1、染色体变异、生物变异与生物育种(30分钟100分)一、选择题(共6小题,每小题7分,共42分)1.如图所示细胞中所含的染色体,下列叙述正确的是()A.图a可能是二倍体生物有丝分裂的后期,含有2个染色体组B.如果图c代表由受精卵发育而成的生物的体细胞,则该生物一定是二倍体C.如果图b表示体细胞,则图b代表的生物一定是三倍体D.图d中含有1个染色体组,代表的生物一定是由卵细胞发育而成的,是单倍体【解析】选B。图a可能是二倍体生物细胞有丝分裂的后期,此时细胞中含4个染色体组,A错误;图c含有2个染色体组,由受精卵发育而来的个体,若体细胞中含有2个染色体组,该个体就一定是二倍体,B正确;图b细胞中含有
2、3个染色体组,该生物若由受精卵发育而来就是三倍体,若由配子发育而来则为单倍体,C错误;含有1个染色体组的个体一定是单倍体,但其不一定是由卵细胞发育而来的,D错误。2.(2020怀化模拟)在某基因型为AA的二倍体水稻根尖中,发现一个如图所示的细胞(图中、表示该细胞中部分染色体,其他染色体均正常),以下分析合理的是()A.a基因产生的原因可能是其亲代产生配子时发生了基因突变B.该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下直接进行观察C.该细胞一定发生了染色体变异,一定没有发生基因自由组合D.该细胞的变异均为可遗传的变异,都可通过有性生殖传给后代【解析】选C。植物的根尖分生区细胞不能进行减数分裂,只能进行
3、有丝分裂,所以a基因的出现只能是有丝分裂过程中发生了基因突变,A错误;基因突变在光学显微镜下看不见,B错误;由受精卵发育而来,体细胞中含有两个染色体组的生物是二倍体,而号染色体细胞中有三条,说明发生了染色体数目变异;同时基因的自由组合发生在减数分裂过程中,而根尖细胞中只能发生有丝分裂,C正确;可遗传的变异的来源有基因突变、基因重组和染色体变异,体细胞发生的突变不能通过有性生殖传给后代,D错误。3.普通枣树(二倍体)发生变异后,可形成一种由二倍体型细胞和四倍体型细胞混合而成的混倍体枣树(仅部分枝条是四倍体型),下列有关叙述正确的是()A.上述变异属于不可遗传的变异B.混倍体枣树自交产生的子代通常
4、也是混倍体C.混倍体枣树结出的果实均比普通枣树的果实大D.混倍体枣树体细胞中可存在2、4、8个染色体组【解析】选D。普通枣树发生的染色体成倍增加,遗传物质发生改变,A错误;混倍体枣树自交,二倍体产生的子代是二倍体,四倍体产生的子代是四倍体,B错误;混倍体枣树中部分枝条是四倍体型,所结果实可能比普通枣树的果实大,由于受到环境因素的影响,所结果实也可能与普通枣树的果实相似甚至更小;部分枝条是二倍体型,所结果实和正常二倍体的果实无差异,C错误;混倍体枣树体细胞由二倍体型细胞和四倍体型细胞组成,可存在2和4个染色体组,而在有丝分裂的后期,染色体组为4和8个,则混倍体枣树体细胞中可存在2、4、8个染色体
5、组,D正确。4.低温诱导植物(洋葱根尖)染色体数目变化的实验,以下相关叙述正确的是()A.在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞B.洋葱根尖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C.用卡诺氏液固定细胞的形态,用甲基绿染液对染色体染色D.低温处理洋葱根尖分生组织细胞,作用的时期是细胞有丝分裂中期【解析】选A。低温能够抑制纺锤体的形成,但不影响着丝点分裂,B错误;染色体的染色使用龙胆紫溶液或醋酸洋红液等碱性染料,甲基绿染液只能用于DNA的染色,C错误;低温能抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成,使细胞内染色体数目加倍,D错误。5.(2018天津高考)
6、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、XXD.与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组【解析】选C。本题考查植物组织培养的过程、原理及变异的相关知识。雄株甲是将顶芽通过植物组织培养获得的,愈伤组织的形成需要在培养基中添加生长素和细胞分裂素或相应的植物生长调节剂获得,A项正确。幼苗乙和丙是将花粉经过脱分化、再分化的植物组织培养过程获得的,故幼苗乙和丙只有性染色体中的一条,
7、即X或Y;染色体数目加倍后,植株乙和丙的染色体组成为XX、YY(或YY、XX),B项正确、C项错误;植株乙和丙产生配子并杂交的过程中发生了基因重组,D项正确。6.(2020深圳模拟)在狐群中,有一伴性的复等位基因系列,包括BA:灰红色,B:野生型呈蓝色,b:巧克力色,它们之间的显性是完全的,次序是BABb。基因型为BAb的狐的皮毛呈灰红色,可是有时在它们的皮毛上也会出现巧克力色的斑点,下列有关分析不正确的是()A.某些细胞中染色体区段缺失可能是导致灰红色皮毛中出现巧克力斑点的原因B.某些细胞中基因隐性突变可能是导致灰红色皮毛中出现巧克力斑点的原因C.选择巧克力色的雌狐和蓝色的雄狐交配,可验证控
8、制皮毛颜色的基因位于X染色体上D.狐群中,控制体色的基因型有12种,表现型有3种,雌狐中的纯合子有3种基因型【解析】选D。在形成巧克力斑点性状相关的细胞中,带有显性基因BA的染色体区段缺失,使隐性基因表达的性状显示出来,A正确;与形成该性状相关的细胞中,BA基因发生了突变,BA突变成了b,使部分形成毛色的细胞变成bb基因型,而表现为巧克力斑点性状,B正确;若基因位于性染色体上,巧克力色的雌狐XbXb和蓝色雄狐XBY交配,子代雌狐全部表现为蓝色,雄狐全部表现为巧克力色,与性别有关,可验证控制皮毛颜色的基因位于X染色体上,C正确;因为该性状是伴性遗传的复等位基因,雌性中有三种纯合子(、XBXB、X
9、bXb)和三种杂合子(、XBXb),雄性中有三种基因型(、XBY、XbY),故狐群中的体色基因型有9种,表现型有3种,D错误。二、非选择题(共28分)7.西瓜(单性花,雌雄同株)种子大小由两对基因A、a和B、b共同决定,a基因纯合产生大子,但b基因会抑制a基因的表达;显性红瓤与隐性黄瓤分别由基因R与r基因决定,三对基因独立遗传。图甲与图乙所示分别为培育三倍体西瓜的两种方法,已知其中二倍体植株的基因型为aabbRr,且四倍体植株减数分裂时四条同源染色体随机两两联会。分析并回答下列问题:(1)图甲中,若仅考虑瓜瓤颜色这一对性状,则三倍体西瓜植株的基因型及比例为_;若同时考虑种子和瓜瓤颜色这两对性状
10、,则三倍体西瓜植株所结西瓜的性状为_。(2)图乙所示的整个过程包含_个不同的物种;其中二倍体与四倍体杂交的基本步骤为_(用文字和箭头简要写出关键操作名称即可)。(3)图乙中,若仅考虑瓜瓤颜色这一对性状,四倍体西瓜植株的基因型为_。获得的所有三倍体西瓜植株中,RRr个体所占的比例为_。(4)假设图乙中某四倍体西瓜植株结出了大子西瓜,可能的原因是在诱导形成四倍体西瓜植株的过程中发生了_(填可遗传变异类型)。【解析】(1)图甲中获得三倍体西瓜植株的思路是将含一个染色体组的生殖细胞与含两个染色体组的体细胞进行融合。仅考虑瓜瓤颜色这一对性状时,花粉细胞的基因型及比例为Rr=11,体细胞的基因型为Rr,所
11、以三倍体西瓜植株的基因型及比例为RRrRrr=11。三倍体高度不育,不能结种子,所结西瓜的瓜瓤为红色。(2)图乙中获得三倍体的思路是诱导二倍体西瓜幼苗染色体加倍形成四倍体西瓜植株后,再让其与二倍体西瓜植株杂交产生三倍体西瓜植株。整个过程中包含二倍体西瓜和四倍体西瓜两个物种,三倍体西瓜植株因高度不育而不能成为一个物种。由于西瓜是单性花,所以杂交时不需对母本去雄。(3)图乙中四倍体西瓜植株由二倍体西瓜幼苗(Rr)经染色体加倍而来,故基因型为RRrr。四倍体西瓜植株(RRrr)产生的配子中含有四条同源染色体中的任意两条,所以配子的类型及比例为RRRrrr=141,二倍体西瓜植株(Rr)产生的配子的类
12、型及比例为Rr=11,根据配子法或棋盘法可求得基因型为RRr的个体占5/12。(4)图乙中四倍体西瓜植株与种子大小有关的基因型为aaaabbbb,由于b基因会抑制a基因的表达,所以该四倍体西瓜植株结出的西瓜理论上为小子,现结出了大子西瓜,说明a基因能成功表达而未被抑制,则可能是基因b突变为基因B。答案:(1)RRrRrr=11无子红瓤(2)2 套袋授粉套袋 (3)RRrr 5/12(4)基因突变1.(5分)(2020宣城模拟)下列有关生物体的倍性及育种的相关叙述,正确的是()A.单倍体、二倍体及多倍体的判断依据是细胞内染色体组的数量B.多倍体育种需要用到秋水仙素,而单倍体育种则可以不需要C.经
13、染色体变异途径得到的单倍体及多倍体均为有遗传缺陷的个体D.利用杂交育种技术,可培育出生物新品种,促进生物的进化【解析】选D。判定单倍体、二倍体及多倍体时首先看该生物的发育来源,如果该生物体是由配子直接发育而成,则无论体细胞中含有几个染色体组,都称为单倍体,如果该生物体由受精卵发育而成,则需要看其体细胞中含有几个染色体组,体细胞中含有几个染色体组,该生物就称为几倍体,含有两个染色体组的个体称为二倍体,含有三个及三个以上染色体组的个体统称为多倍体。因此单倍体、二倍体及多倍体的判断依据是细胞内染色体组的数量及该生物的发育来源,A错误;多倍体育种和单倍体育种都需要用秋水仙素处理,B错误;经染色体变异途
14、径得到的某些种类的单倍体(如用玉米的花粉、高粱的花粉、水稻的花粉培育形成的单倍体),与正常植株相比,它们只含有一个染色体组,植株弱小,而且高度不育,存在遗传缺陷;而经染色体变异途径得到的多倍体植株,染色体组加倍,而且是可育的,还具有茎秆粗壮、叶片、种子、果实都比较大等优点,不存在遗传缺陷,C错误;利用杂交育种技术,可培育出生物新品种,促进生物的进化,D正确。2.(5分)(2020中山模拟)如图为利用玉米(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析正确的是()A.T与B、b的自由组合发生在过程B.植株B为纯合子的概率为1/4C.过程为单倍体育种D.过程可发生基因突变、染色体变异【解析】选D
15、。自由组合发生在减数分裂过程中,即非同源染色体上的非等位基因自由组合,而据植株D只有3种基因型,可判断这两对等位基因位于同一对同源染色体上,不可能发生T与B、b的自由组合,A错误;植株B是通过单倍体育种获得的,都是纯合子,因此概率为1,B错误;过程获得的是单倍体幼苗,而单倍体育种过程还包括利用秋水仙素处理获得植株B的过程,C错误;将幼苗培育成植株C的过程中只存在有丝分裂,可能发生基因突变,还可能发生染色体数目或者结构的改变,即染色体变异,D正确。3.(20分)图甲表示某果蝇体细胞的染色体图解,观察该果蝇某器官装片,发现如图乙、丙所示的细胞,请结合图示回答有关问题:(1)丙细胞形成的子细胞名称为
16、_,乙细胞中同源染色体的对数是_。在该器官切片中可能看到细胞的染色体组的数目为_。(2)与甲乙过程相比,甲丙过程特有的可遗传的变异类型是_。(3)图甲中果蝇的点状染色体(第4号染色体)多一条或少一条可以存活,而且能够繁殖。现将无眼果蝇(ee)与第4号染色体三体野生型果蝇(EEE)交配,得到子一代,再将子一代的三体果蝇与无眼果蝇(ee)杂交,则子二代表现型及分离比为_。(4)若已知果蝇控制眼色的红眼和白眼基因存在于X染色体上,红眼(W)对白眼(w)为显性,这种眼色基因可能会因为染色体片段的缺失而丢失(以XO表示,XOXO和XOY的个体没有眼色基因,无法存活)。现有一红眼雄果蝇(XWY)与一白眼雌
17、果蝇(XwXw)杂交,子代中出现了一只白眼雌果蝇。现欲利用一次杂交实验来判断这只果蝇的出现是染色体片段缺失造成的还是基因突变造成的,让这只白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配,如果子代中雌、雄果蝇数量比为_,则是基因突变造成的;如果子代中雌、雄果蝇数量比为_,则是染色体片段缺失造成的。【解析】(1)丙细胞不含有同源染色体,没有染色单体,呈现的特点是染色体移向细胞两极,处于减数第二次分裂后期(含2个染色体组),加之细胞质不均等分裂,因此丙细胞为次级卵母细胞,其形成的子细胞名称为卵细胞和(第二)极体(含1个染色体组)。乙细胞中有8对同源染色体,呈现的特点是染色体分别移向细胞两极,处于有丝分裂后期(含4个染色
18、体组)。该器官为卵巢,其中的卵原细胞既可通过有丝分裂的方式进行增殖,也可通过减数分裂的方式产生卵细胞,所以在该器官切片中可能看到细胞的染色体组的数目为1、2、4。(2)结合对(1)的分析可知:甲乙过程为有丝分裂,可发生基因突变和染色体变异;甲丙过程为减数分裂,可发生基因突变、基因重组和染色体变异。可见,与甲乙过程相比,甲丙过程特有的可遗传的变异类型是基因重组。(3)无眼果蝇(ee)与第4号染色体三体野生型果蝇(EEE)交配,得到的子一代中,三体果蝇的基因型为EEe,产生的配子及其比例为EEEeEe=1221。将子一代的三体果蝇(EEe)与无眼果蝇(ee)杂交,则子二代表现型及分离比为野生型(E
19、Ee+2Eee+2Ee)无眼(1ee)=51。(4)理论上,红眼雄果蝇(XWY)与白眼雌果蝇(XwXw)交配,后代雌果蝇均为红眼(XWXw),若出现了一只白眼雌果蝇,欲通过杂交实验来判断这只白眼雌果蝇的出现是由染色体缺失造成的,还是由基因突变造成的,可让该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交。若是由基因突变造成的,则该白眼雌果蝇的基因型为XwXw,让其与红眼雄果蝇(XWY)杂交,子代中XWXwXwY=11,即子代中雌、雄果蝇数量比为11。若是由染色体片段缺失造成的,则该白眼雌果蝇的基因型为XwXO,让其与红眼雄果蝇(XWY)杂交,子代中XWXwXWXOXwYXOY(致死)=1111,即子代中雌、雄果蝇数
20、量比为21。答案:(1)卵细胞和(第二)极体81、2、4(2)基因重组(3)野生型无眼=51(4)1121【加固训练】1.下面列举了四种育种方法,下列有关叙述错误的是()A.第种方法一般从F2开始选种,因为从F2开始出现新的性状组合B.在第种方法中,若F1中n对等位基因独立遗传,则单倍体幼苗有3n种类型C.第种育种方法的作用机理是秋水仙素抑制纺锤体形成D.第种方法中卫星搭载的种子应当选用萌发的种子或幼苗【解析】选B。是杂交育种,其原理是基因重组,F2因性状分离出现重组性状,所以一般从F2开始选种;是单倍体育种,若F1中n对等位基因独立遗传,非等位基因之间将遵循基因自由组合定律,F1产生的配子有
21、2n种,单倍体幼苗有2n种类型;是多倍体育种,秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成,使细胞不能正常分裂,从而使细胞中染色体数加倍;萌发的种子或幼苗因细胞分裂旺盛,容易诱导基因突变,可作为诱变育种的材料。2.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
22、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=11。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11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()培育优良品种(hhRR)的过程。方法、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_。方法中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
23、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)由于玉米是雌雄同株植物,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,则转录起始密码子对应模板链上碱基是TAC,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=11,说明显性植株X为杂合子;取F1正常花
24、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11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)方法是单倍体育种,其原理是染色体变异;方法是杂交育种,其原理是基因重组;方法是诱变育种,由于基因突变是不定向的而且频率很低,因此运用方法更难获得优良品种(hhRR)。据题意可知,F2抗倒伏抗病植株的基因型及比例是hhRRhhRr=12,产生的配子的基因型及比例是hRhr=21,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(4/161/4)+(2/161/2)+1/16+(2/161/2)=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2/31/4=1/6。答案:(1)10(2)bGUU(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)染色体变异、基因重组基因突变是不定向的而且频率很低1/6
