2022高三统考生物人教版一轮参考跟踪练：第7单元　第22讲 染色体变异与生物育种

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第22讲 染色体变异与生物育种
‖A级·基础练‖
一、选择题
1．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
解析：选C 同源四倍体的单倍体中含有两个染色体组，有同源染色体；21三体综合征患者的21号染色体为三条，并不是三倍体；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；多倍体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，用秋水仙素处理的芽尖细胞中染色体数目不一定均加倍。
2．若一条染色体发生结构变异，则位于该染色体上的基因M不可能出现的情况是( )
A．缺失
B．变为基因m
C．重复出现
D．置换到该染色体的另一位置
解析：选B 缺失是一条正常染色体断裂后丢失某一片段引起的变异，这种染色体结构变异可能导致基因M的丢失；一条染色体上的基因M变为基因m属于基因突变，不属于染色体结构的变异；重复是指染色体增加某一片段引起的变异，结果可能有一段重复基因，此种变异可引起基因M的重复出现；倒位是指染色体中某一片段颠倒180度后重新结合到原部位引起的变异，此种情况基因M并不丢失，只是置换到该染色体的另一位置。
3．(2019届安徽皖南八校联考)下列有关生物变异和育种的叙述，正确的是( )
A．单倍体育种的目的是获得茎秆粗壮、营养丰富的植株
B．杂交育种可将优良性状从一个物种转移到另一个物种
C．诱变育种能定向改变生物的性状，获得人们所需的品种
D．秋水仙素在单倍体育种和多倍体育种过程中的作用相同
解析：选D 单倍体植株往往瘦小且高度不育，而多倍体植株的茎秆粗壮、营养丰富，A错误；杂交育种只能在同种生物间进行，不能突破物种间的界限，B错误；由于基因突变具有多方向性，会产生多种基因，诱变育种会产生不同的性状，但不一定是人们所需的，C错误；秋水仙素作用于细胞分裂的前期，能抑制纺锤体的形成，在单倍体育种和多倍体育种过程中的作用相同，D正确。
4．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
解析：选A 秋水仙素可诱导细胞中染色体数目加倍，其上的基因也应“加倍”，不会出现一个“a”的情况。
5．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
解析：选D 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。
6．用EMS(甲基磺酸乙酯)处理萌发的纯合非甜(SS)玉米种子，种植并让成熟植株自交，发现自交子代中出现了极少量的甜玉米(ss)。EMS诱发基因突变的作用机理如下图所示。下列分析错误的是( )
A．该事例可体现基因突变的低频性
B．与S基因相比，s中(A＋T)/(G＋C)的值增大
C．植株自交后代中出现ss是基因重组的结果
D．诱变育种能提高基因突变的频率和加速育种进程
解析：选C 用EMS处理纯合非甜(SS)玉米种子，种植并让成熟植株自交，子代中出现了极少量的甜玉米(ss)，由此可推知基因突变具有低频性的特点，A正确；根据EMS诱发基因突变的作用机理可知，G—C突变为了A—T，与S基因相比，s中(A＋T)/(G＋C)的值增大，B正确；植株自交后代中出现ss是等位基因分离的结果，不是基因重组，C错误；诱变育种能提高基因突变的频率和加速育种的进程，D正确。
二、非选择题
7．科学工作者在研究不同浓度的秋水仙素对科优527和博Ⅱ优128两种水稻品种染色体加倍的影响时得到的数据如下表。请回答下列问题：
(1)该实验的自变量为____________________________；实验选择芽作为处理对象的原因是______________________________________。
(2)利用秋水仙素处理或用药物破坏水稻芽尖生长点细胞中的高尔基体都可以使细胞内染色体数目加倍，但二者的原理不同，前者是不能形成纺锤体，后者是____________________。
(3)分析表中数据可知，对于同一品种水稻来说，秋水仙素浓度与芽成活率、染色体加倍比率的关系为__________________________________________；同一浓度的秋水仙素对不同品种水稻染色体加倍比率的影响不同，原因可能是不同品种水稻对秋水仙素反应的________不同。
解析：(1)根据题干分析可知，该实验的自变量是秋水仙素的浓度和水稻的品种；秋水仙素的作用机理是抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成，进而导致染色体数目加倍。由于芽尖生长点细胞分裂旺盛，易发生变异，所以该实验选择芽作为处理对象更容易获得染色体数目加倍的细胞。(2)高尔基体与植物细胞分裂末期细胞壁的形成有关，因此用药物破坏水稻芽尖生长点细胞中的高尔基体会导致子细胞壁不能形成，进而导致细胞中染色体数目加倍。(3)根据表格数据分析，对于同一品种水稻来说，随着秋水仙素浓度的增加，芽成活率逐渐降低，染色体加倍株数和比率逐渐增大。同一浓度的秋水仙素对不同品种水稻染色体加倍比率的影响不同，说明不同品种水稻对秋水仙素反应的敏感程度不同。
答案：(1)秋水仙素的浓度和水稻的品种 芽尖生长点细胞分裂旺盛，易发生变异 (2)抑制细胞壁形成 (3)随着秋水仙素浓度的增大，芽成活率降低，染色体加倍比率增大 敏感程度
8．下图表示由甲、乙两种植物逐步培育出戊植株的过程，请据图回答下列问题：
(1)通过Ⅰ过程培育出丙种植物的方法有以下两种：
方法一：将甲、乙两种植物杂交得到基因型为________的植株，并在________期用________________(化学物质)处理，从而获得基因型为bbDD的丙种植物。
方法二：先取甲、乙两种植物的_____________，利用____________处理，获得具有活力的_____________；然后用________________方法诱导融合、筛选出基因型为____________的杂种细胞；接下来将该杂种细胞通过__________技术培育出基因型为bbDD的丙种植物，此种育种方法的优点是___________________。
(2)由丙种植物经Ⅱ过程培育成丁植株，发生的变异属于__________________；将丁植株经Ⅲ培育成戊植株的过程，在育种上称为_________________。
(3)若B基因控制着植株的高产，D基因决定着植株的抗病性。如何利用戊植株(该植株为两性花)，采用简便的方法培育出高产抗病的新品种(不考虑同源染色体的交叉互换)？请画图作答并简要说明。
解析：(1)分析图示并结合题意可知，方法一为多倍体育种，其过程为：甲(bb)、乙(DD)两种植物杂交得到基因型为bD的植株；因基因型为bD的植株不育，因此需要在幼苗期用秋水仙素处理，使其细胞中的染色体数目加倍，从而获得基因型为bbDD的丙种植物。方法二是利用植物体细胞杂交技术培育新品种，其过程是：先取甲、乙两种植物的体细胞，用纤维素酶和果胶酶处理，去除细胞壁，获得有活力的原生质体，再用物理或化学方法诱导原生质体融合，筛选出基因型为bbDD的杂种细胞；将该杂种细胞通过植物组织培养技术，培育出基因型为bbDD的丙种植物；此种育种方法的优点是克服了不同物种之间远缘杂交不亲和的障碍。(2)题图显示，由丙种植物经Ⅱ过程培育成丁植株的过程中，b和D基因所在的两条非同源染色体发生了易位，所以该变异属于染色体结构的变异(染色体易位)。将丁植株经Ⅲ培育成戊植株的过程中发生了基因突变，该育种方法为诱变育种。(3)利用戊植株(该植株为两性花)培育出高产抗病的新品种，所采用的简便育种方案就是让戊植株自交，其遗传图解及简要说明如下：
从子代中选出高产抗病的植株，不断自交选育，直到不再发生性状分离为止，即可培育出基因型为的高产抗病的新品种。
答案：(1)bD 幼苗 秋水仙素 体细胞 纤维素酶和果胶酶 原生质体 物理或化学 bbDD 植物组织培养 克服了不同物种之间远缘杂交不亲和的障碍 (2)染色体结构的变异(染色体易位) 诱变育种 (3)如图所示：
从子代中选出高产抗病的植株，不断自交选育，直到不再发生性状分离为止，即可培育出基因型为的高产抗病的新品种。
‖B级·提升练‖
一、选择题
1．(2019年江苏卷)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
解析：选C 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。
2．如图为果蝇体内某个细胞的示意图，下列相关叙述正确的是( )
A．图中的染色体1、5、3、7、8可组成一个染色体组
B．图中标注的三对基因的遗传符合自由组合定律
C．含有基因B、D的染色体片段发生交换属于染色体结构变异
D．若该细胞分裂后产生了一个AbdXX的配子，则一定是减数第一次分裂异常
解析：选C 图中的染色体1、5、3、7或1、5、3、8可组成一个染色体组，A错误；图中标注的位于1、2两条同源染色体上的两对基因A、a与B、b的遗传不符合基因的自由组合定律，B错误；含有基因B、D的两条非同源染色体片段发生交换属于染色体结构变异中的易位，C正确；若该细胞分裂后产生了一个AbdXX的配子，则可能是减数第一次分裂异常，也可能是减数第二次分裂异常，D错误。
3．研究发现，某二倍体动物有两种性别：性染色体组成为XX的是雌雄同体(2N)，XO(缺少Y染色体)为雄体(2N－1)，二者均能正常产生配子。下列推断正确的是( )
A．雄体为该物种的单倍体
B．雄体是由未受精的卵细胞直接发育而来的
C．XO个体只产生雄配子，且雄配子间的染色体数目不同
D．XX个体只产生雌配子，且雌配子间的染色体数目相同
解析：选C 单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，而雄体的体细胞中的染色体数目只是较正常的雌雄同体少了一条，所以雄体不是该物种的单倍体；雄体不是由未受精的卵细胞直接发育而来的，因为未受精的卵细胞含有N条染色体，而雄体的体细胞中含有(2N－1)条染色体；XO个体为雄体，只产生两种雄配子，一种含有N条染色体，另一种含有(N－1)条染色体；XX个体是雌雄同体，既能产生雌配子，也能产生雄配子，且雌配子间或雄配子间的染色体数目相同。
4．我国科学家合成了4条酿酒酵母染色体，合成的染色体删除了研究者认为无用的DNA，加入了人工接头，总体长度比天然染色体缩减8%，为染色体疾病、癌症和衰老等提供研究与治疗模型，下列说法错误的是( )
A．合成人工染色体需要氨基酸和脱氧核苷酸作为原料
B．通过荧光标记染色体上基因可以知道基因在染色体的位置
C．若染色体上的DNA某处发生了个别碱基对增添则一定发生了基因突变
D．酿酒酵母可能会发生基因突变、基因重组和染色体变异
解析：选C 染色体的主要成分是DNA和蛋白质，而合成DNA和蛋白质的原料分别是氨基酸和脱氧核苷酸，因此合成人工染色体需要氨基酸和脱氧核苷酸作为原料；通过荧光标记染色体上的基因，通过荧光显示，可以知道基因在染色体的位置；染色体上的DNA某处发生了个别碱基对增添，如果发生的位置在基因与基因之间的区域，而没有引起基因结构的改变，则不属于基因突变；酿酒酵母属于真核生物，能进行有性生殖，可能会发生基因突变、基因重组和染色体变异。
5．波尔山羊(2N＝60)胚胎期某细胞发生了异常分裂如图所示(未绘出的染色体均正常)，其中A为原癌基因，a为A的突变基因。下列说法正确的是( )
A．该分裂过程中形成30个四分体
B．分裂产生Aa或aa子细胞的概率均为1/2
C．子细胞Aa与aa在相同且适宜条件下细胞周期可能不同
D．染色体异常分离与纺锤体无关
解析：选C 减数分裂的特点是同源染色体联会，形成四分体，该图中胚胎期细胞发生有丝分裂过程，不会形成四分体；由于染色体的丢失是随机的，所以分裂产生Aa或aa子细胞的概率不一定均为1/2；由于原癌基因A可控制细胞的正常分裂进程，因此子细胞Aa与aa在相同且适宜条件下细胞周期可能不同；由于染色体是由纺锤丝牵引而移向两极的，因此染色体异常分离可能与纺锤体有关。
6．(2019届安徽六校第一次联考)科学家用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种，方法如图。下列叙述正确的是( )
A．过程甲产生的F1有四种表现型
B．该育种方法选育的优良品种不可育
C．过程乙没有涉及花药离体培养
D．该育种方法可以明显缩短育种年限
解析：选D 过程甲产生的子一代的基因型为DdTt，表现为高秆抗锈病，只有一种表现型，A错误；该育种方法为单倍体育种，过程乙经过了花药离体培养和秋水仙素处理后，获得的优良品种是可育的，且肯定是纯合子，B、C错误；单倍体育种可以明显缩短育种年限，D正确。
二、非选择题
7．(2019届徐州模拟)玉米(2N＝20)是一种雌雄同株的植物，是重要的粮食作物之一。请回答下列问题：
(1)测定玉米基因组DNA序列，需测定________条DNA上碱基序列。
(2)某品种玉米2号染色体上的基因S在编码蛋白质时，控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图2所示，已知起始密码子为AUG，基因S发生转录时模板链是________链。若基因S中箭头所指碱基对G/C缺失，则该处对应的密码子将改变为________。
(3)玉米花序的正常和异常是由一对等位基因控制的相对性状。某显性植株X自交，F1表现为：正常花序∶异常花序＝1∶1。取F1正常花序植株的花粉进行离体培养，获得的幼苗用秋水仙素处理后都是异常花序植株。由此推测________是显性性状，植株X自交的子代性状分离比为1∶1的原因是____________________________________________。
(4)玉米的易倒伏(H)对抗倒伏(h)为显性，抗病(R)对易感病(r)为显性，两对基因分别位于两对同源染色体上。图1表示利用品种甲(HHRR)和乙(hhrr)通过三种育种方法(Ⅰ～Ⅲ)培育优良品种(hhRR)的过程。
①方法Ⅰ、Ⅱ的育种原理分别是____________________，三种方法中难以获得优良品种(hhRR)的是方法______，原因是____________________________。
②方法Ⅱ中HhRr自交获得F2，假设只保留F2中抗倒伏抗病植株的雄蕊(其他雄蕊全部去除)，所有植株雌蕊全部保留且都能成功受粉和发育，则所得F3中能稳定遗传的抗倒伏抗病植株占________。
解析：(1)由于玉米是雌雄同体植株，所以要测定玉米基因组DNA序列，只需要测定玉米的一个染色体组的10条染色体的DNA序列。(2)起始密码子为AUG或GUG，则转录起始密码子对应模板链上碱基是TAC或CAC，分析基因S中的a链和b链，TAC位于b链，因此转录的模板链是b链；基因S的b链中箭头所指碱基对G/C缺失，转录形成的mRNA该处顺延一个碱基，密码子变成GUU。 (3)根据题意可知，玉米花序的正常和异常是由一对等位基因控制的相对性状。某显性植株X自交，F1表现为正常花序∶异常花序＝1∶1，说明显性植株X为杂合子；取F1正常花序植株的花粉进行离体培养，获得的幼苗用秋水仙素处理后都是异常花序植株(隐性个体)，说明显性基因的花粉致死。由此推断花序正常是显性性状，植株X自交的子代性状分离比为1∶1的原因是含有正常花序(显性)基因的花粉不育，而含有异常花序(隐性)基因的花粉可育。(4)①方法Ⅰ是单倍体育种，其原理是染色体变异；方法Ⅱ是杂交育种，其原理是基因重组；方法Ⅲ是诱变育种，由于基因突变是不定向的而且频率很低，因此运用方法Ⅲ更难获得优良品种(hhRR)。②据题意可知，F2抗倒伏抗病植株的基因型及比例是hhRR∶hhRr＝1∶2，产生的配子的基因型及比例是hR∶hr＝2∶1，F2中其他能产生hR配子的个体的基因型及比例为4/16HhRr、2/16HhRR、1/16hhRR、2/16hhRr，这四种基因型的个体产生hR配子的概率之和为(4/16×1/4)＋(2/16×1/2)＋1/16＋(2/16×1/2)＝1/4，只有抗倒伏抗病植株产生的雄配子(hR)与其他个体产生的基因型为hR的雌配子随机结合，才会产生稳定遗传的抗倒伏抗病植株，因此F3中能稳定遗传的抗倒伏抗病植株占2/3×1/4＝1/6。
答案：(1)10 (2)b GUU (3)正常花序 含有正常花序(显性)基因的花粉不育，而含有异常花序(隐性)基因的花粉可育 (4)①染色体变异、基因重组 Ⅲ 基因突变是不定向的而且频率很低 ②1/6
8．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正常眼纯种果蝇杂交，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________。
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、子代基因型及比例、子代表现型及比例如下表：
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
品种
浓度(%)
处理芽
数(个)
芽成活
率(%)
染色体加
倍株数(株)
染色体加
倍比率(%)
科优
527
0.01
200
71
1
0.71
0.02
67
3
2.34
0.03
65
7
5.93
博Ⅱ优
128
0．01
200
67
6
4.72
0．02
64
9
7.37
0．03
61
15
13.16
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