2020年高考生物一轮复习讲义：必修2 第七单元 第23讲 生物变异在育种上的应用 第一课时

第23讲　染色体变异与育种

[考纲明细]　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

第一课时　染色体变异

课前自主检测

判断正误并找到课本原话

1．染色体变异在光学显微镜下是无法直接观察到的。(P85—正文)(×)

2．人类许多遗传病是由染色体结构改变引起的。例如，猫叫综合征是人的第5号染色体缺失引起的遗传病。(P85—正文)(√)

3．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、变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。(P86—正文)(√)

4．多倍体植株常常是茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质含量都有所增加。(P87—正文)(√)

5．被子植物中，约有33%的物种是多倍体。(P87—相关信息)(√)

6．秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱。(P87—相关信息)(√)

7．体细胞中含有两个染色体组的个体叫做二倍体。(P87—正文)(×)

8．体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，叫做单倍体。(P87—正文)(√)

9．剪取诱导处理的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，以固定细胞的形态。(P88—实验)(√)

10．秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极。(P87—正文)(√)

真题重组　判断正误

(1)(2015·海南高考)基因突变与染色体结构变异都可导致碱基序列的改变。(√)

(2)(2014·四川高考)秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍。(×)

(3)(2014·江苏高考)染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。(×)

(4)(2014·江苏高考)染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异。(×)

知识自主梳理

一、染色体结构变异

1．类型

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。

二、染色体数目的变异

1．类型

(1)细胞内个别染色体的增加或减少，如21三体综合征。

(2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，如多倍体、单倍体。

2．染色体组

(1)概念：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，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。

(2)组成：如图为一雄果蝇的染色体组成，其染色体组可表示为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。

a．从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。

[特别提醒]

1．易位与交叉互换。易位发生于非同源染色体之间，属于染色体结构变异；交叉互换发生于同源染色体非姐妹染色单体之间，属于基因重组。

2．基因突变与缺失。基因突变碱基对的缺失不改变染色体上基因的数目和位置；染色体结构变异的缺失会导致染色体上基因数目的减少。

[易错判断]

1．个别染色体的增、减，可形成三体或单体。(√)

2．一个染色体组就是一个基因组。(×)

3．染色体组最大的特点是无同源染色体。(√)

b．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。

c．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。

3．二倍体、多倍体和单倍体的比较

三、低温诱导植物染色体数目的变化

1．实验原理：用低温处理植物分生组织细胞，如根尖分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，使植物细胞染色体数目加倍。

2．方法步骤：洋葱根尖培养→取材及细胞固定(卡诺氏液)→制作装片(解离→漂洗→染色→制片)→观察。

3．实验结论：适当低温可以诱导染色体数目加倍。

 [易错判断]

1．体细胞中含一个染色体组的生物体一定是单倍体。(√)

2．单倍体生物的体细胞中一定只含一个染色体组。(×)

3．体细胞中含有三个染色体组的生物体一定是三倍体。(×)

4．三倍体生物的体细胞中一定含三个染色体组。(×)

5．多倍体植物多表现为茎秆粗，叶、果实、种子较大，早熟、多籽性状。(×)

6．蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵细胞直接发育而来的。(√)

7．秋水仙素抑制纺锤体的形成，使着丝点不能分裂，染色体数目加倍。(×)　

考点题型突破

考点　　染色体的结构和数目变异

题型一 染色体结构变异类型

1．若图甲中①和②为一对同源染色体，③和④为另一对同源染色体，图中字母表示基因，“°”表示着丝点，则图乙～图戊中染色体结构变异的类型依次是(　　)

A．缺失、重复、倒位、易位  B．缺失、重复、易位、倒位

C．重复、缺失、倒位、易位  D．重复、缺失、易位、倒位

答案　A

解析　分析题图可知，乙表示染色体缺失D片段；丙是同一条染色体上C片段发生重复；丁表示染色体B、C片段的倒位；戊图中一条染色体的片段移接到另一条非同源染色体上，属于易位。

2．生物的某些变异可通过细胞分裂某一时期染色体的行为来识别，甲、乙两模式图分别表示细胞分裂过程中出现的“环形圈”“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因，丙图是细胞分裂过程中染色体在某一时期所呈现的形态，下列有关叙述正确的是(　　)

A．甲、乙两种变异类型分别属于染色体结构变异、基因重组

B．甲图是由于个别碱基对的增添或缺失，导致染色体上基因数目改变的结果

C．乙图是由于四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果

D．甲、乙、丙三图均发生在减数分裂过程中

答案　D

解析　甲是染色体结构变异的缺失或重复，乙是染色体结构变异的易位，都是染色体结构变异，A错误；个别碱基对的增添或缺失属于基因突变，甲图中部分基因发生了增添或缺失，导致染色体上基因数目改变，B错误；四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间发生交叉互换属于基因重组，而乙图的易位现象，发生在非同源染色体之间，C错误；甲和乙都发生联会现象，发生在减数第一次分裂前期，丙图同源染色体的非姐妹染色单体之间进行了交叉互换，也发生于减数第一次分裂前期，D正确。

题型二 染色体数目变异及染色体组数判断

3．观察图中a～h所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是(　　)

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　图中所示细胞中有一个染色体组的是d、g，有两个染色体组的是c、h，有三个染色体组的是a、b，有四个染色体组的是e、f，C正确，A、B、D错误。

4．(2017·江苏高考)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　联会发生在减数第一次分裂四分体时期，在前期，A错误；由题干知，异常联会形成的部分配子也可完成受精，异常联会时，减数第一次分裂后期移向细胞两极的染色体数目不再均等分配，形成的配子中染色体的数目与正常配子相比发生变化，因此自交后代会出现染色体数目变异，B正确；该玉米产生的雌、雄配子基因型有Aa、aa，自交后，单穗上籽粒的基因型有AAaa、aaaa、Aaaa，C错误；基因型为Aa的花药经培养加倍后的个体基因型为AAaa，为杂合子，D错误。

技法提升

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＝，如图染色体组数为4。

2．“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体

题型三 单倍体、二倍体和多倍体的成因及特点

5．下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是(　　)

A．组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体

B．由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体

C．含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组

D．人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

答案　D

解析　一个染色体组中的染色体是非同源染色体，减数分裂中能联会的染色体是同源染色体，A正确；二倍体指的是由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体，B正确；含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组，例如六倍体小麦的单倍体含有三个染色体组，C正确；人工诱导多倍体的方法是用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，D错误。

6．下列说法正确的是(　　)

A．体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体

B．八倍体小麦的单倍体有四个染色体组

C．六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体

D．体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体

答案　B

解析　单倍体的染色体组数量与该生物配子的染色体组数量相同，不一定只含有一个染色体组，如八倍体小麦的单倍体有四个染色体组，A错误，B正确；由配子发育成的个体细胞中不管有几个染色体组，都属于单倍体，C、D错误。

易错警示

 关于单倍体与多倍体的两个易误点

(1)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。

题型四 变异类型比较及判断

7．(2015·海南高考)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用光学显微镜观察

答案　C

解析　基因突变的实质是基因中碱基序列的改变，结果是产生等位基因，不会导致染色体结构变异，A错误；基因突变不一定引起个体表现型的改变，B错误；由于染色体是DNA的主要载体，染色体结构变异会引起DNA碱基序列的改变，C正确；基因突变在光学显微镜下是看不见的，D错误。

8．家蚕属于ZW型性别决定的二倍体生物，含有异型性染色体ZW的为雌性。下图所示为家蚕正常卵原细胞及几种突变细胞的第2对常染色体和性染色体。以下分析正确的是(　　)

A．正常卵原细胞产生的雌配子类型有四种，该过程受基因控制

B．突变细胞Ⅰ发生了基因突变或基因重组

C．突变细胞Ⅰ和突变细胞Ⅱ所发生的变异都能够通过显微镜观察到

D．突变细胞Ⅲ中A和a的分离符合基因的分离定律

答案　A

解析　正常卵原细胞中常染色体和性染色体在减数分裂时自由组合，可产生四种雌配子，生命活动从根本上来说均是受基因控制的，A正确；与正常卵原细胞相比，可看出突变细胞Ⅰ应是发生了基因突变，不能在显微镜下看到，突变细胞Ⅱ发生了染色体缺失，可在显微镜下看到，B、C错误；突变细胞Ⅲ中A和a位于非同源染色体上，在减数分裂时遵循基因的自由组合定律，D错误。

9．下图为雌性果蝇体内部分染色体的行为及细胞分裂图像，其中能够体现基因重组的是(　　)

A．①③  B．①④  C．②③  D．②④

答案　B

解析　图①表示四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换，能够实现基因重组；图②表示染色体结构变异中的易位；图③表示有丝分裂后期，着丝点分裂导致两套相同的染色体分别移向细胞两极，在这个过程中不发生基因重组；图④表示减数第一次分裂后期，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因自由组合，即基因重组。

知识拓展

1.染色体结构变异与基因突变的区别

(1)变异范围不同

①基因突变：是分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变，这种变化在光学显微镜下观察不到。

②染色体结构的变异：是在染色体水平上的变异，涉及染色体某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到。

(2)变异的方式不同

基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失和替换三种类型；染色体结构的变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。它们的区别可用下图表示。

(3)变异的结果不同

①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，从而导致性状的改变，但未形成新的基因。

②基因突变是基因结构的改变，包括DNA碱基对的替换、增添和缺失，基因突变导致新基因的产生，但基因数目不变，生物的性状不一定改变。

2．易位与交叉互换的区别

题型五 变异类型的实验探究

10．果蝇为XY型性别决定，与人的性别决定方式不同的是，果蝇由受精卵中的X染色体的数目决定雌性或雄性。如表为果蝇受精卵中性染色体组成及发育情况。

已知果蝇中红眼(A)对白眼(a)为显性，基因位于X染色体某一片段上，若该片段缺失则X染色体记为X－，其中XX－为可育雌果蝇，X－Y因缺少相应基因而死亡。用红眼雄果蝇(XAY)与白眼雌果蝇(XaXa)杂交得到F1，发现F1中有一只例外白眼雌果蝇。现将该白眼雌果蝇与正常红眼雄果蝇杂交产生F2。根据F2性状判断该白眼雌果蝇产生的原因：

(1)若子代________________________________，则是由亲代配子基因突变所致；

(2)若子代________________________________，则是由X染色体片段缺失所致；

(3)若子代________________________________，则是由染色体数目变异所致。

答案　(1)白眼雄果蝇∶红眼雌果蝇＝1∶1

(2)红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝2∶1

(3)红眼雌果蝇∶白眼雌果蝇∶红眼雄果蝇∶白眼雄果蝇＝4∶1∶1∶4(或雌雄个体中均有红眼和白眼两种性状)

解析　利用代入法解题，将结论代入推相应现象。用红眼雄果蝇(XAY)与白眼雌果蝇(XaXa)杂交得到F1，正常情况下F1的雌果蝇眼色的基因型为XAXa，表现型为红眼。白眼雌果蝇的出现可能有三种原因，基因突变所致、X染色体片段缺失所致、性染色体数目变异所致。

(1)若为基因突变所致，则白眼的基因型为XaXa，与正常红眼雄果蝇杂交产生F2，即XaXa×XAY，子代的表现型及比例为红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1。

(2)若是由X染色体片段缺失所致，则白眼的基因型为X－Xa，与正常红眼雄果蝇杂交产生F2，即X－Xa×XAY，由于X－Y因缺少相应基因而死亡，所以子代的表现型及比例为红眼雌果蝇(XAX－、XAXa)∶白眼雄果蝇(XaY)＝2∶1。

(3)若是由性染色体数目变异所致，根据表格雌果蝇的染色体组成可知，白眼果蝇的染色体组成为XXY，所以基因型为XaXaY，产生的配子为XaXa∶XaY∶Xa∶Y＝1∶2∶2∶1。正常红眼雄果蝇产生的配子为XA∶Y＝1∶1，结合表格中个体的发育情况可知，子代红眼雌果蝇(XAXaY、XAXa)∶白眼雌果蝇(XaXaY)∶红眼雄果蝇(XAY)∶白眼雄果蝇(XaY、XaYY)＝4∶1∶1∶4。

实验　　低温诱导植物染色体数目的变化

1．关于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验不正确的描述是(　　)

A．处于分裂间期的细胞数目最多

B．在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞

C．若细胞中出现四个染色体组，说明该细胞染色体数目已加倍

D．低温处理洋葱根尖后不会引起成熟区细胞染色体数目的变化

答案　C

解析　分裂间期持续时间较长，所以处于该时期的细胞数目最多，A正确；低温处理只能使部分细胞染色体数目加倍，所以在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞，B正确；细胞中出现四个染色体组，也可能是二倍体细胞处于有丝分裂后期，C错误；洋葱根尖成熟区细胞不能进行有丝分裂，因此不会发生染色体加倍的现象，D正确。

2．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中错误的是(　　)

答案　A

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，A错误；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，用于溶解细胞间的连接物质，使细胞分开，便于观察，B正确；蒸馏水的作用是漂洗根尖，去除解离液，便于染色，C正确；改良苯酚品红染液是一种碱性染料，能使染色体着色，D正确。

知识拓展

(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加倍的情况。

(3)着丝点是在相关酶的作用下分开的，无纺锤丝牵引，着丝点也分裂。