胞中有28条染色体，则其一个染色体组含有28条染色体。(2)由图示可知，家蚕的变异属于染色体结构变异中的易位。由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕利用的是杂交育种。图中的限性斑纹雌蚕的基因型是aaZWA。(3)可以用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕杂交，其后代中无斑纹的都是雄蚕，有斑纹的都是雌蚕。 15．某同学在做“低温诱导植物染色体数目的变化”实验时，将大蒜根尖随机分为12组，实验处理和结果如下表所示，请回答有关问题。 组别 实验处理及处理时间 染色体数目加倍的细胞所占的百分比(%)  组1 0 ℃ 36小时 0  组2  72小时 0  组3  96小时 0  组4 2 ℃ 36小时 5  组5  72小时 20  组6  96小时 24  组7 4 ℃ 36小时 12  组8  72小时 30  组9  96小时 43  组10 6 ℃ 36小时 0  组11  72小时 0  组12  96小时 0  (1)低温诱导植物染色体数目加倍的原理是低温会使细胞分裂过程中____________的形成受阻，从而使细胞分裂过程中染色体数目加倍而细胞不分裂。低温处理与秋水仙素处理相比，具有________________________等优点。 (2)实验中选择大蒜根尖________区细胞进行观察，效果最佳，原因是此处的细胞分裂比较________，在显微镜下观察，此处细胞的特点表现为____________________。 (3)实验过程中需要用________________对大蒜根尖细胞的染色体进行染色。 (4)由实验结果可知，________________的条件下，加倍效果最为明显。 答案　(1)纺锤体　操作简单、安全无毒　(2)分生　旺盛 呈正方形，排列紧密　(3)碱性染料(或醋酸洋红或龙胆紫) (4)4 ℃、96小时 解析　(1)低温能够抑制纺锤体的形成，实现染色体数目的加倍；用秋水仙素诱导染色体数目加倍，操作较为烦琐，且秋水仙素有毒，而低温诱导操作简单，安全无毒。(2)植物根尖分生区细胞呈正方形，排列紧密，且分裂较为旺盛，故观察时应选择根尖分生区细胞。(3)染色体可以被碱性染料(如醋酸洋红、龙胆紫等)着色。(4)由表中信息可知，在温度为4 ℃的条件下处理96小时，细胞中染色体数目加倍效果最佳。 16．果蝇的X染色体和Y染色体是一对同源染色体，但其形态、大小却不完全相 同。如图为果蝇X、Y染色体同源和非同源区段的比较图解，其中A与C为 同源区段。请回答下列有关问题： (1)已知在果蝇的X染色体上有一对基因H、h，分别控制的性状是腿部有斑纹和腿部无斑纹。现有纯种果蝇若干，请通过一次杂交实验，确定H、h基因在X染色体上的位置是A区段还是B区段。 实验步骤： ①选用纯种果蝇作为亲本，雌性亲本表现型为__________，雄性亲本表现型为__________。 ②用亲本果蝇进行杂交。 ③观察子代果蝇的性状并统计记录结果。 结果分析：若子代雄果蝇表现为____________，则此对基因位于A区段；若子代雄果蝇表现为____________，则此对基因位于B区段。 (2)一野生型雄果蝇与一个白眼(隐性)基因纯合的雌果蝇杂交，子代中发现有一只雌果蝇具有白眼表现型，你如何利用上述果蝇判定这一结果是由一个点突变造成的，还是由缺失突变造成的。(提示：①白眼基因位于B区段，②缺失纯合或异配性别的伴性基因缺失致死) 杂交方法：________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 结果和结论：①___________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)实验步骤：①腿部无斑纹　腿部有斑纹　结果分析：腿部有斑纹　腿部无斑纹 (2)杂交方法：让子代的白眼雌果蝇与野生型父本回交　结果和结论：①若回交后代雌雄比例为1∶1，则由一个点突变造成　②若回交后代雌雄比例为2∶1，则由缺失突变造成 解析　(1)选择雌性亲本表现型为腿部无斑纹、雄性亲本表现型为腿部有斑纹进行杂交，若子代雄果蝇表现为腿部有斑纹，则此对基因位于A区段；若子代雄果蝇表现为腿部无斑纹，则此对基因位于B区段。 (2)如果子代的白眼雌果蝇是由一个点突变造成的，其与野生型父本回交后，后代的雌雄比例为1∶1。如果子代的白眼雌果蝇是由缺失突变造成的，其与野生型父本回交后，后代雌果蝇都会得到父本正常的X染色体，不会出现缺失致死现象，后代雄果蝇中有一半含发生缺失突变的X染色体，表现缺失致死现象，最终导致雌雄比例为2∶1。 教师备课资源 1． 单倍体、二倍体、多倍体的比较 二倍体 多倍体 单倍体  概念 由受精卵发育而成的体细胞中含2个染色体组的个体 由受精卵发育而成的体细胞中含3个或3个以上染色体组的个体 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体  染色体组 2个 3个或3个以上 不确定(是正常体细胞染色体组数的一半)，1至多个  发育起点 受精卵 受精卵 配子  自然成因 正常有性生殖 未减数的配子受精，合子染色体数目加倍 单性生殖(孤雌生殖或孤雄生殖)  形成过程 
 植株特点 正常 果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低 植株弱小，高度不育  举例 几乎全部动物、过半数高等植物 香蕉、马铃薯、普通小麦、八倍体“小黑麦” 雄蜂，玉米、小麦的单倍体  2． 无子西瓜培育过程中果实各部分染色体分析 　　　　　 果实类型 比较项目 第一年 所结果实 第二年 所结果实  果实位置 四倍体植株上 三倍体植株上  果皮染色体组数 4 3  种皮染色体组数 4 3  种子中染色体组数 3 无   3． 无子西瓜和无子番茄辨析 比较项目 无子西瓜 无子番茄  培育原理 染色体变异 生长素促进果实发育  无子原因 三倍体植物在减数分裂中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子而无子 未受粉，胚珠内的卵细胞没有经过受精，所以果实中没有形成种子  无子性状能否遗传 能，结无子西瓜的植株经植物组织培养后，所结西瓜仍是无子 不能，结无子番茄的植株经植物组织培养后，所结番茄有子  所用试剂 秋水仙素 生长素

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