第21讲 染色体变异.docx

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第21讲染色体变异

第21讲　染色体变异

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知识点

题号

1.染色体变异及应用

1,2,6,7,8

2.变异在育种上的应用

3,5,10,11,13,14

3.综合考查

4,9,12,15

一、选择题

1.（2018·山东潍坊高三期末）下列关于染色体变异的叙述,正确的是（　D　）

A.猫叫综合征是人的5号染色体增加某一片段引起的

B.染色体上不含致病基因的个体不可能患遗传病

C.染色体倒位不改变基因数量,对个体性状没有不利影响

D.通过诱导多倍体的方法可解决植物远缘杂交所得杂种不育的问题

解析:

多倍体育种可以用秋水仙素或低温诱导染色体加倍,使植物远缘杂交得到的不育品种中染色体加倍,从而能够产生可育配子。

猫叫综合征是人的5号染色体缺失某一片段引起的,A错误;染色体上不含有致病基因,但是染色体数目增加或减少也可能导致患遗传病,B错误;染色体倒位可导致有些基因无法正常表达,生物的性状可能发生改变,C错误。

2.（2018·山东聊城月考）在三倍体西瓜的培育过程中,用秋水仙素溶液处理二倍体西瓜（2N=22）的幼苗,获得四倍体植株。

经研究发现,四倍体植株中有的体细胞含2N条染色体,有的含有4N条染色体。

下列有关该四倍体植株的叙述错误的是（　D　）

A.可能产生含22条染色体的精子和卵细胞

B.该植株的不同花之间传粉可以产生三倍体的子代

C.该植株体细胞染色体数目不同的原因之一是细胞分裂不同步

D.该植株根尖分生区产生的子细胞含有44条染色体

解析:

由二倍体西瓜（2N=22）可知,四倍体植株中,含有4N条染色体即44条染色体,这些细胞减数分裂形成的精子或卵细胞中染色体数目是22条;若该植株的四倍体花与二倍体花之间进行传粉会产生三倍体的子代;该植株体细胞染色体数目不同的原因可能是细胞分裂不同步,如处于有丝分裂后期的细胞中有4N条染色体,处于有丝分裂前期和中期的细胞中有2N条染色体,也有可能是秋水仙素处理导致部分细胞染色体数目加倍,部分细胞染色体数目未加倍;秋水仙素处理的是幼苗,根部未经处理,所以仍为2N,即22条染色体。

3.离子束诱变育种是将低能重离子注入生物体、组织或细胞内,使其产生变异。

该技术应用于药用植物的研究,不仅克服了辐射诱变的盲目性,而且能降低辐射诱变的负效应。

下列说法正确的是（　D　）

A.离子束引起的变异一定能遗传给后代

B.离子束诱变育种的结果都是有利的变异

C.通过离子束诱变育种产生的具有优良效用的药用植物是新物种

D.离子束诱变育种较辐射诱变育种处理的育种材料相对较少

解析:

变异是不定向的,且具有多害少利性;诱变育种只是产生新的变异类型,不能产生新物种;依题意,离子束诱变育种克服了辐射诱变的盲目性,处理的育种材料一般较少就可以得到相应的结果。

4.（2018·辽宁五校协作体联考）如图表示来源于四种不同生物的体细胞染色体组成,相关叙述不正确的是（　D　）

A.四种生物都可能是单倍体

B.若甲图是四倍体,其产生的单倍体可育

C.乙图可能是个别染色体数目的增加导致的

D.丙和丁杂交,可得二倍体

解析:

由配子发育而来的个体为单倍体,即四种生物都可能是单倍体;若甲图是四倍体,其产生的单倍体含有两个染色体组,是可育的;乙图中有一种染色体含有3条,其余都为2条,可能是个别染色体数目的增加导致的;丙含有3个染色体组,丁含有1个染色体组,二者都不能进行正常的减数分裂,故二者都是不可育的,无法通过杂交产生二倍体。

5.诱变育种有很多突出优点,也存在一些缺点,下列分析正确的是（　B　）

①结实率低,发育迟缓　②提高变异频率,使后代变异性状较快稳定,因而加快育种进程　③大幅度改良某些性状　④茎秆粗壮,果实种子大,营养物质含量高　⑤有利个体不多,需要大量的材料

A.①④B.②③⑤

C.①④⑤D.①②④

解析:

结实率低,发育迟缓属于多倍体的特点;由于基因突变具有低频性的特点,所以人工诱变可以提高变异频率,加快育种进程;由于基因突变能产生新基因,所以能大幅度改良某些性状;茎秆粗壮,果实种子大,营养物质含量高属于多倍体的特点;由于基因突变具有少利多害性和不定向性的特点,所以人工诱变产生的有利个体不多,需要大量的材料。

6.如图所示是单倍体育种的大致流程。

下列相关叙述错误的是（　B　）

A.若F1均为高秆抗病植株,则高秆对矮秆为显性、抗病对感病为显性

B.图中a过程的分裂方式为减数分裂,b过程使用的化学试剂应为聚乙二醇

C.图中过程运用到的原理有基因重组、染色体变异和植物细胞的全能性

D.该育种方式比诱变育种的目的性强,比杂交育种的年限短

解析:

纯合亲本具有两对相对性状,F1表现出来的性状均为显性性状;植物产生花粉的分裂方式为减数分裂,诱导单倍体幼苗染色体加倍的化学试剂为秋水仙素;图中所示过程运用了杂交育种、单倍体育种,杂交育种的原理是基因重组,单倍体育种的原理是染色体变异和植物细胞的全能性;单倍体育种具有育种年限短的特点,且比诱变育种目的性强。

7.（2018·江苏兴化三校联考）下列有关变异的说法,正确的是（　D　）

A.染色体结构变异和数目变异只在有丝分裂和减数分裂过程中发生

B.染色体上的DNA碱基对缺失、增添和替换导致染色体结构变异

C.非同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组

D.染色体结构变异和数目变异都会导致生物性状发生改变

解析:

染色体结构变异和数目变异不只发生在有丝分裂和减数分裂过程中,也可能发生在无丝分裂过程中;染色体上的DNA碱基对缺失、增添和替换而导致的基因结构的改变为基因突变;非同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于染色体结构变异;染色体结构变异和数目变异都会导致生物性状发生改变。

8.（2018·辽宁凌源联考）下列关于染色体组的叙述,正确的是（　C　）

A.单倍体生物的体细胞中只含1个染色体组

B.雄果蝇1个染色体组由3条常染色体和X、Y染色体组成

C.1个染色体组中可存在或不存在姐妹染色单体

D.1个染色体组只含某种生物生长发育的部分遗传信息

解析:

单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体,因此单倍体生物的体细胞中不一定只含1个染色体组,如四倍体产生的单倍体,则含有两个染色体组;雄果蝇1个染色体组由3条常染色体和X或Y染色体组成;染色体组是由一组非同源染色体构成,1个染色体组中可存在或不存在姐妹染色单体;1个染色体组中含某种生物生长发育的全部遗传信息。

9.（2018·吉林实验中学一模）下列有关生物育种实例与原理相符的是（　B　）

A.无子西瓜的培育——基因重组

B.高产青霉菌株——基因突变

C.用花粉（Ab）培养成幼苗,再用秋水仙素处理获得纯种植株（AAbb）——基因突变

D.培育能产生胰岛素的大肠杆菌——染色体结构变异

解析:

三倍体无子西瓜的培育是利用染色体数目变异原理;高产青霉菌株的获得是用各种诱变剂处理青霉菌,其原理是基因突变;用花粉（Ab）培养成幼苗,再用秋水仙素处理获得纯种植株（AAbb）是利用染色体变异的原理;通过基因工程技术培育能产生胰岛素的大肠杆菌是利用基因重组的原理。

10.（2018·安徽淮南“五校”联考）下列有关杂交育种的叙述,错误的是（　C　）

A.杂交育种所依据的主要遗传学原理是基因自由组合

B.通过杂交产生的后代可能表现出杂种优势

C.杂交育种通过产生新性状使后代出现更多变异

D.杂交育种是改良作物品质和提高产量的常规方法

解析:

杂交育种依据的原理是基因重组;通过杂交产生的后代可能表现出杂种优势;杂交育种依据的原理是基因重组,只是原有基因的重新组合,不会产生新的性状;杂交育种是改良作物品质和提高产量的常规方法。

11.（2018·浙江金丽衢十二校联考）科研人员利用辐射方法将家蚕常染色体上带有卵色基因片段易位到W染色体中,以便及早淘汰雌蚕,获得更多的雄蚕,从而提高蚕丝的产量和质量。

此种育种方法属于（　A　）

A.诱变育种B.杂交育种

C.单倍体育种D.多倍体育种

解析:

利用辐射的方法诱发常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体,使ZW卵和不带卵色基因的ZZ卵有所区别,由于常染色体与W染色体是非同源染色体,所以该变异属于染色体结构变异中的易位,属于诱变育种。

12.（2018·山东德州高三模拟）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,如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（　B　）

A.杂交育种包括①③过程,其原理是基因突变和基因重组

B.人工诱变育种为②过程,B可能来自b的基因突变

C.单倍体育种包括①④⑤过程,⑤过程常用花药离体培养法

D.多倍体育种包括①⑥⑦过程,原理是染色体结构和数目变异

解析:

过程①③为杂交育种,其原理是基因重组,而不是基因突变;②过程为人工诱变育种,将aabb人工诱变可获得aaBB,b变成B的方式为基因突变;过程①④⑤为单倍体育种,子一代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;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加倍即染色体数目变异。

二、非选择题

13.（2018·四川成都七中期中）玉米（2n=20）是重要的粮食作物之一。

请分析回答下列有关遗传学问题。

（1）某玉米品种2号染色体上的基因S、s和M、m各控制一对相对性状,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1所示。

已知起始密码子为AUG或GUG。

①基因S发生转录时,作为模板链的是图1中的　　　　链。

若基因S的b链中箭头所指碱基对G/C缺失,则该处对应的密码子将改变为　。

②某基因型为SsMm的植株自花传粉,后代出现了4种表现型,在此过程中出现的变异的类型属于 

　　　　,其原因是在减数分裂过程中发生了　。

（2）玉米的高秆易倒伏（H）对矮秆抗倒伏（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。

上图2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利用方法Ⅰ培育优良品种时,获得hR植株常用的方法为　　　　,这种植株由于　, 

须经诱导染色体加倍后才能用于生产实践。

图2所示的三种方法（Ⅰ～Ⅲ）中,最难获得优良品种（hhRR）的是方法　　　　,其原因是　 　。

②用方法Ⅱ培育优良品种时,先将基因型为HhRr的植株自交获得子二代（F2）,F2植株中自交会发生性状分离的基因型共有　　　　种,这种植株在全部F2中的比例为　　　　。

若将F2的全部高秆抗病植株去除雄蕊,用F2矮秆抗病植株的花粉随机授粉,则杂交所得子代中的纯合矮秆抗病植株占　　　　。

解析:

（1）①由于起始密码子为AUG或GUG,b链中有TAC序列,故为模板链;若基因S的b链中箭头所指处原碱基序列为CAG,碱基对G/C缺失,则碱基序列为CAA,故该处对应的密码子将由GUC变为GUU。

②基因型为SsMm的植株自花传粉,后代出现了4处表现型,说明出现了基因重组,由于S、s和M、m基因均位于2号染色体上,为连锁关系,故说明同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。

（2）①据题图可知,方法Ⅰ为单倍体育种,先用花药离体培养获得hR单倍体植株,再经诱导染色体加倍后用于生产实践;方法Ⅲ为诱变育种,这种方法最难获得优良品种（hhRR）,因为基因突变频率很低而且是不定向的。

②将基因型为HhRr的植株自交获得子二代（F2）,F2植株中自交后代基因型共有9种,其中纯合体为4种,杂合体即发生性状分离的基因型为5种;由于纯合体共占1/4,故这些植株在全部F2中的比例为1-1/4=3/4;F2的全部高秆抗病植株基因型为H　R　,矮秆抗病植株基因型为hhR　,则杂交所得子代hh的概率=1/3×1=1/3,杂交所得子代RR的概率=2/3×2/3=4/9,故后代中纯合矮秆抗病植株hhRR的概率为4/27。

答案:

（1）①b　GUU　②基因重组　同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换

（2）①花药离体培养　高度不育　Ⅲ　基因突变频率很低而且是不定向的　②5　3/4　4/27

14.玉米子粒颜色的黄色（T）和白色（t）基因位于9号染色体上（只含异常9号染色体的花粉不能参与受精作用）。

现有基因型为Tt的黄色子粒植株甲,其细胞中9号染色体有一条异常。

请回答问题:

（1）为了确定植株甲的T基因位于正常染色体还是异常染色体上,最简便的方法是让其　　　　产生F1。

如果　　　　　　　　　　,则说明T基因位于正常染色体上;如果　　　　　　　　　　　　,则说明T基因位于异常染色体上。

（2）以植株甲为父本,正常的白色子粒植株为母本杂交产生的F1中,发现了一株黄色子粒植株乙,其9号染色体上基因组成为Ttt,且T位于异常染色体上。

该植株的出现可能是　造成的。

（3）若

（2）中的植株乙在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机地移向细胞两极并最终形成含1条和2条9号染色体的配子,形成配子的基因型及比例是　　　　　　　　　　　,以植株乙为父本进行测交,后代中异常植株所占比例为　　　　。

解析:

（1）由于含有异常染色体的花粉不育,所以确定植株甲的T基因位于异常染色体还是正常染色体,最简便的方法是让其自交,如果T在异常染色体上,则父本产生的精子中T不能参与受精,只有t的精子能参与受精,但是母本能产生T、t两种配子,因此经过受精后,后代的基因型有Tt、tt,比例为黄色∶白色=1∶1。

如果T在正常染色体上,其只能产生T一种配子,自交后代全为黄色。

（2）由于T位于异常染色体上,而无正常9号染色体的花粉不能参与受精,即含有T的精子不能参与受精作用,所以黄色子粒植株乙（Ttt）中有一个t来自母本,还有T、t都来自父本,由此可见,该植株出现的原因是父本减数分裂过程中同源染色体未分离。

（3）植株乙（Ttt）在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机移向细胞两极并最终形成含1条和2条9号染色体的配子,则该植株能形成3种可育配子,其基因型及比例为Tt∶t∶tt=2∶2∶1,以植株B为父本进行测交,即与tt个体进行杂交,后代的表现型及比例为黄色（2Ttt）∶白色（2tt、1ttt）=2∶3,其中异常植株（Ttt、ttt）占3/5。

答案:

（1）自交　玉米子粒颜色全为黄色　玉米子粒颜色的比例为黄色∶白色=1∶1

（2）父本形成花粉过程中,减数第一次分裂后期两条9号染色体未分开（答“染色体变异”也可）

（3）Tt∶t∶tt=2∶2∶1　3/5

15.某二倍体植物宽叶（M）对窄叶（m）为显性,高茎（H）对矮茎（h）为显性,红花（R）对白花（r）为显性。

基因M、m与基因R、r在2号染色体上,基因H、h在4号染色体上。

（1）基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如图,起始密码子均为AUG。

若基因M的b链中箭头所指碱基C突变为A,其对应的密码子将由　　　　变为　　　　。

正常情况下,基因R在细胞中最多有　　　　个,其转录时的模板位于　　　　（填“a”或“b”）链中。

（2）用基因型为MMHH和mmhh的植株为亲本杂交获得F1,F1自交获得F2,F2中自交性状不分离植株所占的比例为　　　　,用隐性亲本与F2中宽叶高茎植株测交,后代中宽叶高茎与窄叶矮茎植株的比例为　　　　。

（3）基因型为Hh的植株减数分裂时,出现了一部分处于减数第二次分裂中期的Hh型细胞,最可能的原因是　　　　　　　　。

缺失一条4号染色体的高茎植株减数分裂时,偶然出现一个HH型配子,最可能的原因是　 

　。

（4）现有一宽叶红花突变体,推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种,其他同源染色体数目及结构正常。

现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择,请设计一步杂交实验,确定该突变体的基因组成是哪一种。

（注:

各配子活力相同;控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡）

实验步骤:

①　。

②观察、统计后代表现型及比例。

结果预测:

Ⅰ.若　, 

则为图甲所示的基因组成;

Ⅱ.若　, 

则为图乙所示的基因组成;

Ⅲ.若　, 

则为图丙所示的基因组成。

解析:

（1）由起始密码子均为AUG可知,基因M和基因R转录的模板分别为b链和a链,对基因M来说,箭头处碱基C突变为碱基A,对应的密码子由GUC变成UUC。

正常情况下,二倍体植株体细胞中基因成对存在,若此植株的基因型为RR,则DNA复制完成后,基因R最多有4个。

（2）控制叶型和茎高的基因位于两对非同源染色体上,符合基因自由组合定律。

F1为MmHh,F1自交,F2中纯合子占

×

=

F2中宽叶高茎植株的基因型及其比例为MMHH∶MmHH∶MMHh∶MmHh=1∶2∶2∶4,将其与mmhh测交,后代高茎的概率为

矮茎的概率为1/3,宽叶的概率为2/3,窄叶的概率为1/3,则后代中宽叶高茎∶窄叶矮茎=（

×

）∶（

×

）=4∶1。

（3）基因型为Hh的植株减数分裂时,出现一部分处于减Ⅱ中期的Hh型细胞,其原因可能是基因突变或交叉互换,又因为基因突变具有低频性,所以最可能的原因是减数第一次分裂的四分体时期,发生了同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换。

缺失一条4号染色体的高茎植株只含有一个基因H,若产生HH型配子,说明减数第二次分裂后期,染色体没有分开。

（4）检测植株的基因组成最简便的方法为自交,但是题干要求为杂交,故应选用测交方法来进行检测。

选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株进行测交,其结果如下:

F1中宽叶红花∶宽叶白花=1∶1

F1中宽叶红花∶宽叶白花=2∶1

F1中宽叶红花∶窄叶白花=2∶1

本题也可采取用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交,分析同上。

答案:

（1）GUC　UUC　4　a　

（2）1/4　4∶1

（3）（减数第一次分裂时）交叉互换　减数第二次分裂时染色体未分离

（4）答案一:

用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交

Ⅰ.宽叶红花与宽叶白花植株的比例为1∶1

Ⅱ.宽叶红花与宽叶白花植株的比例为2∶1

Ⅲ.宽叶红花与窄叶白花植株的比例为2∶1

答案二:

用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交

Ⅰ.宽叶红花与宽叶白花植株的比例为3∶1

Ⅱ.后代全部为宽叶红花植株

Ⅲ.宽叶红花与窄叶红花植株的比例为2∶1