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高考生物一轮复习讲练 第7单元 第21讲 染色体变异与生物变异在育种上的应用 (含解析)
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这是一份高考生物一轮复习讲练 第7单元 第21讲 染色体变异与生物变异在育种上的应用 (含解析)，共28页。
第21讲 染色体变异与生物变异在育种上的应用
[考纲要求] 1.染色体结构变异和数目变异(Ⅱ)。2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。3.转基因食品的安全(Ⅰ)。4.实验：低温诱导染色体加倍。
1．染色体结构的变异
(1)类型(连线)
(2)结果：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。
2．染色体数目的变异
(1)类型
(2)染色体组(根据果蝇染色体组归纳)
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。
(3)单倍体、二倍体和多倍体
项目
单倍体
二倍体
多倍体
概念
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
体细胞中含有两个染色体组的个体
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
发育起点
配子
受精卵
受精卵
植株特点
(1)植株弱小
(2)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
≥1
2
≥3
形成过程
雄配子单倍体
＋
雌配子单倍体
↓受精作用
受精卵生物体
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
花药离体培养
秋水仙素处理单倍体幼苗
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
举例
蜜蜂的雄蜂
几乎全部的动物和过半数的高等植物
香蕉(三倍体)；马铃薯(四倍体)；八倍体小黑麦
(1)DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异( × )
(2)染色体易位或倒位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响( × )
(3)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( × )
(4)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体( × )
(5)单倍体含有的染色体组数都是奇数( × )
易错警示 有关染色体变异的3点提醒
(1)单倍体所含染色体组的个数不定，可能含1个、2个或多个染色体组，也可能含同源染色体或等位基因。
(2)单倍体并非都不育。多倍体的配子中若含有偶数个染色体组，则其发育成的单倍体中含有同源染色体就可育。
(3)“可遗传”≠“可育”。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”，但它们均属于可遗传变异。
考向一 辨析三种可遗传变异
可遗传变异类型的辨析
(1)图甲①～④的结果中哪些是由染色体变异引起的？它们分别属于哪类变异？能在光学显微镜下观察到的是哪几个？
提示 ①染色体片段缺失；②染色体片段易位；③基因突变；④染色体片段倒位。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。
(2)图乙、丙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什么？它们分别属于哪类变异？
提示 图乙发生了非同源染色体间片段的交换，图丙发生的是同源染色体上的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”，后者属于交叉互换型基因重组。
归纳总结 利用三个“关于”区分三种变异
(1)关于“互换”：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“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失、增添(增加)，属于基因突变。
(3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变异，在光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变异，在光学显微镜下可以观察到。
1．下列有关生物变异的说法，正确的是( )
A．某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于染色体数目的变异
B．黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这种变异来源于基因突变
C．DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变
D．亲代与子代之间，子代与子代之间出现了各种差异，是因为受精过程中进行了基因重组
答案 C
解析 某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于染色体结构的变异，A错误；黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这属于杂交育种，而杂交育种的原理是基因重组，B错误；DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变，如突变发生在没有遗传效应的DNA片段(基因以外的非编码序列)中，没有引起基因结构的改变，则不属于基因突变，C正确；亲代与子代之间，子代与子代之间出现了各种差异，是在产生配子的减数分裂过程中发生了基因重组，D错误。
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表示交叉互换，发生在减数分裂的四分体时期，图②表示易位，A错误；图③中的变异属于基因突变中的碱基对的缺失，B错误；图④中，若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失，若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复，C正确；图中4种变异都是遗传物质的改变，都能够遗传，D错误。
考向二 染色体组及生物体倍性的判断
据图回答下列问题：
(1)甲、乙、丙、丁4个细胞中，染色体组的数目依次为________。
(2)蜜蜂中的雄蜂是由卵细胞直接发育形成的，则雄蜂是________倍体；卵细胞能发育成完整个体的原因是__________________________________________。
(3)如果含丙细胞的生物由受精卵发育而来，则该生物属于________倍体；如果其由配子直接发育而来，则其属于________倍体；无论哪种情况，该生物都是________(填“不可育”或“可育”)的，原因是______________________________________________。
提示 (1)1、2、3、2
(2)单 含有控制该生物生长、发育、繁殖等所需的全套遗传信息
(3)三 单 不可育 在减数分裂时联会紊乱，不能形成正常的配子
归纳总结
(1)三种方法确定染色体组数量
①染色体形态法
同一形态的染色体→有几条就有几组，如图中有4个染色体组。
②等位基因个数法
控制同一性状的等位基因→有几个就有几组，如AAabbb个体中有3个染色体组。
③公式法
染色体组数＝，如图中有4个染色体组。
(2)“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
3．下列是对a～h所示的生物体细胞图中各含有几个染色体组的叙述，正确的是( )
A．细胞中含有一个染色体组的是h图，该个体是单倍体
B．细胞中含有两个染色体组的是g、e图，该个体是二倍体
C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图，但该个体未必是三倍体
D．细胞中含有四个染色体组的是f、c图，该个体一定是四倍体
答案 C
解析 分析题图可知，a、b图含有三个染色体组，c、h图含有两个染色体组，e、f图含有四个染色体组，d、g图含有一个染色体组。确认单倍体、二倍体、多倍体必须先看发育起点——若由配子发育而来，无论含几个染色体组均属单倍体，若由受精卵发育而来，有几个染色体组即为几倍体。
4．下列对图中所示细胞所含染色体的相关叙述，正确的是( )
A．图a含有2个染色体组，图b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表示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，是单倍体
答案 C
解析 图a为有丝分裂后期，含有4个染色体组，图b含有3个染色体组，A项错误；如果图b生物是由配子发育而成的，则图b代表的生物是单倍体，如果图b生物是由受精卵发育而成的，则图b代表的生物是三倍体，B项错误；图c中含有2个染色体组，若是由受精卵发育而成的，则该细胞所代表的生物一定是二倍体，C项正确；图d中只含有1个染色体组，一定是单倍体，可能是由雄配子或雌配子发育而成的，D项错误。
1．单倍体育种
(1)原理：染色体(数目)变异。
(2)过程
(3)优点：明显缩短育种年限。
(4)缺点：技术复杂。
2．多倍体育种
(1)方法：用秋水仙素或低温处理。
(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。
(3)原理
(4)实例：三倍体无子西瓜的培育
①两次传粉
②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。
③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。
3．杂交育种
(1)原理：基因重组。
(2)过程
①培育杂合子品种
选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)。
②培育隐性纯合子品种
选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1F2→选出表现型符合要求的个体种植并推广。
③培育显性纯合子品种
a．植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，连续自交至不发生性状分离为止。
b．动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
(3)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。
(4)缺点：获得新品种的周期长。
4．诱变育种
(1)原理：基因突变。
(2)过程
(3)优点
①可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
②大幅度地改良某些性状。
(4)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。
(1)抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦( √ )
(2)通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种( × )
(3)单倍体育种中，通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体( × )
(4)诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的( √ )
(5)用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出三倍体无子西瓜( × )
易错警示 有关育种的4点易错提醒
(1)诱变育种与杂交育种相比，前者能产生新基因，创造变异新类型，后者只是实现原有基因的重新组合。
(2)育种中“最简便”与“最快速”的差异。“最简便”着重于技术含量应为“易操作”，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作。“最快速”则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。
(3)“单倍体育种”≠“花药离体培养”：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。
(4)单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，前者操作对象是幼苗期的单倍体植株；后者操作对象为萌发期的种子或幼苗期的正常植株。
考向一 分析单倍体育种与多倍体育种的应用
5．下图为某二倍体植物单倍体育种过程，下列叙述正确的是( )
A．①中发生了染色体数目变异
B．②一般采用花药离体培养的方法
C．③中秋水仙素抑制着丝点分裂
D．④中选到的植株中为纯合子
答案 B
解析 ①为杂交过程，产生的子代染色体数目没有改变，A错误；②为花药离体培养过程，可获得单倍体植株，B正确；③中秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，但是不抑制着丝点的分裂，C错误；④过程产生比例相等的4种纯合子，D错误。
6．某二倍体植株的体细胞中染色体数为24，基因型为AaBb。请据图完成下列问题：
(1)图中A所示的细胞分裂方式是______________。
(2)产生的花粉基因型有________种，由花粉发育成的单倍体有哪几种基因型？__________。
(3)若C处是指用秋水仙素处理，则个体①的体细胞中含染色体________________条，它是纯合子还是杂合子？______________。
(4)若该植物进行自花传粉，在形成的以个体②组成的群体中可能有几种基因型？__________________。
(5)若A表示水稻的高秆基因，a表示水稻的矮秆基因；B表示水稻的抗病基因，b表示水稻的不抗病基因，这两对基因按自由组合定律遗传。那么该水稻自花传粉的后代中，矮秆抗病的个体所占比例是____________，若要获得稳定遗传的矮秆抗病水稻，应让矮秆抗病的水稻进行自交，在自交的后代中纯种的矮秆抗病水稻所占比例为________。
(6)若要尽快获得纯种的矮秆抗病水稻，则应采用图中____________(填字母)过程进行育种，这种育种方法称为__________________。
答案 (1)减数分裂 (2)4 AB、Ab、aB、ab (3)24 纯合子 (4)9种 (5)
(6)A、B、C 单倍体育种
解析 植物产生花粉或卵细胞要经过减数分裂，由于该植株基因型为AaBb，所以能产生4种基因型花粉，将花粉经花药离体培养产生的单倍体也应该有4种基因型：AB、Ab、aB、ab。花粉中染色体数是体细胞的一半，即12条，经秋水仙素处理后的纯合子染色体数应该为24条，基因型为AaBb的个体自交，后代应该有9种基因型。矮秆抗病的个体基因型有两种：aaBB和aaBb，在后代中所占比例是(aaBB)＋(aaBb)＝。当矮秆抗病的水稻进行自交，纯合子(aaBB)是，自交后代中纯种矮秆抗病比例为，而杂合子(aaBb)是，自交的后代中纯种矮秆抗病比例为×＝，所以矮秆抗病的水稻进行自交，后代中矮秆抗病纯合子所占比例为＋＝。
考向二 分析诱变育种和杂交育种的应用
7．如图表示培育多种花色的某种植物的流程，下列叙述正确的是( )
A．培育粉红花N运用的遗传学原理是基因突变
B．用X射线照射深红花S的种子后即可获得粉红花M植株
C．白花N的自交后代不会发生性状分离，能稳定遗传
D．深红花S与白花N杂交，产生深红花植株的概率为
答案 C
解析 培育粉红花N运用的遗传学原理是染色体结构变异，A错误；由于基因突变具有不定向性，因此用X射线照射深红花S的种子后不一定能获得粉红花M植株，B错误；白花N为纯合子，能稳定遗传，其自交后代不会发生性状分离，C正确；深红花S与白花N杂交，产生深红花植株的概率为1，D错误。
8．小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序以及马铃薯品种间杂交育种程序，要求用遗传图解表示并加以简要说明(写出包括亲本在内的三代即可)。
答案 如图
(注：①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出现的9种基因型和4种表现型；②写出F2的9种基因型和4种表现型即可)
解析 小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种，可采用杂交育种的方法；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种，可先采用杂交育种的方法获得黄肉、抗病品种，再用块茎进行无性繁殖，遗传图解见答案。
考向三 生物育种的综合判断
图中甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻新品种的过程，请分析：
(1)图中哪种途径为单倍体育种？这种方法为什么能缩短育种年限？
提示 图中①③⑤过程表示单倍体育种。采用花药离体培养获得的单倍体植株，经人工诱导染色体加倍后，植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的，自交后代不会发生性状分离，因此缩短了育种年限。
(2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理？应如何处理？
提示 图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子；⑥处常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍。
(3)④⑥的育种原理分别是什么？
提示 ④的育种原理为基因突变，⑥的育种原理为染色体变异。
(4)图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是哪个过程？
提示 图中最简便的育种途径为①②过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以达到育种目标的途径为④过程所示的诱变育种。
(5)杂交育种选育从F2开始的原因是什么？其实践过程中一定需要连续自交吗？为什么？
提示 因为从F2开始发生性状分离。不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在F2中出现该性状个体即可。
(6)在培育无子西瓜的过程中，为何用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖？三倍体西瓜为什么无种子？一颗种子都没有吗？
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。三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并非绝对一颗种子都没有，原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。
归纳总结 根据育种程序图识别育种名称和过程
(1)首先要识别图解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。这是识别各种育种方法的主要依据。
(2)根据以上分析可以判断：“亲本新品种”为杂交育种，“亲本新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗新品种”为诱变育种，“种子或幼苗新品种”为多倍体育种，“植物细胞新细胞愈伤组织胚状体人工种子―→新品种”为基因工程育种。
9．为提高产量，在生产中使用的玉米种子都是杂交种。现有长果穗(M)白粒(n)和短果穗(m)黄粒(N)两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒(MmNn)杂交种玉米的目的，请你完善下列两个品种间杂交育种方案：
方案一：长果穗白粒(Mmnn)和短果穗黄粒(mmNn)品种分别连续自交，___________________。
方案二：让长果穗白粒(Mmnn)和短果穗黄粒(mmNn)两玉米杂合子品种杂交，_____________。
方案三：请以遗传图解的形式表示并简要说明。
答案 方案一：分别选育出基因型为MMnn和mmNN的玉米植株，部分自交留种，部分杂交即可获得长果穗黄粒的杂交玉米
方案二：从子代中选择表现型为短果穗白粒的玉米留种，选择表现型为长果穗黄粒的玉米植株连续自交，再选育出基因型为MMNN的玉米留种，取一部分留种的玉米间相互杂交即可获得长果穗黄粒的杂交玉米
方案三：
10．在家兔中黑毛(B)对褐毛(b)是显性，短毛(E)对长毛(e)是显性，遵循基因的自由组合定律。现有纯合黑色短毛兔、褐色长毛兔、褐色短毛兔三个品种。请回答：
(1)设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案的简要程序：
第一步：让基因型为________的兔子和基因型为____________的异性兔子杂交，得到F1。
第二步：让F1____________________________，得到F2。
第三步：选出F2中表现型为黑色长毛兔的个体，让它们各自与表现型为________的异性兔杂交，分别观察每对兔子产生的子代，若后代足够多且____________，则该F2中的黑色长毛兔即为能稳定遗传的黑色长毛兔。
(2)该育种方案原理是____________________________。
(3)在上述方案的第三步是否能改为让F2中表现型为黑色长毛的雌雄兔子两两相互交配，若两只兔子所产生的子代均为黑色长毛，则这两只兔子就是能稳定遗传的黑色长毛兔？______(填“能”或“不能”)，原因是_____________________________。
答案 (1)BBEE bbee 雌雄个体相互交配 褐色长毛兔(或褐色短毛兔) 不出现性状分离 (2)基因重组 (3)不能 两只黑色长毛的雌雄兔子交配，所产生的子代均为黑色长毛，只能说明这两只黑色长毛兔中至少有一只能稳定遗传
解析 (1)要想获得基因型为BBee的黑色长毛兔，应选择黑色短毛兔(BBEE)和褐色长毛兔(bbee)作为亲本杂交，但是获得的F1全为杂合子，因此必须让F1个体之间相互交配，在F2中选择黑色长毛兔，然后再通过测交的方法选择出后代不发生性状分离的即可。(2)杂交育种的原理为基因重组。(3)黑色长毛兔的基因型为B_ee，让黑色长毛的雌雄兔子两两相互交配，若所产生的子代均为黑色长毛，只能说明这两只黑色长毛兔中至少有一只能稳定遗传，并不能确定这两只兔子就是能稳定遗传的黑色长毛兔。
1．实验原理
低温处理植物分生组织细胞→抑制纺锤体的形成→染色体不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。
2．实验步骤
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
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
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
洗去药液，防止解离过度
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
2．低温诱导植物染色体数目变化的实验与观察植物根尖分生组织细胞有丝分裂实验的操作步骤基本相同，但也有不同。
项目
低温诱导植物染色体数目的变化
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
培养
待洋葱长出1 cm左右不定根时放入冰箱低温室(4 ℃)诱导培养36 h
适宜温度下培养
固定
解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次
不用固定
染色
用改良苯酚品红染液
用醋酸洋红液或龙胆紫溶液
问题探究
(1)本实验是否温度越低效果越显著？
提示 不是。必须为“适当低温”，以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。
(2)观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？
提示 不是。只有少部分细胞实现染色体加倍。
(3)待洋葱长出不定根时，为何要将整个装置放入冰箱内低温处理长达36 h?
提示 如果低温诱导洋葱根尖时间过短，细胞将无法完成一个完整的细胞周期，进而可能观察不到染色体数目加倍的细胞。
(4)卡诺氏液和解离液的作用一样吗？
提示 不一样。卡诺氏液是固定液的一种，用于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，不再代谢也不再变化。解离液的作用主要是溶解细胞间的连接物质，将组织中的细胞分散开来，便于观察，解离之后细胞死亡。
考向一 实验基础
11．用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6 h，能够诱导细胞内染色体加倍。某生物小组为了探究用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体加倍进行了相关实验设计。下列关于该实验的叙述中，错误的是( )
A．本实验的假设是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍
B．本实验可以在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内的染色体数目
C．本实验需要制作根尖细胞的临时装片，制作步骤是解离→漂洗→染色→制片
D．本实验可以看到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程
答案 D
解析 由于在装片制作过程中已经将细胞杀死，所以用显微镜观察时看不到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程，故D项错误。
12．将洋葱(2n＝16)放在装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触水面。待洋葱长出约1 cm左右的不定根时，再将整个装置放入4 ℃环境下继续培养36 h，然后取根尖制作成临时装片在显微镜下观察。下列与此相关的叙述中，正确的是( )
A．卡诺氏液的作用是使洋葱根尖的组织细胞相互分离开来
B．显微镜视野中可以观察到16、32或64条染色体的细胞
C．显微镜视野中可以观察到四分体和同源染色体分离现象
D．4 ℃的低温通过抑制着丝点的分裂而使细胞染色体数目加倍
答案 B
解析 卡诺氏液的作用是固定细胞形态，解离液的作用是使组织细胞相互分离开来，A错误；由于低温诱导，有的细胞中染色体数目加倍，有的仍为正常二倍体，加倍后染色体数目为32条，或没有加倍的细胞中染色体数目在有丝分裂后期为32条，加倍后的染色体在有丝分裂后期为64条，而正常细胞染色体数目为16条，B正确；同源染色体联会形成四分体及同源染色体分离是减数第一次分裂的特征，有丝分裂没有此现象，C错误；低温抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，而不是抑制着丝点的分裂，染色体无法被拉向两极而保留在一个细胞中，从而使染色体数目加倍，D错误。
考向二 实验拓展
13．以下材料选自某同学所做实验的部分记录。
实验名称：低温诱导植物细胞染色体数目的变化。
实验步骤：
培养固定：将洋葱放在装满清水的广口瓶上，待根长出1 cm左右，剪取根尖0.5～1 cm，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养36 h，将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。
装片制作：解离→染色→漂洗→制片。
观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂图像，确认某个细胞染色体发生数目变化后，再用高倍镜观察。
实验结论：低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。
问题：(1)请将上述内容中错误之处予以改正。
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)低温诱导染色体数目加倍的原因是________________________________。如果要探究诱导染色体数目变化的最适温度，请写出简单的设计思路：_______________________。
答案 (1)①将整个培养装置放入冰箱的低温室内(4 ℃)
②解离→漂洗→染色→制片
③部分细胞染色体数目发生变化或者没有细胞发生染色体数目变化
(2)低温抑制纺锤体的形成 设置不同温度梯度的实验组，观察并比较实验结果
解析 (1)由于实验是低温诱导植物染色体数目的变化，所以在实验过程中，待洋葱长出约1 cm的不定根时，要将整个培养装置放入冰箱的低温室内(4 ℃)，诱导培养36 h；细胞有丝分裂装片制作过程为取材→解离→漂洗→染色→制片→观察，所以实验中将漂洗与染色颠倒了；细胞在低温下不会都发生变异，而且大多数细胞处于分裂间期，所以低温条件下根尖只有部分细胞染色体数目发生变化或者没有细胞发生染色体数目的变化。(2)低温诱导染色体数目加倍的原因是低温抑制纺锤体的形成，温度不同，诱导的效果也不一样；要探究诱导染色体数目变化的最适温度，需要设置不同温度梯度的实验组，观察并比较实验结果。
14．四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最适温度，设计了如下实验：
(1)实验材料及用具：大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精、质量分数为15%的盐酸、显微镜、改良苯酚品红染液等。
(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将培养皿分别放入－4 ℃、0 ℃、________、________、12 ℃的恒温箱中培养1 h。
③取大蒜随机均分成________组，分别放入5个培养皿中诱导培养36小时。
④分别取根尖0.5～1 cm，放入________中固定0.5～1 h，然后用________________冲洗2次。
⑤制作装片：解离→________→________→制片。
⑥低倍镜检测，统计每组视野中的染色体数目加倍率，并记录结果。
(3)实验结果：染色体数目加倍率最高的一组为最适温度。
(4)实验分析
①设置实验步骤②的目的是______________________________________________。
②除低温外，______________也可以诱导染色体数目加倍，原理是______________________。
答案 (2)②4 ℃ 8 ℃ ③5 ④卡诺氏液 体积分数为95%的酒精 ⑤漂洗 染色
(4)①将培养皿放在不同温度下恒温处理，是为了进行相互对照；恒温处理1 h是为了在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他温度干扰 ②秋水仙素 抑制纺锤体的形成
解析 本实验的目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最适温度，所以温度应设置为自变量，不同温度处理是为了进行相互对照，恒温处理1 h是为了在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他温度的干扰。但低温并不能使所有细胞染色体数目加倍，所以要统计加倍率来确定最适温度。
1．染色体结构改变的实质是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。
2．染色体组的准确表述是细胞中的一组非同源染色体，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。
3．单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
4．多倍体是指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。
5．能产生前所未有的新基因，创造变异新类型的育种方式是诱变育种。
6．能将两个或多个品种的优良性状集中到同一生物个体上的育种方式是杂交育种。
1．(2015·海南，21)关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是( )
A．基因突变都会导致染色体结构变异
B．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变
C．基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变
D．基因突变与染色体结构变异通常都能用光学显微镜观察
答案 C
解析 基因突变只是基因中个别碱基对的替换、增添或缺失，而染色体结构变异是染色体中某个片段的增加、缺失、倒位、易位，所以基因突变不会导致染色体结构变异，A错误；基因突变中若发生碱基对的替换，可能因为密码子的简并性，不会改变氨基酸的种类，进而表现型也不会改变，若突变个体之前为一个显性纯合子AA，突变成为Aa，个体的表现型也可能不改变，B错误；基因突变中无论是碱基对的替换、增添、缺失，都会引起基因中碱基序列发生改变，染色体结构变异中染色体某个片段的增加、缺失、倒位、易位的情况也会导致DNA中碱基序列发生改变，C正确；基因突变是染色体的某个位点上碱基对的改变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的，而染色体结构变异是可以用显微镜直接观察到的，D错误。
2．图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是( )
A．个体甲的变异对表现型无影响
B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常
C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1
D．个体乙染色体没有基因缺失，表现型无异常
答案 B
解析 个体甲的变异属于缺失基因“e”所在片段，可影响表现型，A项错误；个体乙发生的变异是倒位，减数分裂形成的四分体异常，B项正确；含缺失染色体的配子一般是不可育的，故其后代一般不发生性状分离，C项错误；个体乙染色体没有基因缺失，但发生倒位，表现型发生异常，D项错误。
3．(2017·江苏，19)一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa，其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。下列相关叙述正确的是( )
A．上图表示的过程发生在减数第一次分裂后期
B．自交后代会出现染色体数目变异的个体
C．该玉米单穗上的籽粒基因型相同
D．该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子
答案 B
解析 同源染色体的联会发生在减数第一次分裂的前期，A错误；由于异常联会，形成染色体数目异常的配子，自交后代会出现染色体数目变异的个体，B正确；经过减数分裂可以形成多种不同类型的配子，该玉米单穗上的籽粒基因型可能不同，C错误；由于减数分裂可形成杂合的配子，则该植株花药培养加倍后的个体可为杂合子，D错误。
4．(2018·天津，2)芦笋是雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株为XX；其幼茎可食用，雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是( )
A．形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导
B．幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C．雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D．与雄株甲不同，雄株丁培育过程中发生了基因重组
答案 C
解析 植物组织培养过程中，生长素与细胞分裂素用量的比例适中时，可促进愈伤组织的形成，A正确；由花粉培养形成幼苗利用的是植物组织培养技术，这一过程需要经过脱分化和再分化，B正确；雄株丁(XY)的亲本为乙、丙，乙、丙都是由花粉培育的幼苗经染色体加倍形成的，故雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XX、YY，C错误；植株乙、丙杂交产生植株丁的过程中发生了减数分裂，故会发生非同源染色体上的非等位基因自由组合的基因重组过程，D正确。
5．(2019·江苏，4)下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是( )
A．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异
B．基因突变使DNA序列发生的变化，都能引起生物性状变异
C．弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种
D．多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种
答案 C
解析 基因重组是生物变异的来源之一，可能会导致生物性状变异，A错误；因为密码子具有简并性以及基因的显隐性等，所以基因突变不一定导致生物性状发生改变，B错误；弱小且高度不育的单倍体植株经加倍处理后，其染色体数目加倍而成为可育的植株，可用于育种，C正确；多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数不变，D错误。
6．某自花且闭花受粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d，E、e)控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。请回答：
(1)自然状态下，该植物一般都是________合子。
(2)若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有_________和多害少利性这三个特点。
(3)若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中________抗病矮茎个体，再经连续自交等纯合化手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的______________。若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖，则理论上F2的表现型及其比例为_______________。
(4)若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有______________________________。请用遗传图解表示其过程(说明：选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例)。
答案 (1)纯 (2)不定向性、低频性 (3)选择 年限越长 高茎∶中茎∶矮茎＝1∶6∶9
(4)细胞的全能性、基因重组和染色体变异 如下图
解析 (1)由于该植物是自花且闭花受粉植物，所以在自然状态下一般都是纯合子。
(2)诱变育种时，用γ射线处理种子的原理是基因突变。由于基因突变具有不定向性、低频性和多害少利性等特点，所以需要处理大量种子。
(3)如果采用杂交育种的方式，将上述两个亲本杂交，得F1，在F1自交所得的F2中选出抗病矮茎个体(D_E_R_)，再通过连续自交及逐代淘汰的手段，最终获得能稳定遗传的抗病矮茎品种(DDEERR)。一般情况下，控制性状的基因数量越多，需进行的自交和筛选操作越多，因此其育种过程所需年限越长。若只考虑茎的高度，F1(DdEe)在自然状态下繁殖即自交后，F2中表现型及比例为9矮茎(9D_E_)∶6中茎(3D_ee、3ddE_)∶1高茎(1ddee)。
(4)若采用单倍体育种的方式获得所需品种，首先需将花药进行离体培养得到单倍体，继而使用秋水仙素对其进行处理使其染色体数目加倍，该过程涉及的原理有细胞的全能性、基因重组和染色体变异。其遗传图解见答案。
一、选择题
1．下列有关生物变异的说法，不正确的是( )
A．DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换，一定导致基因突变
B．基因重组是生物变异的重要来源，一般发生在有性生殖的过程中
C．多倍体育种可以打破物种间的生殖隔离，产生可育后代
D．染色体结构变异会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变
答案 A
解析 DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定是基因突变，只有引起了基因结构的变化，才是基因突变，A项错误；基因重组一般发生在有性生殖的减数分裂过程中，B项正确；通过多倍体育种，可以打破物种间的生殖隔离，产生可育后代，如六倍体普通小麦和二倍体黑麦通过杂交和染色体加倍，可以培育出可育的八倍体小黑麦，C项正确；染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，D项正确。
2．下列关于染色体变异及其应用的叙述，正确的是( )
A．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异
B．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
C．用秋水仙素处理单倍体植株萌发的种子或幼苗，一定能获得纯合子
D．体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体
答案 B
解析 染色体增加某一片段属于染色体结构变异，往往对生物体不利，A错误；三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，同源染色体联会紊乱，不能产生正常的生殖细胞，所以高度不育与同源染色体联会行为有关，B正确；用秋水仙素处理单倍体植株的幼苗，获得的植株不一定是纯合子，且单倍体植株不是由种子发育而来，而是由配子发育而来，C错误；含有三个或三个以上染色体组的个体不一定是多倍体。如果该生物体是由配子发育而来，则为单倍体；如果该生物体是由受精卵发育而来，则为多倍体，D错误。
3．下图为某二倍体动物细胞甲在有丝分裂和减数分裂过程中出现的三个细胞乙、丙、丁。下列有关叙述正确的是( )
A．图中乙细胞正在进行有丝分裂，不可能发生基因突变和基因重组
B．乙细胞的子细胞含有四个染色体组，丙细胞连续分裂后的子细胞具有一个染色体组
C．丙细胞正在发生染色体结构变异，丁细胞是染色体结构变异导致的异常联会
D．一个丙细胞能产生四种基因型不同的精子，丁细胞能产生两种基因型的精子
答案 D
解析 乙细胞含有同源染色体，呈现的特点是着丝点分裂，染色体移向细胞两极，处于有丝分裂后期，可能发生基因突变，但不能发生基因重组，A错误；乙细胞含有四个染色体组，其分裂产生的子细胞含有两个染色体组。丙细胞呈现的特点是同源染色体排列在赤道板上，处于减数第一次分裂中期，连续分裂后的子细胞(精细胞或卵细胞或极体)具有一个染色体组，B错误；丙细胞中发生的同源染色体的交叉互换可导致染色单体上的基因重组。丁细胞中的“十字结构”的出现，是由于非同源染色体上出现的同源区段发生了联会现象，该种变异属于染色体结构变异导致的异常联会，C错误；一个丙细胞，因发生了同源染色体的交叉互换而导致其能产生四种基因型不同的精子，丁细胞因染色体结构变异导致联会出现异常，能产生两种基因型的精子(HAa、hBb或HhAB、ab)，D正确。
4.如图为某动物细胞分裂的示意图，据图判断该细胞( )
A．只分裂形成1种卵细胞
B．含有3对同源染色体
C．含有3个染色体组
D．一定发生过基因突变
答案 A
解析 由于该图中的细胞质分配不均等，有姐妹染色单体分离，故属于次级卵母细胞，处于减数第二次分裂后期，细胞分裂结束后，产生一个卵细胞和一个极体，A正确；同源染色体已在减数第一次分裂时分配到不同的细胞中，故题图细胞中没有同源染色体，B错误；细胞中含有2个染色体组，C错误；图中染色单体分离形成的子染色体上含有G、g基因，既可能是基因突变产生的，也可能是减数第一次分裂中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换形成的，D错误。
5．在家蚕的饲养中，人们常利用辐射的方法，诱发家蚕常染色体上的卵色基因转移到性染色体上，这样就可在未孵化时区分出雌雄，及早淘汰雌蚕，提高蚕丝的产量和质量。下列关于该方法叙述错误的是( )
A．该变异可引起基因结构的改变
B．该变异是染色体结构变异中的易位
C．该变异发生时定会发生染色体的断裂和重新连接
D．该变异类型会导致染色体上的基因座位发生改变
答案 A
解析 常染色体和性染色体属于非同源染色体，而非同源染色体之间发生片段的交换属于染色体结构变异中的易位，不会引起基因结构的改变，A错误、B正确；易位是非同源染色体之间发生片段的交换，发生时一定会发生染色体的断裂和重新连接，C正确；易位会导致染色体上的基因座位发生改变，D正确。
6．图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法正确的是( )
A．③为多倍体，通常茎秆粗壮、子粒较大
B．④为单倍体，通常茎秆弱小、子粒较小
C．若①和②杂交，后代基因型的比例为1∶5∶5∶1
D．①②③④细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体
答案 C
解析 如果①②③是由受精卵发育而成的个体中的正常细胞，则①②③④细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体，如果①②③是由配子发育而来的，则不成立。③含3个染色体组，减数分裂过程中联会紊乱，不能产生正常配子，不能结出子粒，A、D错误；④为单倍体，通常茎秆弱小、高度不育，所以没有子粒，B错误；①(AAaa)经减数分裂可产生3种配子，其基因型及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，②(Aa)经减数分裂可产生2种配子，其基因型及比例为A∶a＝1∶1，因此，它们杂交所得后代的基因型及比例为AAA∶AAa∶Aaa∶aaa＝1∶5∶5∶1，C正确。
7．下列关于单倍体、二倍体及染色体组的表述，正确的是( )
A．单倍体生物体的体细胞中都没有同源染色体
B．21三体综合征患者的体细胞中有三个染色体组
C．人的初级卵母细胞中的一个染色体组中可能存在等位基因
D．用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖后，芽尖的细胞中都含有4个染色体组
答案 C
解析 同源四倍体的单倍体中含有两个染色体组，有同源染色体，A错误；21三体综合征患者的第21号染色体为三条，并不是三倍体，B错误；人的初级卵母细胞中的一个染色体组中由于在复制时可能出现基因突变或在减数第一次分裂前期发生交叉互换，从而出现等位基因，C正确；多倍体的获得通常是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使其染色体加倍，用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖后，芽尖细胞中染色体数目不一定都加倍，D错误。
8．油菜中基因G和g控制菜籽的芥酸含量，而芥酸会降低菜籽油的品质。研究人员拟利用高芥酸油菜品种(gg)和水稻抗病基因R培育低芥酸抗病油菜新品种(GGRR)，育种过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．若要缩短育种年限，在过程②后可进行单倍体育种
B．过程①与过程②操作顺序互换，对育种结果没有影响
C．过程①诱发基因突变，其优点是提高基因突变的频率
D．过程②的原理是基因重组，可克服远缘杂交不亲和的障碍
答案 B
解析 单倍体育种能明显缩短育种年限，因此若要缩短育种年限，在过程②后可进行单倍体育种，A正确；若先导入基因R再人工诱变，这样可能会导致基因R发生突变，进而影响育种结果，B错误；过程①诱发基因突变，其优点是提高基因突变的频率，C正确；过程②采用的是基因工程技术，其原理是基因重组，可以克服物种远缘杂交不亲和的障碍，D正确。
9．水稻的高秆、矮秆分别由A和a控制，抗病和不抗病分别由B和b控制。现有基因型为aabb与AABB的水稻品种，下图为不同的育种方法培育矮秆抗病植株的过程，下列有关叙述正确的是( )
A．杂交育种包括过程①③，其原理是基因突变和基因重组
B．人工诱变育种为过程②，B可能来自b的基因突变
C．单倍体育种包括过程①④⑤，过程⑤常用花药离体培养法
D．多倍体育种包括过程①⑥⑦，原理是染色体结构和数目变异
答案 B
解析 过程①③为杂交育种，其原理是基因重组，A项错误；过程②为人工诱变育种，将aabb人工诱变可获得aaBB，b变成B的方式为基因突变，B项正确；过程①④⑤为单倍体育种，F1产生的配子经花药离体培养(④)得到单倍体，单倍体经秋水仙素处理(⑤)使染色体加倍，选育得到aaBB，C项错误；过程①⑥⑦为多倍体育种，可获得多倍体aaaaBBBB，多倍体育种的原理是染色体数目变异，D项错误。
10．(2019·威海模拟)利用基因型为Aa的二倍体植株培育三倍体幼苗，其途径如图所示。下列叙述正确的是( )
A．①过程需要秋水仙素处理，并在有丝分裂后期发挥作用
B．②过程为单倍体育种，能明显缩短育种期限
C．两条育种途径依据的生物学原理都主要是基因突变和染色体变异
D．两条育种途径中，只有通过途径一才能获得基因型为AAA的三倍体幼苗
答案 D
解析 ①过程是人工诱导染色体数目加倍，该过程需要秋水仙素处理，而秋水仙素的作用原理是抑制纺锤体的形成，在有丝分裂前期发挥作用，A错误；②过程是花药离体培养，属于单倍体育种的步骤之一，B错误；图中途径一为多倍体育种，途径二为植物体细胞杂交育种，两条育种途径的原理都是染色体变异，C错误；途径一得到的三倍体的基因型为AAA、AAa、Aaa或aaa，途径二得到的三倍体的基因型为AAa或Aaa，D正确。
11．(2019·四川成都石室中学高三入学考)某人患有染色体异常病，经染色体组型分析发现，其染色体组成为44＋XXY，该患者的亲代在形成配子时，有可能发生( )
①初级精母细胞分裂后期，两条性染色体移向一极
②次级精母细胞分裂后期，两条性染色体移向一极
③初级卵母细胞分裂后期，两条性染色体移向一极
④次级卵母细胞分裂后期，两条性染色体移向一极
A．①② B．①②③④
C．①③④ D．②③④
答案 C
解析 患者的染色体组成为44＋XXY，比正常人多了一条X染色体，由此可推出该患者可能由异常卵细胞XX与正常精子Y形成的受精卵发育而来，也可能由正常卵细胞X与异常精子XY形成的受精卵发育而来。异常精子XY的产生，是父亲的初级精母细胞在减数第一次分裂后期，X和Y这两条同源染色体没有分离而移向细胞的同一极形成的，①正确、②错误；异常卵细胞XX的产生，可能为母亲的初级卵母细胞在减数第一次分裂后期同源染色体XX未分离，也可能是次级卵母细胞在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后形成的两条X染色体没有分开而移向细胞的同一极形成的，③④正确。综上所述，C正确。
二、非选择题
12．果蝇的正常眼基因(E)对无眼基因(e)为显性，位于第4号染色体上。第4号染色体多一条或少一条(如下图)的个体可以生活，而且能够繁殖。分析回答下列问题：
(1)染色体数目正常的无眼果蝇与纯种正常眼果蝇杂交，F1自交所得F2果蝇的表现型及比例为________________________________________________________________________。
(2)染色体数目正常的无眼果蝇与第4号染色体单体的正常眼果蝇杂交，子代基因型及比例为______________________________________________________。
(3)为探究某第4号染色体三体正常眼果蝇的基因型，可让其与染色体数目正常的无眼果蝇杂交，统计子代的表现型及比例。
①若子代全为正常眼，则该果蝇的基因型为________。
②若子代______________________________________，则该果蝇的基因型为________。
③若子代______________________________________，则该果蝇的基因型为________。
答案 (1)正常眼∶无眼＝3∶1 (2)Ee∶e＝1∶1
(3)①EEE ②正常眼∶无眼＝5∶1 EEe ③正常眼∶无眼＝1∶1 Eee
解析 (1)染色体数目正常的无眼果蝇与正常眼纯种果蝇杂交，F1基因型为Ee，F1自交后代出现性状分离，所得F2果蝇的表现型及比例为正常眼∶无眼＝3∶1。
(2)染色体数目正常的无眼果蝇只产生一种配子e，第4号染色体单体的正常眼果蝇能产生含有第4号染色体和不含第4号染色体的两种比例相等的配子，因此子代基因型及比例为Ee∶e＝1∶1。
(3)第4号染色体三体正常眼果蝇的基因型有三种情况，分别是EEE、EEe或Eee。染色体数目正常的无眼果蝇只产生一种配子e。第4号染色体三体正常眼果蝇的基因型、产生的配子类型及比例，与染色体数目正常无眼果蝇杂交后，子代基因型及比例、子代表现型及比例如下表：
第4号染色体三体正常眼果蝇
子代
基因型
配子类型及比例
基因型及比例
表现型及比例
EEE
1E∶1EE
1Ee∶1EEe
全为正常眼
EEe
2E∶2Ee∶1EE∶1e
2Ee∶2Eee∶1EEe∶1ee
正常眼∶无眼＝5∶1
Eee
1E∶2Ee∶1ee∶2e
1Ee∶2Eee∶1eee∶2ee
正常眼∶无眼＝1∶1
13.某二倍体植物的红花(A)对白花(a)为显性，高茎(B)对矮茎(b)为显性，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。为培育红花矮茎新品种，用甲、乙、丙三种基因型不同的红花高茎植株分别与白花矮茎植株杂交，F1植株均为红花高茎。用F1植株随机交配，F2植株的表现型及比例均为红花高茎∶红花矮茎∶白花高茎∶白花矮茎＝9∶1∶1∶1。请回答下列问题：
(1)培育红花矮茎新品种所利用的育种方法是杂交育种。分析F1植株均为红花高茎的原因，可能是某些基因型的植株在开花前死亡，死亡个体的基因型包括____________________。若用F1植株和白花矮茎植株杂交，其子代的表现型及比例为____________________。
(2)若用乙的单倍体植株能培育出红花矮茎新品种，则乙的基因型是________。培育单倍体植株常采用的方法是__________________。由于该单倍体植株高度不育，若要得到可育的红花矮茎新品种，应在________________(时期)用秋水仙素进行诱导处理。
答案 (1)Aabb和aaBb 红花高茎∶白花矮茎＝1∶1 (2)AABb 花药离体培养 有丝分裂前期
解析 (1)F1植株随机交配，得F2植株的表现型均为9∶1∶1∶1，与9∶3∶3∶1对比分析，可能是基因型为Aabb和aaBb的植株，在开花前死亡，这样存活个体中含有一种显性基因的只能是纯合子。F1(AaBb)与白花矮茎植株(aabb)杂交，后代的基因型及表现型比例是1AaBb(红花高茎)∶1aabb(白花矮茎)∶1Aabb(致死)∶1aaBb(致死)。(2)若用乙(基因型为A_B_)的单倍体植株能培养出红花矮茎(基因型为AAbb)植株，且乙与aabb杂交，F1只有红花高茎(AaBb)，则乙的基因型是AABb。用花药离体培养方法获得单倍体植株，秋水仙素的作用机理是抑制纺锤体的形成，而纺锤体是在细胞分裂前期形成的，故应在有丝分裂前期处理单倍体幼苗。
14．(2019·四川攀枝花十二中第二次月考)100年来，果蝇作为经典模式生物在遗传研究中备受重视。如图为果蝇正常体细胞和几种异常体细胞染色体组成图。请据图回答问题：
用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)作为亲本杂交，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 实验步骤：M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，观察子代的表现型 结果预测：Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇 Ⅱ.子代全部为白眼 Ⅲ.无子代产生
解析 红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，正常情况下F1果蝇的基因型应为XRXr(红眼雌果蝇)和XRY(红眼雄果蝇)，如果M果蝇是由环境引起的，其基因型应为XRY；如果M是由亲代果蝇发生基因突变造成的，其基因型应为XrY；如果是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离产生了一个不含性染色体的卵细胞造成的，则M的基因型应为XrO。可以用M果蝇与正常白眼雌果蝇(XrXr)进行杂交，观察子代表现型来判断。Ⅰ.若是由环境引起的：XRY×XrXr，子代的表现型应是红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1；Ⅱ.若是基因突变造成的：XrY×XrXr，子代的表现型应是全为白眼；Ⅲ.若是亲代雌果蝇减数分裂时X染色体不分离造成的：M果蝇(XrO)应该是雄性不育个体，它和白眼雌果蝇杂交无后代。
第21讲 染色体变异与生物变异在育种上的应用
[考纲要求] 1.染色体结构变异和数目变异(Ⅱ)。2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。3.转基因食品的安全(Ⅰ)。4.实验：低温诱导染色体加倍。
1．染色体结构的变异
(1)类型(连线)
(2)结果：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。
2．染色体数目的变异
(1)类型
(2)染色体组(根据果蝇染色体组归纳)
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。
(3)单倍体、二倍体和多倍体
项目
单倍体
二倍体
多倍体
概念
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
体细胞中含有两个染色体组的个体
体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
发育起点
配子
受精卵
受精卵
植株特点
(1)植株弱小
(2)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
≥1
2
≥3
形成过程
雄配子单倍体
＋
雌配子单倍体
↓受精作用
受精卵生物体
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
花药离体培养
秋水仙素处理单倍体幼苗
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
举例
蜜蜂的雄蜂
几乎全部的动物和过半数的高等植物
香蕉(三倍体)；马铃薯(四倍体)；八倍体小黑麦
(1)DNA分子中发生三个碱基对的缺失导致染色体结构变异( × )
(2)染色体易位或倒位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响( × )
(3)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( × )
(4)用秋水仙素处理单倍体植株后得到的一定是二倍体( × )
(5)单倍体含有的染色体组数都是奇数( × )
易错警示 有关染色体变异的3点提醒
(1)单倍体所含染色体组的个数不定，可能含1个、2个或多个染色体组，也可能含同源染色体或等位基因。
(2)单倍体并非都不育。多倍体的配子中若含有偶数个染色体组，则其发育成的单倍体中含有同源染色体就可育。
(3)“可遗传”≠“可育”。三倍体无子西瓜、骡子、二倍体的单倍体等均表现为“不育”，但它们均属于可遗传变异。
考向一 辨析三种可遗传变异
可遗传变异类型的辨析
(1)图甲①～④的结果中哪些是由染色体变异引起的？它们分别属于哪类变异？能在光学显微镜下观察到的是哪几个？
提示 ①染色体片段缺失；②染色体片段易位；③基因突变；④染色体片段倒位。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。
(2)图乙、丙均发生了某些片段的交换，其交换对象分别是什么？它们分别属于哪类变异？
提示 图乙发生了非同源染色体间片段的交换，图丙发生的是同源染色体上的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”，后者属于交叉互换型基因重组。
归纳总结 利用三个“关于”区分三种变异
(1)关于“互换”：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“缺失或增加”：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；DNA分子上若干碱基对的缺失、增添(增加)，属于基因突变。
(3)关于变异的水平：基因突变、基因重组属于分子水平的变异，在光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变异，在光学显微镜下可以观察到。
1．下列有关生物变异的说法，正确的是( )
A．某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于染色体数目的变异
B．黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这种变异来源于基因突变
C．DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变
D．亲代与子代之间，子代与子代之间出现了各种差异，是因为受精过程中进行了基因重组
答案 C
解析 某生物体内某条染色体上多了几个或少了几个基因，这种变化属于染色体结构的变异，A错误；黄圆豌豆×绿皱豌豆→绿圆豌豆，这属于杂交育种，而杂交育种的原理是基因重组，B错误；DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定都是基因突变，如突变发生在没有遗传效应的DNA片段(基因以外的非编码序列)中，没有引起基因结构的改变，则不属于基因突变，C正确；亲代与子代之间，子代与子代之间出现了各种差异，是在产生配子的减数分裂过程中发生了基因重组，D错误。
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表示交叉互换，发生在减数分裂的四分体时期，图②表示易位，A错误；图③中的变异属于基因突变中的碱基对的缺失，B错误；图④中，若染色体3正常，染色体4则发生染色体结构变异中的缺失，若染色体4正常，染色体3则发生染色体结构变异中的重复，C正确；图中4种变异都是遗传物质的改变，都能够遗传，D错误。
考向二 染色体组及生物体倍性的判断
据图回答下列问题：
(1)甲、乙、丙、丁4个细胞中，染色体组的数目依次为________。
(2)蜜蜂中的雄蜂是由卵细胞直接发育形成的，则雄蜂是________倍体；卵细胞能发育成完整个体的原因是__________________________________________。
(3)如果含丙细胞的生物由受精卵发育而来，则该生物属于________倍体；如果其由配子直接发育而来，则其属于________倍体；无论哪种情况，该生物都是________(填“不可育”或“可育”)的，原因是______________________________________________。
提示 (1)1、2、3、2
(2)单 含有控制该生物生长、发育、繁殖等所需的全套遗传信息
(3)三 单 不可育 在减数分裂时联会紊乱，不能形成正常的配子
归纳总结
(1)三种方法确定染色体组数量
①染色体形态法
同一形态的染色体→有几条就有几组，如图中有4个染色体组。
②等位基因个数法
控制同一性状的等位基因→有几个就有几组，如AAabbb个体中有3个染色体组。
③公式法
染色体组数＝，如图中有4个染色体组。
(2)“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
3．下列是对a～h所示的生物体细胞图中各含有几个染色体组的叙述，正确的是( )
A．细胞中含有一个染色体组的是h图，该个体是单倍体
B．细胞中含有两个染色体组的是g、e图，该个体是二倍体
C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图，但该个体未必是三倍体
D．细胞中含有四个染色体组的是f、c图，该个体一定是四倍体
答案 C
解析 分析题图可知，a、b图含有三个染色体组，c、h图含有两个染色体组，e、f图含有四个染色体组，d、g图含有一个染色体组。确认单倍体、二倍体、多倍体必须先看发育起点——若由配子发育而来，无论含几个染色体组均属单倍体，若由受精卵发育而来，有几个染色体组即为几倍体。
4．下列对图中所示细胞所含染色体的相关叙述，正确的是( )
A．图a含有2个染色体组，图b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表示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，是单倍体
答案 C
解析 图a为有丝分裂后期，含有4个染色体组，图b含有3个染色体组，A项错误；如果图b生物是由配子发育而成的，则图b代表的生物是单倍体，如果图b生物是由受精卵发育而成的，则图b代表的生物是三倍体，B项错误；图c中含有2个染色体组，若是由受精卵发育而成的，则该细胞所代表的生物一定是二倍体，C项正确；图d中只含有1个染色体组，一定是单倍体，可能是由雄配子或雌配子发育而成的，D项错误。
1．单倍体育种
(1)原理：染色体(数目)变异。
(2)过程
(3)优点：明显缩短育种年限。
(4)缺点：技术复杂。
2．多倍体育种
(1)方法：用秋水仙素或低温处理。
(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。
(3)原理
(4)实例：三倍体无子西瓜的培育
①两次传粉
②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。
③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。
3．杂交育种
(1)原理：基因重组。
(2)过程
①培育杂合子品种
选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)。
②培育隐性纯合子品种
选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1F2→选出表现型符合要求的个体种植并推广。
③培育显性纯合子品种
a．植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，连续自交至不发生性状分离为止。
b．动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
(3)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。
(4)缺点：获得新品种的周期长。
4．诱变育种
(1)原理：基因突变。
(2)过程
(3)优点
①可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
②大幅度地改良某些性状。
(4)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。
(1)抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组可获得抗虫矮秆小麦( √ )
(2)通过花药离体培养可获得抗锈病高产小麦新品种( × )
(3)单倍体育种中，通过花药离体培养所得的植株均为纯合的二倍体( × )
(4)诱变育种可通过改变基因的结构达到育种目的( √ )
(5)用二倍体西瓜给四倍体西瓜授粉，则四倍体植株上会结出三倍体无子西瓜( × )
易错警示 有关育种的4点易错提醒
(1)诱变育种与杂交育种相比，前者能产生新基因，创造变异新类型，后者只是实现原有基因的重新组合。
(2)育种中“最简便”与“最快速”的差异。“最简便”着重于技术含量应为“易操作”，如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作。“最快速”则未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高。
(3)“单倍体育种”≠“花药离体培养”：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。
(4)单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，前者操作对象是幼苗期的单倍体植株；后者操作对象为萌发期的种子或幼苗期的正常植株。
考向一 分析单倍体育种与多倍体育种的应用
5．下图为某二倍体植物单倍体育种过程，下列叙述正确的是( )
A．①中发生了染色体数目变异
B．②一般采用花药离体培养的方法
C．③中秋水仙素抑制着丝点分裂
D．④中选到的植株中为纯合子
答案 B
解析 ①为杂交过程，产生的子代染色体数目没有改变，A错误；②为花药离体培养过程，可获得单倍体植株，B正确；③中秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，但是不抑制着丝点的分裂，C错误；④过程产生比例相等的4种纯合子，D错误。
6．某二倍体植株的体细胞中染色体数为24，基因型为AaBb。请据图完成下列问题：
(1)图中A所示的细胞分裂方式是______________。
(2)产生的花粉基因型有________种，由花粉发育成的单倍体有哪几种基因型？__________。
(3)若C处是指用秋水仙素处理，则个体①的体细胞中含染色体________________条，它是纯合子还是杂合子？______________。
(4)若该植物进行自花传粉，在形成的以个体②组成的群体中可能有几种基因型？__________________。
(5)若A表示水稻的高秆基因，a表示水稻的矮秆基因；B表示水稻的抗病基因，b表示水稻的不抗病基因，这两对基因按自由组合定律遗传。那么该水稻自花传粉的后代中，矮秆抗病的个体所占比例是____________，若要获得稳定遗传的矮秆抗病水稻，应让矮秆抗病的水稻进行自交，在自交的后代中纯种的矮秆抗病水稻所占比例为________。
(6)若要尽快获得纯种的矮秆抗病水稻，则应采用图中____________(填字母)过程进行育种，这种育种方法称为__________________。
答案 (1)减数分裂 (2)4 AB、Ab、aB、ab (3)24 纯合子 (4)9种 (5)
(6)A、B、C 单倍体育种
解析 植物产生花粉或卵细胞要经过减数分裂，由于该植株基因型为AaBb，所以能产生4种基因型花粉，将花粉经花药离体培养产生的单倍体也应该有4种基因型：AB、Ab、aB、ab。花粉中染色体数是体细胞的一半，即12条，经秋水仙素处理后的纯合子染色体数应该为24条，基因型为AaBb的个体自交，后代应该有9种基因型。矮秆抗病的个体基因型有两种：aaBB和aaBb，在后代中所占比例是(aaBB)＋(aaBb)＝。当矮秆抗病的水稻进行自交，纯合子(aaBB)是，自交后代中纯种矮秆抗病比例为，而杂合子(aaBb)是，自交的后代中纯种矮秆抗病比例为×＝，所以矮秆抗病的水稻进行自交，后代中矮秆抗病纯合子所占比例为＋＝。
考向二 分析诱变育种和杂交育种的应用
7．如图表示培育多种花色的某种植物的流程，下列叙述正确的是( )
A．培育粉红花N运用的遗传学原理是基因突变
B．用X射线照射深红花S的种子后即可获得粉红花M植株
C．白花N的自交后代不会发生性状分离，能稳定遗传
D．深红花S与白花N杂交，产生深红花植株的概率为
答案 C
解析 培育粉红花N运用的遗传学原理是染色体结构变异，A错误；由于基因突变具有不定向性，因此用X射线照射深红花S的种子后不一定能获得粉红花M植株，B错误；白花N为纯合子，能稳定遗传，其自交后代不会发生性状分离，C正确；深红花S与白花N杂交，产生深红花植株的概率为1，D错误。
8．小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序以及马铃薯品种间杂交育种程序，要求用遗传图解表示并加以简要说明(写出包括亲本在内的三代即可)。
答案 如图
(注：①A_B_、A_bb、aaB_、aabb表示F2出现的9种基因型和4种表现型；②写出F2的9种基因型和4种表现型即可)
解析 小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种，可采用杂交育种的方法；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种，可先采用杂交育种的方法获得黄肉、抗病品种，再用块茎进行无性繁殖，遗传图解见答案。
考向三 生物育种的综合判断
图中甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻新品种的过程，请分析：
(1)图中哪种途径为单倍体育种？这种方法为什么能缩短育种年限？
提示 图中①③⑤过程表示单倍体育种。采用花药离体培养获得的单倍体植株，经人工诱导染色体加倍后，植株细胞内每对染色体上的基因都是纯合的，自交后代不会发生性状分离，因此缩短了育种年限。
(2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理？应如何处理？
提示 图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子；⑥处常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍。
(3)④⑥的育种原理分别是什么？
提示 ④的育种原理为基因突变，⑥的育种原理为染色体变异。
(4)图中最简便及最难以达到育种目标的育种途径分别是哪个过程？
提示 图中最简便的育种途径为①②过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以达到育种目标的途径为④过程所示的诱变育种。
(5)杂交育种选育从F2开始的原因是什么？其实践过程中一定需要连续自交吗？为什么？
提示 因为从F2开始发生性状分离。不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在F2中出现该性状个体即可。
(6)在培育无子西瓜的过程中，为何用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖？三倍体西瓜为什么无种子？一颗种子都没有吗？
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。三倍体植株不能进行正常的减数分裂形成生殖细胞，因此，不能形成种子。但并非绝对一颗种子都没有，原因是在进行减数分裂时，有可能形成正常的卵细胞。
归纳总结 根据育种程序图识别育种名称和过程
(1)首先要识别图解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。这是识别各种育种方法的主要依据。
(2)根据以上分析可以判断：“亲本新品种”为杂交育种，“亲本新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗新品种”为诱变育种，“种子或幼苗新品种”为多倍体育种，“植物细胞新细胞愈伤组织胚状体人工种子―→新品种”为基因工程育种。
9．为提高产量，在生产中使用的玉米种子都是杂交种。现有长果穗(M)白粒(n)和短果穗(m)黄粒(N)两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒(MmNn)杂交种玉米的目的，请你完善下列两个品种间杂交育种方案：
方案一：长果穗白粒(Mmnn)和短果穗黄粒(mmNn)品种分别连续自交，___________________。
方案二：让长果穗白粒(Mmnn)和短果穗黄粒(mmNn)两玉米杂合子品种杂交，_____________。
方案三：请以遗传图解的形式表示并简要说明。
答案 方案一：分别选育出基因型为MMnn和mmNN的玉米植株，部分自交留种，部分杂交即可获得长果穗黄粒的杂交玉米
方案二：从子代中选择表现型为短果穗白粒的玉米留种，选择表现型为长果穗黄粒的玉米植株连续自交，再选育出基因型为MMNN的玉米留种，取一部分留种的玉米间相互杂交即可获得长果穗黄粒的杂交玉米
方案三：
10．在家兔中黑毛(B)对褐毛(b)是显性，短毛(E)对长毛(e)是显性，遵循基因的自由组合定律。现有纯合黑色短毛兔、褐色长毛兔、褐色短毛兔三个品种。请回答：
(1)设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案的简要程序：
第一步：让基因型为________的兔子和基因型为____________的异性兔子杂交，得到F1。
第二步：让F1____________________________，得到F2。
第三步：选出F2中表现型为黑色长毛兔的个体，让它们各自与表现型为________的异性兔杂交，分别观察每对兔子产生的子代，若后代足够多且____________，则该F2中的黑色长毛兔即为能稳定遗传的黑色长毛兔。
(2)该育种方案原理是____________________________。
(3)在上述方案的第三步是否能改为让F2中表现型为黑色长毛的雌雄兔子两两相互交配，若两只兔子所产生的子代均为黑色长毛，则这两只兔子就是能稳定遗传的黑色长毛兔？______(填“能”或“不能”)，原因是_____________________________。
答案 (1)BBEE bbee 雌雄个体相互交配 褐色长毛兔(或褐色短毛兔) 不出现性状分离 (2)基因重组 (3)不能 两只黑色长毛的雌雄兔子交配，所产生的子代均为黑色长毛，只能说明这两只黑色长毛兔中至少有一只能稳定遗传
解析 (1)要想获得基因型为BBee的黑色长毛兔，应选择黑色短毛兔(BBEE)和褐色长毛兔(bbee)作为亲本杂交，但是获得的F1全为杂合子，因此必须让F1个体之间相互交配，在F2中选择黑色长毛兔，然后再通过测交的方法选择出后代不发生性状分离的即可。(2)杂交育种的原理为基因重组。(3)黑色长毛兔的基因型为B_ee，让黑色长毛的雌雄兔子两两相互交配，若所产生的子代均为黑色长毛，只能说明这两只黑色长毛兔中至少有一只能稳定遗传，并不能确定这两只兔子就是能稳定遗传的黑色长毛兔。
1．实验原理
低温处理植物分生组织细胞→抑制纺锤体的形成→染色体不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。
2．实验步骤
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
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
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
洗去药液，防止解离过度
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
2．低温诱导植物染色体数目变化的实验与观察植物根尖分生组织细胞有丝分裂实验的操作步骤基本相同，但也有不同。
项目
低温诱导植物染色体数目的变化
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
培养
待洋葱长出1 cm左右不定根时放入冰箱低温室(4 ℃)诱导培养36 h
适宜温度下培养
固定
解离前用卡诺氏液进行固定，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次
不用固定
染色
用改良苯酚品红染液
用醋酸洋红液或龙胆紫溶液
问题探究
(1)本实验是否温度越低效果越显著？
提示 不是。必须为“适当低温”，以防止温度过低对根尖细胞造成伤害。
(2)观察时是否所有细胞中染色体均已加倍？
提示 不是。只有少部分细胞实现染色体加倍。
(3)待洋葱长出不定根时，为何要将整个装置放入冰箱内低温处理长达36 h?
提示 如果低温诱导洋葱根尖时间过短，细胞将无法完成一个完整的细胞周期，进而可能观察不到染色体数目加倍的细胞。
(4)卡诺氏液和解离液的作用一样吗？
提示 不一样。卡诺氏液是固定液的一种，用于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，不再代谢也不再变化。解离液的作用主要是溶解细胞间的连接物质，将组织中的细胞分散开来，便于观察，解离之后细胞死亡。
考向一 实验基础
11．用质量分数为2%的秋水仙素处理植物分生组织5～6 h，能够诱导细胞内染色体加倍。某生物小组为了探究用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖是否也能诱导细胞内染色体加倍进行了相关实验设计。下列关于该实验的叙述中，错误的是( )
A．本实验的假设是用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍
B．本实验可以在显微镜下观察和比较经过不同处理后根尖细胞内的染色体数目
C．本实验需要制作根尖细胞的临时装片，制作步骤是解离→漂洗→染色→制片
D．本实验可以看到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程
答案 D
解析 由于在装片制作过程中已经将细胞杀死，所以用显微镜观察时看不到一个细胞完整的染色体数目加倍的过程，故D项错误。
12．将洋葱(2n＝16)放在装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触水面。待洋葱长出约1 cm左右的不定根时，再将整个装置放入4 ℃环境下继续培养36 h，然后取根尖制作成临时装片在显微镜下观察。下列与此相关的叙述中，正确的是( )
A．卡诺氏液的作用是使洋葱根尖的组织细胞相互分离开来
B．显微镜视野中可以观察到16、32或64条染色体的细胞
C．显微镜视野中可以观察到四分体和同源染色体分离现象
D．4 ℃的低温通过抑制着丝点的分裂而使细胞染色体数目加倍
答案 B
解析 卡诺氏液的作用是固定细胞形态，解离液的作用是使组织细胞相互分离开来，A错误；由于低温诱导，有的细胞中染色体数目加倍，有的仍为正常二倍体，加倍后染色体数目为32条，或没有加倍的细胞中染色体数目在有丝分裂后期为32条，加倍后的染色体在有丝分裂后期为64条，而正常细胞染色体数目为16条，B正确；同源染色体联会形成四分体及同源染色体分离是减数第一次分裂的特征，有丝分裂没有此现象，C错误；低温抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，而不是抑制着丝点的分裂，染色体无法被拉向两极而保留在一个细胞中，从而使染色体数目加倍，D错误。
考向二 实验拓展
13．以下材料选自某同学所做实验的部分记录。
实验名称：低温诱导植物细胞染色体数目的变化。
实验步骤：
培养固定：将洋葱放在装满清水的广口瓶上，待根长出1 cm左右，剪取根尖0.5～1 cm，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养36 h，将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。
装片制作：解离→染色→漂洗→制片。
观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂图像，确认某个细胞染色体发生数目变化后，再用高倍镜观察。
实验结论：低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。
问题：(1)请将上述内容中错误之处予以改正。
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)低温诱导染色体数目加倍的原因是________________________________。如果要探究诱导染色体数目变化的最适温度，请写出简单的设计思路：_______________________。
答案 (1)①将整个培养装置放入冰箱的低温室内(4 ℃)
②解离→漂洗→染色→制片
③部分细胞染色体数目发生变化或者没有细胞发生染色体数目变化
(2)低温抑制纺锤体的形成 设置不同温度梯度的实验组，观察并比较实验结果
解析 (1)由于实验是低温诱导植物染色体数目的变化，所以在实验过程中，待洋葱长出约1 cm的不定根时，要将整个培养装置放入冰箱的低温室内(4 ℃)，诱导培养36 h；细胞有丝分裂装片制作过程为取材→解离→漂洗→染色→制片→观察，所以实验中将漂洗与染色颠倒了；细胞在低温下不会都发生变异，而且大多数细胞处于分裂间期，所以低温条件下根尖只有部分细胞染色体数目发生变化或者没有细胞发生染色体数目的变化。(2)低温诱导染色体数目加倍的原因是低温抑制纺锤体的形成，温度不同，诱导的效果也不一样；要探究诱导染色体数目变化的最适温度，需要设置不同温度梯度的实验组，观察并比较实验结果。
14．四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最适温度，设计了如下实验：
(1)实验材料及用具：大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精、质量分数为15%的盐酸、显微镜、改良苯酚品红染液等。
(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将培养皿分别放入－4 ℃、0 ℃、________、________、12 ℃的恒温箱中培养1 h。
③取大蒜随机均分成________组，分别放入5个培养皿中诱导培养36小时。
④分别取根尖0.5～1 cm，放入________中固定0.5～1 h，然后用________________冲洗2次。
⑤制作装片：解离→________→________→制片。
⑥低倍镜检测，统计每组视野中的染色体数目加倍率，并记录结果。
(3)实验结果：染色体数目加倍率最高的一组为最适温度。
(4)实验分析
①设置实验步骤②的目的是______________________________________________。
②除低温外，______________也可以诱导染色体数目加倍，原理是______________________。
答案 (2)②4 ℃ 8 ℃ ③5 ④卡诺氏液 体积分数为95%的酒精 ⑤漂洗 染色
(4)①将培养皿放在不同温度下恒温处理，是为了进行相互对照；恒温处理1 h是为了在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他温度干扰 ②秋水仙素 抑制纺锤体的形成
解析 本实验的目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最适温度，所以温度应设置为自变量，不同温度处理是为了进行相互对照，恒温处理1 h是为了在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中，以排除其他温度的干扰。但低温并不能使所有细胞染色体数目加倍，所以要统计加倍率来确定最适温度。
1．染色体结构改变的实质是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。
2．染色体组的准确表述是细胞中的一组非同源染色体，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。
3．单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
4．多倍体是指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。
5．能产生前所未有的新基因，创造变异新类型的育种方式是诱变育种。
6．能将两个或多个品种的优良性状集中到同一生物个体上的育种方式是杂交育种。
1．(2015·海南，21)关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是( )
A．基因突变都会导致染色体结构变异
B．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变
C．基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变
D．基因突变与染色体结构变异通常都能用光学显微镜观察
答案 C
解析 基因突变只是基因中个别碱基对的替换、增添或缺失，而染色体结构变异是染色体中某个片段的增加、缺失、倒位、易位，所以基因突变不会导致染色体结构变异，A错误；基因突变中若发生碱基对的替换，可能因为密码子的简并性，不会改变氨基酸的种类，进而表现型也不会改变，若突变个体之前为一个显性纯合子AA，突变成为Aa，个体的表现型也可能不改变，B错误；基因突变中无论是碱基对的替换、增添、缺失，都会引起基因中碱基序列发生改变，染色体结构变异中染色体某个片段的增加、缺失、倒位、易位的情况也会导致DNA中碱基序列发生改变，C正确；基因突变是染色体的某个位点上碱基对的改变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的，而染色体结构变异是可以用显微镜直接观察到的，D错误。
2．图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是( )
A．个体甲的变异对表现型无影响
B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常
C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1
D．个体乙染色体没有基因缺失，表现型无异常
答案 B
解析 个体甲的变异属于缺失基因“e”所在片段，可影响表现型，A项错误；个体乙发生的变异是倒位，减数分裂形成的四分体异常，B项正确；含缺失染色体的配子一般是不可育的，故其后代一般不发生性状分离，C项错误；个体乙染色体没有基因缺失，但发生倒位，表现型发生异常，D项错误。
3．(2017·江苏，19)一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa，其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。下列相关叙述正确的是( )
A．上图表示的过程发生在减数第一次分裂后期
B．自交后代会出现染色体数目变异的个体
C．该玉米单穗上的籽粒基因型相同
D．该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子
答案 B
解析 同源染色体的联会发生在减数第一次分裂的前期，A错误；由于异常联会，形成染色体数目异常的配子，自交后代会出现染色体数目变异的个体，B正确；经过减数分裂可以形成多种不同类型的配子，该玉米单穗上的籽粒基因型可能不同，C错误；由于减数分裂可形成杂合的配子，则该植株花药培养加倍后的个体可为杂合子，D错误。
4．(2018·天津，2)芦笋是雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株为XX；其幼茎可食用，雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是( )
A．形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导
B．幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C．雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D．与雄株甲不同，雄株丁培育过程中发生了基因重组
答案 C
解析 植物组织培养过程中，生长素与细胞分裂素用量的比例适中时，可促进愈伤组织的形成，A正确；由花粉培养形成幼苗利用的是植物组织培养技术，这一过程需要经过脱分化和再分化，B正确；雄株丁(XY)的亲本为乙、丙，乙、丙都是由花粉培育的幼苗经染色体加倍形成的，故雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XX、YY，C错误；植株乙、丙杂交产生植株丁的过程中发生了减数分裂，故会发生非同源染色体上的非等位基因自由组合的基因重组过程，D正确。
5．(2019·江苏，4)下列关于生物变异与育种的叙述，正确的是( )
A．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状变异
B．基因突变使DNA序列发生的变化，都能引起生物性状变异
C．弱小且高度不育的单倍体植株，进行加倍处理后可用于育种
D．多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数加倍，有利于育种
答案 C
解析 基因重组是生物变异的来源之一，可能会导致生物性状变异，A错误；因为密码子具有简并性以及基因的显隐性等，所以基因突变不一定导致生物性状发生改变，B错误；弱小且高度不育的单倍体植株经加倍处理后，其染色体数目加倍而成为可育的植株，可用于育种，C正确；多倍体植株染色体组数加倍，产生的配子数不变，D错误。
6．某自花且闭花受粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d，E、e)控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。请回答：
(1)自然状态下，该植物一般都是________合子。
(2)若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有_________和多害少利性这三个特点。
(3)若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中________抗病矮茎个体，再经连续自交等纯合化手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的______________。若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖，则理论上F2的表现型及其比例为_______________。
(4)若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有______________________________。请用遗传图解表示其过程(说明：选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例)。
答案 (1)纯 (2)不定向性、低频性 (3)选择 年限越长 高茎∶中茎∶矮茎＝1∶6∶9
(4)细胞的全能性、基因重组和染色体变异 如下图
解析 (1)由于该植物是自花且闭花受粉植物，所以在自然状态下一般都是纯合子。
(2)诱变育种时，用γ射线处理种子的原理是基因突变。由于基因突变具有不定向性、低频性和多害少利性等特点，所以需要处理大量种子。
(3)如果采用杂交育种的方式，将上述两个亲本杂交，得F1，在F1自交所得的F2中选出抗病矮茎个体(D_E_R_)，再通过连续自交及逐代淘汰的手段，最终获得能稳定遗传的抗病矮茎品种(DDEERR)。一般情况下，控制性状的基因数量越多，需进行的自交和筛选操作越多，因此其育种过程所需年限越长。若只考虑茎的高度，F1(DdEe)在自然状态下繁殖即自交后，F2中表现型及比例为9矮茎(9D_E_)∶6中茎(3D_ee、3ddE_)∶1高茎(1ddee)。
(4)若采用单倍体育种的方式获得所需品种，首先需将花药进行离体培养得到单倍体，继而使用秋水仙素对其进行处理使其染色体数目加倍，该过程涉及的原理有细胞的全能性、基因重组和染色体变异。其遗传图解见答案。
一、选择题
1．下列有关生物变异的说法，不正确的是( )
A．DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换，一定导致基因突变
B．基因重组是生物变异的重要来源，一般发生在有性生殖的过程中
C．多倍体育种可以打破物种间的生殖隔离，产生可育后代
D．染色体结构变异会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变
答案 A
解析 DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换不一定是基因突变，只有引起了基因结构的变化，才是基因突变，A项错误；基因重组一般发生在有性生殖的减数分裂过程中，B项正确；通过多倍体育种，可以打破物种间的生殖隔离，产生可育后代，如六倍体普通小麦和二倍体黑麦通过杂交和染色体加倍，可以培育出可育的八倍体小黑麦，C项正确；染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位，会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，D项正确。
2．下列关于染色体变异及其应用的叙述，正确的是( )
A．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异
B．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
C．用秋水仙素处理单倍体植株萌发的种子或幼苗，一定能获得纯合子
D．体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体是多倍体
答案 B
解析 染色体增加某一片段属于染色体结构变异，往往对生物体不利，A错误；三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，同源染色体联会紊乱，不能产生正常的生殖细胞，所以高度不育与同源染色体联会行为有关，B正确；用秋水仙素处理单倍体植株的幼苗，获得的植株不一定是纯合子，且单倍体植株不是由种子发育而来，而是由配子发育而来，C错误；含有三个或三个以上染色体组的个体不一定是多倍体。如果该生物体是由配子发育而来，则为单倍体；如果该生物体是由受精卵发育而来，则为多倍体，D错误。
3．下图为某二倍体动物细胞甲在有丝分裂和减数分裂过程中出现的三个细胞乙、丙、丁。下列有关叙述正确的是( )
A．图中乙细胞正在进行有丝分裂，不可能发生基因突变和基因重组
B．乙细胞的子细胞含有四个染色体组，丙细胞连续分裂后的子细胞具有一个染色体组
C．丙细胞正在发生染色体结构变异，丁细胞是染色体结构变异导致的异常联会
D．一个丙细胞能产生四种基因型不同的精子，丁细胞能产生两种基因型的精子
答案 D
解析 乙细胞含有同源染色体，呈现的特点是着丝点分裂，染色体移向细胞两极，处于有丝分裂后期，可能发生基因突变，但不能发生基因重组，A错误；乙细胞含有四个染色体组，其分裂产生的子细胞含有两个染色体组。丙细胞呈现的特点是同源染色体排列在赤道板上，处于减数第一次分裂中期，连续分裂后的子细胞(精细胞或卵细胞或极体)具有一个染色体组，B错误；丙细胞中发生的同源染色体的交叉互换可导致染色单体上的基因重组。丁细胞中的“十字结构”的出现，是由于非同源染色体上出现的同源区段发生了联会现象，该种变异属于染色体结构变异导致的异常联会，C错误；一个丙细胞，因发生了同源染色体的交叉互换而导致其能产生四种基因型不同的精子，丁细胞因染色体结构变异导致联会出现异常，能产生两种基因型的精子(HAa、hBb或HhAB、ab)，D正确。
4.如图为某动物细胞分裂的示意图，据图判断该细胞( )
A．只分裂形成1种卵细胞
B．含有3对同源染色体
C．含有3个染色体组
D．一定发生过基因突变
答案 A
解析 由于该图中的细胞质分配不均等，有姐妹染色单体分离，故属于次级卵母细胞，处于减数第二次分裂后期，细胞分裂结束后，产生一个卵细胞和一个极体，A正确；同源染色体已在减数第一次分裂时分配到不同的细胞中，故题图细胞中没有同源染色体，B错误；细胞中含有2个染色体组，C错误；图中染色单体分离形成的子染色体上含有G、g基因，既可能是基因突变产生的，也可能是减数第一次分裂中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换形成的，D错误。
5．在家蚕的饲养中，人们常利用辐射的方法，诱发家蚕常染色体上的卵色基因转移到性染色体上，这样就可在未孵化时区分出雌雄，及早淘汰雌蚕，提高蚕丝的产量和质量。下列关于该方法叙述错误的是( )
A．该变异可引起基因结构的改变
B．该变异是染色体结构变异中的易位
C．该变异发生时定会发生染色体的断裂和重新连接
D．该变异类型会导致染色体上的基因座位发生改变
答案 A
解析 常染色体和性染色体属于非同源染色体，而非同源染色体之间发生片段的交换属于染色体结构变异中的易位，不会引起基因结构的改变，A错误、B正确；易位是非同源染色体之间发生片段的交换，发生时一定会发生染色体的断裂和重新连接，C正确；易位会导致染色体上的基因座位发生改变，D正确。
6．图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法正确的是( )
A．③为多倍体，通常茎秆粗壮、子粒较大
B．④为单倍体，通常茎秆弱小、子粒较小
C．若①和②杂交，后代基因型的比例为1∶5∶5∶1
D．①②③④细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体
答案 C
解析 如果①②③是由受精卵发育而成的个体中的正常细胞，则①②③④细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体，如果①②③是由配子发育而来的，则不成立。③含3个染色体组，减数分裂过程中联会紊乱，不能产生正常配子，不能结出子粒，A、D错误；④为单倍体，通常茎秆弱小、高度不育，所以没有子粒，B错误；①(AAaa)经减数分裂可产生3种配子，其基因型及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，②(Aa)经减数分裂可产生2种配子，其基因型及比例为A∶a＝1∶1，因此，它们杂交所得后代的基因型及比例为AAA∶AAa∶Aaa∶aaa＝1∶5∶5∶1，C正确。
7．下列关于单倍体、二倍体及染色体组的表述，正确的是( )
A．单倍体生物体的体细胞中都没有同源染色体
B．21三体综合征患者的体细胞中有三个染色体组
C．人的初级卵母细胞中的一个染色体组中可能存在等位基因
D．用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖后，芽尖的细胞中都含有4个染色体组
答案 C
解析 同源四倍体的单倍体中含有两个染色体组，有同源染色体，A错误；21三体综合征患者的第21号染色体为三条，并不是三倍体，B错误；人的初级卵母细胞中的一个染色体组中由于在复制时可能出现基因突变或在减数第一次分裂前期发生交叉互换，从而出现等位基因，C正确；多倍体的获得通常是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使其染色体加倍，用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗的芽尖后，芽尖细胞中染色体数目不一定都加倍，D错误。
8．油菜中基因G和g控制菜籽的芥酸含量，而芥酸会降低菜籽油的品质。研究人员拟利用高芥酸油菜品种(gg)和水稻抗病基因R培育低芥酸抗病油菜新品种(GGRR)，育种过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．若要缩短育种年限，在过程②后可进行单倍体育种
B．过程①与过程②操作顺序互换，对育种结果没有影响
C．过程①诱发基因突变，其优点是提高基因突变的频率
D．过程②的原理是基因重组，可克服远缘杂交不亲和的障碍
答案 B
解析 单倍体育种能明显缩短育种年限，因此若要缩短育种年限，在过程②后可进行单倍体育种，A正确；若先导入基因R再人工诱变，这样可能会导致基因R发生突变，进而影响育种结果，B错误；过程①诱发基因突变，其优点是提高基因突变的频率，C正确；过程②采用的是基因工程技术，其原理是基因重组，可以克服物种远缘杂交不亲和的障碍，D正确。
9．水稻的高秆、矮秆分别由A和a控制，抗病和不抗病分别由B和b控制。现有基因型为aabb与AABB的水稻品种，下图为不同的育种方法培育矮秆抗病植株的过程，下列有关叙述正确的是( )
A．杂交育种包括过程①③，其原理是基因突变和基因重组
B．人工诱变育种为过程②，B可能来自b的基因突变
C．单倍体育种包括过程①④⑤，过程⑤常用花药离体培养法
D．多倍体育种包括过程①⑥⑦，原理是染色体结构和数目变异
答案 B
解析 过程①③为杂交育种，其原理是基因重组，A项错误；过程②为人工诱变育种，将aabb人工诱变可获得aaBB，b变成B的方式为基因突变，B项正确；过程①④⑤为单倍体育种，F1产生的配子经花药离体培养(④)得到单倍体，单倍体经秋水仙素处理(⑤)使染色体加倍，选育得到aaBB，C项错误；过程①⑥⑦为多倍体育种，可获得多倍体aaaaBBBB，多倍体育种的原理是染色体数目变异，D项错误。
10．(2019·威海模拟)利用基因型为Aa的二倍体植株培育三倍体幼苗，其途径如图所示。下列叙述正确的是( )
A．①过程需要秋水仙素处理，并在有丝分裂后期发挥作用
B．②过程为单倍体育种，能明显缩短育种期限
C．两条育种途径依据的生物学原理都主要是基因突变和染色体变异
D．两条育种途径中，只有通过途径一才能获得基因型为AAA的三倍体幼苗
答案 D
解析 ①过程是人工诱导染色体数目加倍，该过程需要秋水仙素处理，而秋水仙素的作用原理是抑制纺锤体的形成，在有丝分裂前期发挥作用，A错误；②过程是花药离体培养，属于单倍体育种的步骤之一，B错误；图中途径一为多倍体育种，途径二为植物体细胞杂交育种，两条育种途径的原理都是染色体变异，C错误；途径一得到的三倍体的基因型为AAA、AAa、Aaa或aaa，途径二得到的三倍体的基因型为AAa或Aaa，D正确。
11．(2019·四川成都石室中学高三入学考)某人患有染色体异常病，经染色体组型分析发现，其染色体组成为44＋XXY，该患者的亲代在形成配子时，有可能发生( )
①初级精母细胞分裂后期，两条性染色体移向一极
②次级精母细胞分裂后期，两条性染色体移向一极
③初级卵母细胞分裂后期，两条性染色体移向一极
④次级卵母细胞分裂后期，两条性染色体移向一极
A．①② B．①②③④
C．①③④ D．②③④
答案 C
解析 患者的染色体组成为44＋XXY，比正常人多了一条X染色体，由此可推出该患者可能由异常卵细胞XX与正常精子Y形成的受精卵发育而来，也可能由正常卵细胞X与异常精子XY形成的受精卵发育而来。异常精子XY的产生，是父亲的初级精母细胞在减数第一次分裂后期，X和Y这两条同源染色体没有分离而移向细胞的同一极形成的，①正确、②错误；异常卵细胞XX的产生，可能为母亲的初级卵母细胞在减数第一次分裂后期同源染色体XX未分离，也可能是次级卵母细胞在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后形成的两条X染色体没有分开而移向细胞的同一极形成的，③④正确。综上所述，C正确。
二、非选择题
12．果蝇的正常眼基因(E)对无眼基因(e)为显性，位于第4号染色体上。第4号染色体多一条或少一条(如下图)的个体可以生活，而且能够繁殖。分析回答下列问题：
(1)染色体数目正常的无眼果蝇与纯种正常眼果蝇杂交，F1自交所得F2果蝇的表现型及比例为________________________________________________________________________。
(2)染色体数目正常的无眼果蝇与第4号染色体单体的正常眼果蝇杂交，子代基因型及比例为______________________________________________________。
(3)为探究某第4号染色体三体正常眼果蝇的基因型，可让其与染色体数目正常的无眼果蝇杂交，统计子代的表现型及比例。
①若子代全为正常眼，则该果蝇的基因型为________。
②若子代______________________________________，则该果蝇的基因型为________。
③若子代______________________________________，则该果蝇的基因型为________。
答案 (1)正常眼∶无眼＝3∶1 (2)Ee∶e＝1∶1
(3)①EEE ②正常眼∶无眼＝5∶1 EEe ③正常眼∶无眼＝1∶1 Eee
解析 (1)染色体数目正常的无眼果蝇与正常眼纯种果蝇杂交，F1基因型为Ee，F1自交后代出现性状分离，所得F2果蝇的表现型及比例为正常眼∶无眼＝3∶1。
(2)染色体数目正常的无眼果蝇只产生一种配子e，第4号染色体单体的正常眼果蝇能产生含有第4号染色体和不含第4号染色体的两种比例相等的配子，因此子代基因型及比例为Ee∶e＝1∶1。
(3)第4号染色体三体正常眼果蝇的基因型有三种情况，分别是EEE、EEe或Eee。染色体数目正常的无眼果蝇只产生一种配子e。第4号染色体三体正常眼果蝇的基因型、产生的配子类型及比例，与染色体数目正常无眼果蝇杂交后，子代基因型及比例、子代表现型及比例如下表：
第4号染色体三体正常眼果蝇
子代
基因型
配子类型及比例
基因型及比例
表现型及比例
EEE
1E∶1EE
1Ee∶1EEe
全为正常眼
EEe
2E∶2Ee∶1EE∶1e
2Ee∶2Eee∶1EEe∶1ee
正常眼∶无眼＝5∶1
Eee
1E∶2Ee∶1ee∶2e
1Ee∶2Eee∶1eee∶2ee
正常眼∶无眼＝1∶1
13.某二倍体植物的红花(A)对白花(a)为显性，高茎(B)对矮茎(b)为显性，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。为培育红花矮茎新品种，用甲、乙、丙三种基因型不同的红花高茎植株分别与白花矮茎植株杂交，F1植株均为红花高茎。用F1植株随机交配，F2植株的表现型及比例均为红花高茎∶红花矮茎∶白花高茎∶白花矮茎＝9∶1∶1∶1。请回答下列问题：
(1)培育红花矮茎新品种所利用的育种方法是杂交育种。分析F1植株均为红花高茎的原因，可能是某些基因型的植株在开花前死亡，死亡个体的基因型包括____________________。若用F1植株和白花矮茎植株杂交，其子代的表现型及比例为____________________。
(2)若用乙的单倍体植株能培育出红花矮茎新品种，则乙的基因型是________。培育单倍体植株常采用的方法是__________________。由于该单倍体植株高度不育，若要得到可育的红花矮茎新品种，应在________________(时期)用秋水仙素进行诱导处理。
答案 (1)Aabb和aaBb 红花高茎∶白花矮茎＝1∶1 (2)AABb 花药离体培养 有丝分裂前期
解析 (1)F1植株随机交配，得F2植株的表现型均为9∶1∶1∶1，与9∶3∶3∶1对比分析，可能是基因型为Aabb和aaBb的植株，在开花前死亡，这样存活个体中含有一种显性基因的只能是纯合子。F1(AaBb)与白花矮茎植株(aabb)杂交，后代的基因型及表现型比例是1AaBb(红花高茎)∶1aabb(白花矮茎)∶1Aabb(致死)∶1aaBb(致死)。(2)若用乙(基因型为A_B_)的单倍体植株能培养出红花矮茎(基因型为AAbb)植株，且乙与aabb杂交，F1只有红花高茎(AaBb)，则乙的基因型是AABb。用花药离体培养方法获得单倍体植株，秋水仙素的作用机理是抑制纺锤体的形成，而纺锤体是在细胞分裂前期形成的，故应在有丝分裂前期处理单倍体幼苗。
14．(2019·四川攀枝花十二中第二次月考)100年来，果蝇作为经典模式生物在遗传研究中备受重视。如图为果蝇正常体细胞和几种异常体细胞染色体组成图。请据图回答问题：
用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)作为亲本杂交，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 实验步骤：M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，观察子代的表现型 结果预测：Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇 Ⅱ.子代全部为白眼 Ⅲ.无子代产生
解析 红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，正常情况下F1果蝇的基因型应为XRXr(红眼雌果蝇)和XRY(红眼雄果蝇)，如果M果蝇是由环境引起的，其基因型应为XRY；如果M是由亲代果蝇发生基因突变造成的，其基因型应为XrY；如果是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离产生了一个不含性染色体的卵细胞造成的，则M的基因型应为XrO。可以用M果蝇与正常白眼雌果蝇(XrXr)进行杂交，观察子代表现型来判断。Ⅰ.若是由环境引起的：XRY×XrXr，子代的表现型应是红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1；Ⅱ.若是基因突变造成的：XrY×XrXr，子代的表现型应是全为白眼；Ⅲ.若是亲代雌果蝇减数分裂时X染色体不分离造成的：M果蝇(XrO)应该是雄性不育个体，它和白眼雌果蝇杂交无后代。
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