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2024届高考生物一轮复习第七单元基因突变及其他变异生物的进化第2讲染色体变异课件
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这是一份2024届高考生物一轮复习第七单元基因突变及其他变异生物的进化第2讲染色体变异课件，共60页。PPT课件主要包含了数目或排列顺序，ⅢⅣX，ⅢⅣY，受精卵，个或3个以上，单倍体，多倍体，秋水仙素，抑制纺锤体的形成，花药离体培养等内容，欢迎下载使用。
知识点一 染色体结构变异[自主学习]1.染色体结构变异类型[连一连]
2.结果：使排列在染色体上的基因的________________发生改变，从而导致性状的变异。
染色体结构变异可以改变基因的数量或排序，但不能改变基因中的遗传信息。
[自主检测]1.思考判断(1)基因突变与染色体结构变异都导致个体表型改变。( )(2)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。( )(3)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。( )(4)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。( )(5)在减数分裂和有丝分裂过程中，非同源染色体之间交换一部分片段，可导致染色体结构变异。( )(6)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。( )(7)染色体变异可以在显微镜下观察到。( )
2.深挖教材观察下列图示，填出变异类型。
(1)甲、乙、丙、丁所示变异类型分别属于_______________________________________________________。 【答案】提示：(1)缺失、重复、倒位、基因突变
(2)可在显微镜下观察到的是____________。 【答案】甲、乙、丙(3)基因数目和排列顺序未变化的是______。 【答案】丁
3.热图导析请认真辨析甲~丁图，并思考。
(1)图甲、图乙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什么?它们属于何类变异?___________________________________________________________。 【答案】提示：图甲发生的是非同源染色体间片段的交换，图乙发生的是同源染色体非姐妹染色单体间相应片段的交换，前者属于染色体结构变异中的易位，后者则属于交叉互换型基因重组
(2)由图丁①~④的结果推知其分别属于何类变异?能在光学显微镜下观察到的是哪些变异?①②③④类变异中哪类变异与图丙所示变异同属一类?_____________________________________。 【答案】提示：与图丁中两类染色体上的基因相比推知，①染色体片段的缺失、②染色体片段的易位、③基因突变、④染色体片段的倒位。①②④均为染色体变异，可在光学显微镜下观察到，③为基因突变，不能在光学显微镜下观察到。图丙所示变异为基因突变，③与图丙同属一类变异(3)图丁①~④中哪类变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序?____________________________________________。 【答案】提示：③
知识点二 染色体数目变异及其应用[自主学习]1.染色体数目变异
2.单倍体育种和多倍体育种
(1)图中a和c的操作是__________处理，其作用原理是_________________。 (2)图中b过程是________________。 (3)单倍体育种的优点是____________________。
[自主检测]1.思考判断(1)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。( )(2)用秋水仙素处理某高等植物连续分裂的细胞群体，分裂期细胞的比例会减少。( )(3)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。( )(4)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。( )
(5)八倍体小黑麦的花粉离体培育成的个体是含有4个染色体组的单倍体。( )(6)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。( )(7)单倍体含有的染色体组数都是奇数。( )
2.深挖教材(1)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_______________________________________________________________________________________。 【答案】提示：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)体细胞含四个染色体组的生物不一定为四倍体，原因是_________________________________________________________________________。 【答案】提示：判断是四倍体还是单倍体，必须先看发育起点。若由配子发育而来，则为单倍体；若由受精卵发育而来，则为四倍体
(3)三倍体无子西瓜培育时将一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖的原因是_______________________________________________________________________________________________________________。 【答案】提示：西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株(4)单倍体一定不育吗?__________________________________。 【答案】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，有偶数个染色体组一般可育
(5)二倍体西瓜与四倍体西瓜是同一物种吗?说明理由：__。 【答案】提示：不是。二者杂交的后代不可育
3.热图导析下图中丁是某二倍体生物体细胞染色体模式图，戊、己、庚是发生变异后的不同个体的体细胞中的染色体组成模式图，据图回答。
(1)若果蝇的某细胞在减数第一次分裂后期X染色体和Y染色体没有分离，最终形成的精子中含有的是不是一个染色体组?__。 【答案】提示：不是
(2)上图中戊所示个体减数分裂产生的配子种类及比例如何?________。 【答案】提示：b∶B∶ab∶aB＝1∶1∶1∶1(3)“三体”＝“三倍体”吗?_________________________。 【答案】提示：三体是二倍体(含两个染色体组)，只是其中某形态的染色体“多出了一条”，其余染色体均为两两相同(如图己)；三倍体则是指由受精卵发育而来的体细胞中含有三个染色体组的个体，其每种形态的染色体为“三三相同”(如图庚)
知识点三 生物育种[自主学习]1.生物育种的原理、方法和实例[连一连]
原理 方法 实例 a.杂交育种 Ⅰ.高产青霉菌株①基因重组 b.单倍体育种 Ⅱ.“京花1号”小麦②基因突变 c.诱变育种 Ⅲ.抗虫棉③染色体变异d.多倍体育种 Ⅳ.三倍体无子西瓜 e.基因工程育种 Ⅴ.杂交水稻
2.杂交育种与诱变育种
[自主检测]思考判断(1)抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低。( )(2)通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。( )(3)利用高产、感病小麦与高产、晚熟小麦品种间杂交筛选可获得高产、抗病小麦的品种。( )(4)已知a和b基因为优良基因，并分别独立控制不同的优良性状。欲利用现有的基因型为AABB、AAbb、aaBB三种纯合子，较简单快捷地培育出优良新品种的方法是杂交育种。( )(5)诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的。( )
[深度讲解]1.区分可遗传变异与不可遗传变异及判断方法
2.“三看法”辨析基因突变和染色体结构变异
3.据“增添”或“缺失”对象判定变异类型
4.染色体结构变异类型辨析
5.染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析(1)染色体易位与交叉互换。
(2)“数量描述法”判定基因突变和基因重组。
[考向预测](一)染色体变异类型及特点的分析与判定(素养目标：科学思维)1.下列是用光学显微镜观察到的几种染色体联会时的模式图，下列关于这些图像的叙述正确的是( )
A.图1中含有2条染色体，4个完全相同的DNA分子，8条脱氧核苷酸单链B.图2中的四分体形态是由于发生了染色体片段的缺失C.图3中的四分体形态是由于发生了染色体片段的倒位D.图4中“十”字形图像是由于染色体发生了交叉互换或者染色体片段易位【答案】C
【解析】图1是正常的同源染色体联会图像：一个四分体包括2条染色体、4个DNA分子、8条脱氧核苷酸单链，由于同源染色体上的基因可能相同也可能是等位基因，甚至在DNA复制过程中还可能发生碱基对替换、缺失等，故4个DNA分子不一定完全相同，A错误；图2中的四分体形态可能是由染色体片段缺失导致的，也可能是由染色体片段重复导致的，B错误；图3中的四分体形态是由于发生了染色体片段的倒位，C正确；图4中“十”字形图像是由非同源染色体片段易位造成的，D错误。
(二)染色体变异的应用(素养目标：科学思维)2.(2021年广东适应性考试)果蝇的P元件是一段DNA序列，根据是否含有P元件，果蝇可分为M型品系(野生型)和P型品系(含P元件)。P元件仅在生殖细胞中可发生易位，造成染色体的多种畸变等异常，而导致F1性腺不发育，但F1具有正常的体细胞组织。P元件在细胞质中的翻译产物是一种蛋白因子，抑制P元件的易位。下列杂交中可导致F1不育的是( )A.P型父本×P型母本B.M型父本×P型母本C.P型父本×M型母本D.M型父本×M型母本【答案】C
【解析】分析题干信息，P元件仅在生殖细胞中可发生易位，造成染色体的多种畸变，表明其位于细胞核中的染色体上。P元件在细胞质中的翻译产物是一种蛋白因子，可抑制P元件的易位。P型母本产生的卵细胞中含P元件，细胞质中有P元件的翻译产物，抑制了P元件的易位，使得P型父本×P型母本杂交产生的F1可育，A错误；P型母本产生卵细胞中含P元件，细胞质中有P元件的翻译产物，抑制了P元件的易位，使得M型父本×P型母本的F1可育，B错误；P型父本产生的精子中含有P元件，且精子几乎没有细胞质，无P元件翻译产物，不能起到抑制作用，而M型母本不含P元件，无法抑制P元件的易位，导致F1不育，C正确；M型父本与M型母本都不含P元件，M型父本×M型母本杂交产生的F1可育，D错误。
“还原法”判断模式图中的变异类型
[深度讲解]1.染色体组的组成特点
由上图可知，要构成一个染色体组应具备以下几点：(1)一个染色体组中不含同源染色体。(2)一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。(3)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.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：
3.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。
关于单倍体与多倍体的两个易误点
(1)单倍体的体细胞中不一定只有一个染色体组。因为大部分的生物是二倍体，所以易误认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是由多倍体的配子发育成的个体体细胞中含有不止一个染色体组。(2)单倍体并非都不育。二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
[考向预测](一)染色体组及生物体倍性的判断(素养目标：科学思维)1.(2021年湖北武汉月考)如图表示四个体细胞的染色体组成。下列据图所作出的判断中，正确的是( )
A.图中可能是单倍体的细胞有三个B.图中的D一定是单倍体的体细胞C.每个染色体组中含有三条染色体的是A、B、DD.与B相适应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等【答案】B
【解析】凡是由配子发育而来的个体均为单倍体，图中4个细胞都可能是单倍体；仅有一个染色体组的生物一定是单倍体，故图中的D一定是单倍体的体细胞；染色体组中为非同源染色体，染色体大小、形态一般不同，故细胞中染色体有几种形态，则一个染色体组中含有几条染色体，故图中B、C、D细胞中每个染色体组中含有3条染色体；B中含有3个染色体组，故与B相适应的基因型可以是aaa和AaaBBBcccDDd，abc只含1个染色体组，aabbcc含2个染色体组。
(二)变异类型的实验探究(素养目标：科学探究)2.玉米的紫株和绿株由6号染色体上一对等位基因(H、h)控制，紫株对绿株为显性。紫株A经X射线照射后再与绿株杂交，子代出现少数绿株(绿株B)。为研究绿株B出现的原因，让绿株B与正常纯合的紫株C杂交得F1，F1自交得F2。请回答以下问题。(1)假设一：X射线照射导致紫株A发生了基因突变。若此假设成立，则F1的基因型为________；F2中紫株所占的比例为________。
(2)假设二：X射线照射导致紫株A的6号染色体断裂，含有基因H的片段缺失(注：一条染色体部分片段缺失的个体生存，两条同源染色体皆有相同部分片段缺失的个体死亡)。若此假设成立，则绿株B产生的雌雄配子各有______种，F1的表型为________________；F2中，紫株∶绿株＝____________。 (3)为验证假设二是否正确，最好选择____________(填“紫株A”“绿株B”或“紫株C”)的根尖制成装片，在显微镜下观察和比较____________________(填分裂方式及分裂时期)的染色体形态。
【解析】(1)假设一是基因突变，基因突变是指DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，紫株A变异后与绿株(hh)杂交，后代有绿株出现，说明紫株A的基因型为Hh，绿株B的基因型为hh。绿株B(hh)与正常纯合的紫株C(HH)杂交，F1的基因型为Hh；F1自交得到F2，F2中紫株(H_)所占的比例应为3/4。(2)假设二是染色体变异，则绿株B的基因型为hO，即绿株B的一条染色体缺失含有基因H的片段，因此其能产生2种配子，一种配子含有基因h，另一种配子6号染色体断裂缺失含H的片段。绿株B与正常纯合的紫株C(HH)杂交，F1有两种基因型(比例相等)：Hh和HO，均表现为紫株；Hh自交得到的F2基因型比例为HH∶Hh∶hh＝1∶2∶1，紫株占3/4，绿株占1/4，HO自交，由于两条染色体缺失相同片段的个体死亡，所以F2基因型比例为HH∶HO＝1∶2，全为紫株，F2中紫株所占比例应为6/7，绿株所占比例应为1/7。所以，紫株∶绿株＝6∶1。(3)略
判定染色体组数目的三种方法
方法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。
方法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。
方法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。
1.几种育种方法的比较
2.根据育种程序图识别育种名称和过程
(1)图中各字母表示的处理方法：A杂交，D自交，B花药离体培养，C秋水仙素处理，E诱变处理，F秋水仙素处理，G转基因技术，H脱分化，I再分化，J包裹人工种皮。
3.针对不同育种目标的育种方案
A.植株甲和植株丙是纯系植株，乙是具有新基因的种子或幼苗B.D和B过程可发生基因重组，F过程发生了染色体变异C.图中C、F过程都可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D.杂交育种过程如需获得显性纯合子需经历较长的纯化过程，单倍体育种由配子直接加倍获得纯合子，育种年限短【答案】C
[考向预测](一)根据育种目标巧选育种类型(素养目标：科学思维)1.如图是某植物的多种育种方法途径，A~F是育种处理手段(其中E是射线处理)，甲、乙、丙分别代表不同植株。分析以下说法错误的是( )
【解析】通过杂交育种筛选获得的甲，通过单倍体育种获得的丙，都是纯合子，经过射线处理获得的乙已经发生基因突变，A正确；D和B过程都有减数分裂过程，都可发生基因重组，F过程发生染色体数目变异获得多倍体，B正确；单倍体育种中一般没有种子，只能用秋水仙素处理幼苗，C错误；杂交育种和单倍体育种都能获得显性纯合子，不同的是杂交育种操作简单，但育种年限较长，而单倍体育种技术复杂，但育种年限短，D正确。
(二)遗传、变异与生物育种的综合考查(素养目标：科学思维)
2.(2020年全国Ⅲ卷)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，每个染色体组均含有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_____________________________________________________________________________________________。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________条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是_________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。
杂种一体内的A染色体组和B染色体组的染色体不是同源染色体，无法联会，不能产生正常的配子
茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，蛋白质和糖类等营养物质含量增加
(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________________________________________________________________________(答出1点即可)。
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(或低温诱导处理)
(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合子)，甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。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：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
方法①：将甲、乙品种小麦(纯合子)自交得F1， F1自交得到F2， 从F2中选择抗病抗倒伏的个体， 自交、筛选，连续自交直到不再出现性状分离为止，即得到所需品种 方法②：将甲、乙品种小麦(纯合子)自交得F1， 取F1的花粉进行花药离体培养， 培养至幼苗期，滴加秋水仙素诱导染色体加倍，得到含正常染色体的四种类型的植株， 从中选择抗病抗倒伏的个体，即得到所需品种
低温诱导植物染色体数目的变化
1.实验原理、步骤和现象
2.实验关键(1)选材时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)显微镜下观察到的细胞是已经被盐酸杀死的细胞。(3)观察时不是所有细胞中染色体均已加倍，只有少部分细胞实现染色体加倍，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。(4)对染色体进行染色用碱性染料，如甲紫溶液、醋酸洋红液、改良苯酚品红染液。
[方法透析]1.低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用
2.低温诱导染色体数目变化的实验与观察细胞有丝分裂实验的操作步骤的比较
(一)实验的试剂及其作用1.下列关于低温诱导植物染色体数目变化的实验中，部分试剂的使用方法及其作用的叙述，不正确的是 ( )
【解析】卡诺氏液是固定液的一种。固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并且定型；体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的盐酸等体积混合后即为解离液，可使细胞分散开，便于观察；蒸馏水的作用是漂洗根尖，去除解离液，便于染色；改良苯酚品红染液是一种碱性染料，能使染色体着色。
(二)实验原理和方法的拓展应用2.(2021年广东梅州模拟)探究利用秋水仙素培育四倍体蓝莓的实验中，每个实验组选取 50 株蓝莓幼苗，用秋水仙素溶液处理它们的幼芽，得到结果如图所示，相关说法正确的是( )
A.实验原理是秋水仙素能够抑制着丝粒分裂，诱导形成多倍体B.自变量是秋水仙素浓度和处理时间，所以各组蓝莓幼苗数量和长势应该相等C.判断是否培育出四倍体蓝莓最可靠的方法是将四倍体果实与二倍体果实进行比较D.由实验结果可知用约0.1%和 0.05%的秋水仙素溶液处理蓝莓幼苗效果相同【答案】B
【解析】秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，不是抑制着丝粒分裂，A错误；据图分析，实验的自变量是秋水仙素浓度和处理时间，因变量是多倍体的诱导率，实验过程中各组蓝莓幼苗数量和长势应该相同，以排除偶然因素对实验结果的影响，B正确；将四倍体蓝莓结出的果实与二倍体蓝莓结出的果实进行比较并不能准确判断，因为蓝莓果实的大小受到外界环境等多种因素的影响，鉴定四倍体蓝莓的方法之一是观察细胞中的染色体数，最佳时期为有丝分裂中期，此时染色体的形态、数目最清晰，C错误；由图中信息可知，秋水仙素浓度和处理时间均影响多倍体的诱导率，用0.05%和0.1%的秋水仙素溶液处理蓝莓幼苗1天或2天，诱导率效果相同，但若处理时间为0.5天，则诱导效果不同，D错误。
1.(2022年湖南卷)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( )
【解析】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正确。
2.(2022年浙江卷)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( )A.倒位B.缺失C.重复D.易位【答案】B 【解析】由题干描述可知，猫叫综合征是因为染色体缺失了部分片段，属于染色体结构变异中的缺失，B正确。
3.(2021年广东卷)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【答案】A
【解析】白菜型油菜(2n＝20)的种子，表明白菜型油菜属于二倍体生物，体细胞中含有两个染色体组，而Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体，其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误。利用Bc作为育种材料进行育种属于单倍体育种，其特点是可以大大缩短育种年限，B正确。单倍体育种中经过秋水仙素处理后的都是纯合子，C正确。自然状态下不经过受精的配子一般不能发育成个体，D正确。
易错探因 不清楚单倍体植株的来源及其染色体组的数量，以及单倍体育种的育种原理、程序和特点。
4.(2020年全国Ⅱ卷)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是 ( )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【答案】C
【解析】二倍体植物体细胞含有两个染色体组，减数分裂形成配子时染色体数目减半，即配子只含一个染色体组，A正确；由染色体组的定义可知，一个染色体组中所有染色体均为非同源染色体，不含同源染色体，B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之分，C错误；一个染色体组中的所有染色体在形态和功能上各不相同，因此染色体DNA的碱基序列不同，D正确。
知识点一 染色体结构变异[自主学习]1.染色体结构变异类型[连一连]
2.结果：使排列在染色体上的基因的________________发生改变，从而导致性状的变异。
染色体结构变异可以改变基因的数量或排序，但不能改变基因中的遗传信息。
[自主检测]1.思考判断(1)基因突变与染色体结构变异都导致个体表型改变。( )(2)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。( )(3)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。( )(4)染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力。( )(5)在减数分裂和有丝分裂过程中，非同源染色体之间交换一部分片段，可导致染色体结构变异。( )(6)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化。( )(7)染色体变异可以在显微镜下观察到。( )
2.深挖教材观察下列图示，填出变异类型。
(1)甲、乙、丙、丁所示变异类型分别属于_______________________________________________________。 【答案】提示：(1)缺失、重复、倒位、基因突变
(2)可在显微镜下观察到的是____________。 【答案】甲、乙、丙(3)基因数目和排列顺序未变化的是______。 【答案】丁
3.热图导析请认真辨析甲~丁图，并思考。
(1)图甲、图乙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什么?它们属于何类变异?___________________________________________________________。 【答案】提示：图甲发生的是非同源染色体间片段的交换，图乙发生的是同源染色体非姐妹染色单体间相应片段的交换，前者属于染色体结构变异中的易位，后者则属于交叉互换型基因重组
(2)由图丁①~④的结果推知其分别属于何类变异?能在光学显微镜下观察到的是哪些变异?①②③④类变异中哪类变异与图丙所示变异同属一类?_____________________________________。 【答案】提示：与图丁中两类染色体上的基因相比推知，①染色体片段的缺失、②染色体片段的易位、③基因突变、④染色体片段的倒位。①②④均为染色体变异，可在光学显微镜下观察到，③为基因突变，不能在光学显微镜下观察到。图丙所示变异为基因突变，③与图丙同属一类变异(3)图丁①~④中哪类变异没有改变染色体上基因的数量和排列顺序?____________________________________________。 【答案】提示：③
知识点二 染色体数目变异及其应用[自主学习]1.染色体数目变异
2.单倍体育种和多倍体育种
(1)图中a和c的操作是__________处理，其作用原理是_________________。 (2)图中b过程是________________。 (3)单倍体育种的优点是____________________。
[自主检测]1.思考判断(1)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关。( )(2)用秋水仙素处理某高等植物连续分裂的细胞群体，分裂期细胞的比例会减少。( )(3)染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加。( )(4)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。( )
(5)八倍体小黑麦的花粉离体培育成的个体是含有4个染色体组的单倍体。( )(6)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体。( )(7)单倍体含有的染色体组数都是奇数。( )
2.深挖教材(1)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_______________________________________________________________________________________。 【答案】提示：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)体细胞含四个染色体组的生物不一定为四倍体，原因是_________________________________________________________________________。 【答案】提示：判断是四倍体还是单倍体，必须先看发育起点。若由配子发育而来，则为单倍体；若由受精卵发育而来，则为四倍体
(3)三倍体无子西瓜培育时将一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖的原因是_______________________________________________________________________________________________________________。 【答案】提示：西瓜幼苗的芽尖是有丝分裂旺盛的地方，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而形成四倍体西瓜植株(4)单倍体一定不育吗?__________________________________。 【答案】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，有偶数个染色体组一般可育
(5)二倍体西瓜与四倍体西瓜是同一物种吗?说明理由：__。 【答案】提示：不是。二者杂交的后代不可育
3.热图导析下图中丁是某二倍体生物体细胞染色体模式图，戊、己、庚是发生变异后的不同个体的体细胞中的染色体组成模式图，据图回答。
(1)若果蝇的某细胞在减数第一次分裂后期X染色体和Y染色体没有分离，最终形成的精子中含有的是不是一个染色体组?__。 【答案】提示：不是
(2)上图中戊所示个体减数分裂产生的配子种类及比例如何?________。 【答案】提示：b∶B∶ab∶aB＝1∶1∶1∶1(3)“三体”＝“三倍体”吗?_________________________。 【答案】提示：三体是二倍体(含两个染色体组)，只是其中某形态的染色体“多出了一条”，其余染色体均为两两相同(如图己)；三倍体则是指由受精卵发育而来的体细胞中含有三个染色体组的个体，其每种形态的染色体为“三三相同”(如图庚)
知识点三 生物育种[自主学习]1.生物育种的原理、方法和实例[连一连]
原理 方法 实例 a.杂交育种 Ⅰ.高产青霉菌株①基因重组 b.单倍体育种 Ⅱ.“京花1号”小麦②基因突变 c.诱变育种 Ⅲ.抗虫棉③染色体变异d.多倍体育种 Ⅳ.三倍体无子西瓜 e.基因工程育种 Ⅴ.杂交水稻
2.杂交育种与诱变育种
[自主检测]思考判断(1)抗病植株连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低。( )(2)通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种。( )(3)利用高产、感病小麦与高产、晚熟小麦品种间杂交筛选可获得高产、抗病小麦的品种。( )(4)已知a和b基因为优良基因，并分别独立控制不同的优良性状。欲利用现有的基因型为AABB、AAbb、aaBB三种纯合子，较简单快捷地培育出优良新品种的方法是杂交育种。( )(5)诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的。( )
[深度讲解]1.区分可遗传变异与不可遗传变异及判断方法
2.“三看法”辨析基因突变和染色体结构变异
3.据“增添”或“缺失”对象判定变异类型
4.染色体结构变异类型辨析
5.染色体结构变异与基因突变、基因重组的辨析(1)染色体易位与交叉互换。
(2)“数量描述法”判定基因突变和基因重组。
[考向预测](一)染色体变异类型及特点的分析与判定(素养目标：科学思维)1.下列是用光学显微镜观察到的几种染色体联会时的模式图，下列关于这些图像的叙述正确的是( )
A.图1中含有2条染色体，4个完全相同的DNA分子，8条脱氧核苷酸单链B.图2中的四分体形态是由于发生了染色体片段的缺失C.图3中的四分体形态是由于发生了染色体片段的倒位D.图4中“十”字形图像是由于染色体发生了交叉互换或者染色体片段易位【答案】C
【解析】图1是正常的同源染色体联会图像：一个四分体包括2条染色体、4个DNA分子、8条脱氧核苷酸单链，由于同源染色体上的基因可能相同也可能是等位基因，甚至在DNA复制过程中还可能发生碱基对替换、缺失等，故4个DNA分子不一定完全相同，A错误；图2中的四分体形态可能是由染色体片段缺失导致的，也可能是由染色体片段重复导致的，B错误；图3中的四分体形态是由于发生了染色体片段的倒位，C正确；图4中“十”字形图像是由非同源染色体片段易位造成的，D错误。
(二)染色体变异的应用(素养目标：科学思维)2.(2021年广东适应性考试)果蝇的P元件是一段DNA序列，根据是否含有P元件，果蝇可分为M型品系(野生型)和P型品系(含P元件)。P元件仅在生殖细胞中可发生易位，造成染色体的多种畸变等异常，而导致F1性腺不发育，但F1具有正常的体细胞组织。P元件在细胞质中的翻译产物是一种蛋白因子，抑制P元件的易位。下列杂交中可导致F1不育的是( )A.P型父本×P型母本B.M型父本×P型母本C.P型父本×M型母本D.M型父本×M型母本【答案】C
【解析】分析题干信息，P元件仅在生殖细胞中可发生易位，造成染色体的多种畸变，表明其位于细胞核中的染色体上。P元件在细胞质中的翻译产物是一种蛋白因子，可抑制P元件的易位。P型母本产生的卵细胞中含P元件，细胞质中有P元件的翻译产物，抑制了P元件的易位，使得P型父本×P型母本杂交产生的F1可育，A错误；P型母本产生卵细胞中含P元件，细胞质中有P元件的翻译产物，抑制了P元件的易位，使得M型父本×P型母本的F1可育，B错误；P型父本产生的精子中含有P元件，且精子几乎没有细胞质，无P元件翻译产物，不能起到抑制作用，而M型母本不含P元件，无法抑制P元件的易位，导致F1不育，C正确；M型父本与M型母本都不含P元件，M型父本×M型母本杂交产生的F1可育，D错误。
“还原法”判断模式图中的变异类型
[深度讲解]1.染色体组的组成特点
由上图可知，要构成一个染色体组应具备以下几点：(1)一个染色体组中不含同源染色体。(2)一个染色体组中所含的染色体在形态、大小和功能上各不相同。(3)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.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：
3.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。
关于单倍体与多倍体的两个易误点
(1)单倍体的体细胞中不一定只有一个染色体组。因为大部分的生物是二倍体，所以易误认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是由多倍体的配子发育成的个体体细胞中含有不止一个染色体组。(2)单倍体并非都不育。二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
[考向预测](一)染色体组及生物体倍性的判断(素养目标：科学思维)1.(2021年湖北武汉月考)如图表示四个体细胞的染色体组成。下列据图所作出的判断中，正确的是( )
A.图中可能是单倍体的细胞有三个B.图中的D一定是单倍体的体细胞C.每个染色体组中含有三条染色体的是A、B、DD.与B相适应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等【答案】B
【解析】凡是由配子发育而来的个体均为单倍体，图中4个细胞都可能是单倍体；仅有一个染色体组的生物一定是单倍体，故图中的D一定是单倍体的体细胞；染色体组中为非同源染色体，染色体大小、形态一般不同，故细胞中染色体有几种形态，则一个染色体组中含有几条染色体，故图中B、C、D细胞中每个染色体组中含有3条染色体；B中含有3个染色体组，故与B相适应的基因型可以是aaa和AaaBBBcccDDd，abc只含1个染色体组，aabbcc含2个染色体组。
(二)变异类型的实验探究(素养目标：科学探究)2.玉米的紫株和绿株由6号染色体上一对等位基因(H、h)控制，紫株对绿株为显性。紫株A经X射线照射后再与绿株杂交，子代出现少数绿株(绿株B)。为研究绿株B出现的原因，让绿株B与正常纯合的紫株C杂交得F1，F1自交得F2。请回答以下问题。(1)假设一：X射线照射导致紫株A发生了基因突变。若此假设成立，则F1的基因型为________；F2中紫株所占的比例为________。
(2)假设二：X射线照射导致紫株A的6号染色体断裂，含有基因H的片段缺失(注：一条染色体部分片段缺失的个体生存，两条同源染色体皆有相同部分片段缺失的个体死亡)。若此假设成立，则绿株B产生的雌雄配子各有______种，F1的表型为________________；F2中，紫株∶绿株＝____________。 (3)为验证假设二是否正确，最好选择____________(填“紫株A”“绿株B”或“紫株C”)的根尖制成装片，在显微镜下观察和比较____________________(填分裂方式及分裂时期)的染色体形态。
【解析】(1)假设一是基因突变，基因突变是指DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，紫株A变异后与绿株(hh)杂交，后代有绿株出现，说明紫株A的基因型为Hh，绿株B的基因型为hh。绿株B(hh)与正常纯合的紫株C(HH)杂交，F1的基因型为Hh；F1自交得到F2，F2中紫株(H_)所占的比例应为3/4。(2)假设二是染色体变异，则绿株B的基因型为hO，即绿株B的一条染色体缺失含有基因H的片段，因此其能产生2种配子，一种配子含有基因h，另一种配子6号染色体断裂缺失含H的片段。绿株B与正常纯合的紫株C(HH)杂交，F1有两种基因型(比例相等)：Hh和HO，均表现为紫株；Hh自交得到的F2基因型比例为HH∶Hh∶hh＝1∶2∶1，紫株占3/4，绿株占1/4，HO自交，由于两条染色体缺失相同片段的个体死亡，所以F2基因型比例为HH∶HO＝1∶2，全为紫株，F2中紫株所占比例应为6/7，绿株所占比例应为1/7。所以，紫株∶绿株＝6∶1。(3)略
判定染色体组数目的三种方法
方法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。
方法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。
方法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。
1.几种育种方法的比较
2.根据育种程序图识别育种名称和过程
(1)图中各字母表示的处理方法：A杂交，D自交，B花药离体培养，C秋水仙素处理，E诱变处理，F秋水仙素处理，G转基因技术，H脱分化，I再分化，J包裹人工种皮。
3.针对不同育种目标的育种方案
A.植株甲和植株丙是纯系植株，乙是具有新基因的种子或幼苗B.D和B过程可发生基因重组，F过程发生了染色体变异C.图中C、F过程都可用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D.杂交育种过程如需获得显性纯合子需经历较长的纯化过程，单倍体育种由配子直接加倍获得纯合子，育种年限短【答案】C
[考向预测](一)根据育种目标巧选育种类型(素养目标：科学思维)1.如图是某植物的多种育种方法途径，A~F是育种处理手段(其中E是射线处理)，甲、乙、丙分别代表不同植株。分析以下说法错误的是( )
【解析】通过杂交育种筛选获得的甲，通过单倍体育种获得的丙，都是纯合子，经过射线处理获得的乙已经发生基因突变，A正确；D和B过程都有减数分裂过程，都可发生基因重组，F过程发生染色体数目变异获得多倍体，B正确；单倍体育种中一般没有种子，只能用秋水仙素处理幼苗，C错误；杂交育种和单倍体育种都能获得显性纯合子，不同的是杂交育种操作简单，但育种年限较长，而单倍体育种技术复杂，但育种年限短，D正确。
(二)遗传、变异与生物育种的综合考查(素养目标：科学思维)
2.(2020年全国Ⅲ卷)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，每个染色体组均含有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_____________________________________________________________________________________________。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________条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是_________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。
杂种一体内的A染色体组和B染色体组的染色体不是同源染色体，无法联会，不能产生正常的配子
茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，蛋白质和糖类等营养物质含量增加
(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________________________________________________________________________(答出1点即可)。
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(或低温诱导处理)
(3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合子)，甲的表现型是抗病易倒伏，乙的表现型是易感病抗倒伏。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：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
方法①：将甲、乙品种小麦(纯合子)自交得F1， F1自交得到F2， 从F2中选择抗病抗倒伏的个体， 自交、筛选，连续自交直到不再出现性状分离为止，即得到所需品种 方法②：将甲、乙品种小麦(纯合子)自交得F1， 取F1的花粉进行花药离体培养， 培养至幼苗期，滴加秋水仙素诱导染色体加倍，得到含正常染色体的四种类型的植株， 从中选择抗病抗倒伏的个体，即得到所需品种
低温诱导植物染色体数目的变化
1.实验原理、步骤和现象
2.实验关键(1)选材时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)显微镜下观察到的细胞是已经被盐酸杀死的细胞。(3)观察时不是所有细胞中染色体均已加倍，只有少部分细胞实现染色体加倍，大部分细胞仍为二倍体分裂状况。(4)对染色体进行染色用碱性染料，如甲紫溶液、醋酸洋红液、改良苯酚品红染液。
[方法透析]1.低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用
2.低温诱导染色体数目变化的实验与观察细胞有丝分裂实验的操作步骤的比较
(一)实验的试剂及其作用1.下列关于低温诱导植物染色体数目变化的实验中，部分试剂的使用方法及其作用的叙述，不正确的是 ( )
【解析】卡诺氏液是固定液的一种。固定液的作用是固定细胞形态以及细胞内的各种结构，固定之后，细胞死亡并且定型；体积分数为95%的酒精与质量分数为15%的盐酸等体积混合后即为解离液，可使细胞分散开，便于观察；蒸馏水的作用是漂洗根尖，去除解离液，便于染色；改良苯酚品红染液是一种碱性染料，能使染色体着色。
(二)实验原理和方法的拓展应用2.(2021年广东梅州模拟)探究利用秋水仙素培育四倍体蓝莓的实验中，每个实验组选取 50 株蓝莓幼苗，用秋水仙素溶液处理它们的幼芽，得到结果如图所示，相关说法正确的是( )
A.实验原理是秋水仙素能够抑制着丝粒分裂，诱导形成多倍体B.自变量是秋水仙素浓度和处理时间，所以各组蓝莓幼苗数量和长势应该相等C.判断是否培育出四倍体蓝莓最可靠的方法是将四倍体果实与二倍体果实进行比较D.由实验结果可知用约0.1%和 0.05%的秋水仙素溶液处理蓝莓幼苗效果相同【答案】B
【解析】秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，不是抑制着丝粒分裂，A错误；据图分析，实验的自变量是秋水仙素浓度和处理时间，因变量是多倍体的诱导率，实验过程中各组蓝莓幼苗数量和长势应该相同，以排除偶然因素对实验结果的影响，B正确；将四倍体蓝莓结出的果实与二倍体蓝莓结出的果实进行比较并不能准确判断，因为蓝莓果实的大小受到外界环境等多种因素的影响，鉴定四倍体蓝莓的方法之一是观察细胞中的染色体数，最佳时期为有丝分裂中期，此时染色体的形态、数目最清晰，C错误；由图中信息可知，秋水仙素浓度和处理时间均影响多倍体的诱导率，用0.05%和0.1%的秋水仙素溶液处理蓝莓幼苗1天或2天，诱导率效果相同，但若处理时间为0.5天，则诱导效果不同，D错误。
1.(2022年湖南卷)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( )
【解析】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正确。
2.(2022年浙江卷)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( )A.倒位B.缺失C.重复D.易位【答案】B 【解析】由题干描述可知，猫叫综合征是因为染色体缺失了部分片段，属于染色体结构变异中的缺失，B正确。
3.(2021年广东卷)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【答案】A
【解析】白菜型油菜(2n＝20)的种子，表明白菜型油菜属于二倍体生物，体细胞中含有两个染色体组，而Bc是通过卵细胞发育而来的单倍体，其成熟叶肉细胞中含有一个染色体组，A错误。利用Bc作为育种材料进行育种属于单倍体育种，其特点是可以大大缩短育种年限，B正确。单倍体育种中经过秋水仙素处理后的都是纯合子，C正确。自然状态下不经过受精的配子一般不能发育成个体，D正确。
易错探因 不清楚单倍体植株的来源及其染色体组的数量，以及单倍体育种的育种原理、程序和特点。
4.(2020年全国Ⅱ卷)关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是 ( )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【答案】C
【解析】二倍体植物体细胞含有两个染色体组，减数分裂形成配子时染色体数目减半，即配子只含一个染色体组，A正确；由染色体组的定义可知，一个染色体组中所有染色体均为非同源染色体，不含同源染色体，B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之分，C错误；一个染色体组中的所有染色体在形态和功能上各不相同，因此染色体DNA的碱基序列不同，D正确。
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