课时跟踪检测(二十一)-染色体变异及其应用.doc

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课时跟踪检测(二十一)　染色体变异及其应用
一、单项选择题
1．性染色体形态学进化学说认为：X染色体是同源染色体部分转移所致，如图所示。这种变化可能导致(　　)

A．染色体数目减少　　　　 B．染色体基因重复
C．染色体倒位 D．染色体易位
解析：B　从题干及图解信息可推测，由于同形染色体部分转移至同源染色体上，可能会使原来的染色体上出现重复基因。
2．(2021·邹城市模拟)染色体平衡易位是指两条非同源染色体发生断裂后相互交换其无着丝粒的片段，形成两条新的衍生染色体。平衡易位携带者通常不会表现出不正常的症状。下列关于平衡易位的叙述正确的是(　　)
A．平衡易位携带者与正常人婚配，理论上子代可出现一种表型正常的染色体组成
B．利用有丝分裂中期染色体的特点，经过碱性染料染色后即可在光学显微镜下检出染色体的异常
C．平衡易位携带者生殖细胞中基因的数目与正常个体生殖细胞中基因的数目相同
D．夫妇中有一方为平衡易位携带者时，就应进行产前诊断
解析：D　平衡易位携带者与正常人婚配，理论上子代可出现多种表型正常的染色体组成，A错误；平衡易位是染色体中非同源染色体断裂相互交换，若交换的片段等长，则不改变染色体形态，在有丝分裂中期无法看出其异常，B错误；平衡易位的染色体片段基因数目不一定相等，即平衡易位携带者生殖细胞中基因的数目与正常个体生殖细胞中基因的数目不一定相同，C错误；夫妇中有一方为平衡易位携带者时，就应进行产前诊断，D正确。
3．(2021·思明区校级模拟)如图，2018年中国科学家通过过程甲创建出国际首例人造单染色体酵母细胞(SY14酵母菌)。端粒是线型染色体末端的保护结构，天然酿酒酵母(一倍体)具有32个端粒。下列叙述正确的是(　　)

A.SY14酵母菌只有1个端粒
B．过程甲只发生了染色体数目变异
C．SY14酵母菌的染色体DNA不含多对等位基因
D．过程甲说明染色体三维结构改变，故基因无法表达，染色体发生了巨变
解析：C　SY14酵母菌只有1条染色体，有2个端粒，A错误；16条染色体拼接成1条染色体，会发生染色体结构变异和染色体数目变异，B错误；一倍体的酿酒酵母通常不含等位基因，故SY14酵母菌的染色体DNA不含多对等位基因，C正确；过程甲染色体三维结构发生了巨变，但SY14酵母菌仍具有生物学活性，基因仍能正常表达，D错误。
4．(2021·黄州区校级模拟)科研人员以红鲫为母本、团头鲂为父本进行远缘杂交，最终培育出新品系鲫鱼(基本流程如图所示，R、M、R′表示染色体组，数字表示染色体总数)。新品系鲫鱼具有较高的孵化率和存活率，在生产实践中有较高的推广价值。下列分析错误的是(　　)

A．远缘杂交产生的受精卵有4个染色体组、37对同源染色体
B．细胞分裂时，低温抑制纺锤体的形成导致染色体数目加倍
C．R′染色体组中可能含有来自M染色体组的基因
D．据图可知，卵细胞在一定条件下可发育为完整的个体
解析：A　远缘杂交产生的受精卵有2个染色体组、没有同源染色体，A错误；细胞分裂时，低温抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使染色体数目不能移向两极，导致染色体数目加倍，B正确；由于在细胞分裂时，可能发生染色体结构的变异，故R′染色体组中可能含有来自M染色体组的基因，C正确；据图可知，卵细胞在团头鲂灭活的精子的刺激下可发育为完整的个体，D正确。
5．(2021·临沂二模)果蝇的P元件是一段DNA序列，根据是否含有P元件，果蝇可分为M型品系(野生型)和P型品系(含P元件)。P元件仅可在生殖细胞中发生易位而导致子代性腺不发育，但子代体细胞组织正常；P元件在细胞质中的翻译产物是一种蛋白因子，可抑制P元件易位。下列叙述错误的是(　　)
A．P元件促进同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换
B．体细胞组织正常是由于P元件表达的蛋白因子抑制了易位
C．生殖细胞中是否发生了P元件易位可通过光学显微镜观察判断
D．P型母本与M型父本杂交，产生的子代均可育
解析：A　根据题干可知，P元件可引起生殖细胞中染色体的易位，但易位发生在非同源染色体之间，A错误；P元件对应的翻译产物可抑制P元件易位，使体细胞表现正常，B正确；通过光学显微镜可以观察到易位的发生，C正确；P型母本的卵细胞与M型父本的精子结合形成的受精卵的细胞质几乎全部来自P型母本，其中含有抑制P元件易位的蛋白因子，所以子代均可育，D正确。
6．(2021·重庆市八中5月模拟)为使二倍体葡萄植株能结出果实较大、含糖量高的四倍体葡萄。将其茎段经秋水仙素溶液处理后扦插栽培。研究结果显示，植株中约40%的细胞染色体被诱导加倍，这种植株含有2N细胞和4N细胞，称为“嵌合体”。下列叙述正确的是(　　)
A．秋水仙素作用于有丝分裂后期，可使细胞中染色体数目加倍
B．“嵌合体”产生的原因可能是细胞的分裂不同步
C．用上述“嵌合体”进行杂交，子代为二倍体或四倍体
D．“嵌合体”产生配子过程中，部分细胞染色体联会紊乱
解析：B　秋水仙素的作用是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，A错误；细胞的分裂不同步可能是“嵌合体”产生的原因，B正确；“嵌合体”个体杂交可能产生二倍体、三倍体和四倍体子代，C错误；“嵌合体”是由二倍体细胞和四倍体细胞组成的，因此在产生配子过程中，细胞染色体联会不会紊乱，D错误。
7．(2021·济南模拟)正常的水稻体细胞染色体数为2n＝24。现有一种三体水稻，细胞中7号染色体有三条。该水稻细胞及其产生的配子类型如图所示(6、7为染色体标号；A为抗病基因，a为易感病基因；①～④为四种配子类型)。已知染色体数异常的配子(①③)中雄配子不能参与受精作用，雌配子能参与受精作用。以下说法正确的是(　　)

A．形成配子①的次级精母细胞中染色体数一直为13
B．正常情况下，配子②④可由同一个初级精母细胞分裂而来
C．以该三体抗病水稻作父本，与易感病水稻(aa)杂交，子代中抗病∶感病＝5∶1
D．以该三体抗病水稻作母本，与易感病水稻(aa)杂交，子代抗病个体中三体植株占3/5
解析：D　在减数分裂中，形成配子①的次级精母细胞中染色体数为13或26(减数第二次分裂后期)，A错误；正常情况下，该个体产生的配子种类有：A、Aa、AA、a共四种，配子④含有的基因应为A，与此同时产生的另外一种配子的基因型应是Aa；与配子②同时产生的配子的基因型为AA，故配子②④不能由同一个初级精母细胞分裂而来，B错误；该三体抗病水稻作父本，与易感病水稻(aa)杂交，由于染色体数异常的配子(①③)中雄配子不能参与受精作用，则三体抗病水稻产生的雄配子类型及比例为A∶a＝2∶1，子代中抗病∶易感病＝2∶1，C错误；该三体抗病水稻作母本，与易感病水稻(aa)杂交，由于染色体数异常的雌配子能参与受精作用，而该三体产生的雌配子类型及比例为A∶Aa∶AA∶a＝2∶2∶1∶1，故子代抗病个体中三体植株占3/5，D正确。
二、多项选择题
8．(2021·南通四模)突变型果蝇2号和3号染色体上分别带有隐性基因bw(褐眼)和e(黑檀体)，野生型对应的基因用bw＋和e＋表示。如图甲果蝇是染色体正常的褐眼黑檀体果蝇，乙果蝇是2、3号染色体发生相互易位的野生型易位纯合子果蝇，甲果蝇与乙果蝇进行杂交获得F1野生型易位杂合子果蝇，在遗传时染色体片段缺失或重复的配子不能存活。相关叙述正确的是(　　)

A．乙果蝇发生的变异属于基因重组
B．甲、乙果蝇产生的配子均能存活
C．F1测交后代中野生型和褐眼黑檀体比例为1∶1
D．F1中雌、雄果蝇相互交配，子代有4种表型
解析：BC　乙果蝇发生的变异是非同源染色体之间互换，属于染色体结构变异中的易位，A错误；由题意可知，在遗传时染色体片段缺失或重复的配子不能存活，甲、乙果蝇的染色体均没有缺失或重复，所以产生的配子均能存活，B正确；按照自由组合定律，F1应产生4种配子，且bw＋e＋∶bw＋e∶bwe＋∶bwe＝1∶1∶1∶1；隐性纯合果蝇产生bwe一种配子，由于在遗传时染色体片段缺失或重复的配子不能存活，bw＋e、bwe＋重复造成不能存活，成活的测交后代个体只有野生型与褐眼黑檀体两个亲本表型，分离比为1∶1，C正确；F1产生2种配子，且bw＋e＋∶bwe＝1∶1，雌、雄果蝇相互交配，子代有2种表型，D错误。
9．(2021·唐山三模)剂量效应是指随着细胞内相同基因数目增加，基因的表现能力和表现程度也会随之加强。已知野生型果蝇复眼大约由779个小眼组成，眼面呈椭圆形。X染色体16A区段会影响复眼中小眼数量，两者对应关系如下表所示：
体细胞中
16A区段
的数目和
位置

小眼数
779
385
68
45

注：表中表示X染色体上16A区段。
据表分析，下列相关叙述正确的是(　　)
A．复眼中小眼数量的变化是染色体结构变异引起的
B．X染色体16A区段具有增加复眼中小眼数量的作用
C．果蝇复眼中小眼数量的遗传表现出剂量效应
D．果蝇复眼中小眼数量与基因在染色体上的位置无关
解析：AC　复眼中小眼数量的变化是16A区段重复引起的，染色体片段的重复属于染色体结构变异，A正确；从表格数据可知，X染色体16A区段重复越多，复眼中小眼数量越少，说明X染色体16A区段具有减少复眼中小眼数量的作用，B错误；X染色体16A区段重复越多，复眼中小眼数量越少，说明果蝇复眼中小眼数量的遗传表现出剂量效应，C正确；从表格数据可知，当16A区段都有4个，位于两条染色体上位置不同时，果蝇复眼中小眼数量也不同，故果蝇复眼中小眼数量与基因在染色体上的位置有关，D错误。
10．(2021·河北模拟)在人的常染色体上有一个R基因，其表达产物是一种能抑制视网膜瘤细胞的蛋白质。若人的体细胞中缺少R基因，则该个体会出现视网膜瘤。某男孩的左眼出现视网膜瘤，经检测发现，该男孩的视网膜瘤细胞的13号染色体上少了一个片段(记作13q14)，如图3所示；而其右眼视网膜细胞中13号染色体正常，如图1所示。该男孩除13号染色体外，其他染色体均正常。下列分析正确的是(　　)

A．该男孩视网膜瘤的出现是R基因发生突变的结果
B．R基因最可能位于人13号染色体的13q14片段上
C．R基因可能是一种抑癌基因，能抑制某些肿瘤细胞的分裂
D．与由图1变为图2相比，通常情况下由图1变为图3的概率高
解析：BC　R基因突变为r基因，基因型为rr的个体或细胞中缺失了R基因的个体会出现视网膜瘤。“某男孩的左眼出现视网膜瘤，经检测发现，其视网膜瘤细胞的13号染色体上少了一个片段(记作13q14)”，这说明R基因最可能位于13q14片段上，也说明该男孩出现视网膜瘤是染色体缺失了13q14片段导致的，也就是染色体结构变异(缺失)的结果，A错误，B正确；“人的常染色体上有一个R基因，其表达产物是一种能抑制视网膜瘤细胞的蛋白质”，这表明R基因是一种调控细胞分裂的基因，可能是一种抑癌基因，C正确；图1中的2条13号染色体均正常，其1条染色体缺失13q14后变为图2，2条染色体同时缺失13q14后变为图3，则图1变为图3的概率低于变为图2的概率，D错误。
三、非选择题
11．红鲫和鲤鱼都是二倍体淡水鱼。为培育优良的淡水鱼新品种，科研人员进行了杂交实验，实验流程如图所示。请回答问题：

(1)红鲫与鲤鱼不是同一物种，自然条件下存在________。
(2)人工培育红鲫与鲤鱼进行远缘杂交时，发现F1和偶然得到的F2都是二倍体杂交鱼，但在F3中出现了四倍体鲫鲤。推测其原因可能是F2的雌雄个体均产生了含________个染色体组的配子，随机结合后产生的F3中便出现了四倍体鲫鲤。研究人员观察四倍体鲫鲤有丝分裂中期的装片时，发现其染色体由______________________________组成，验证了上述推测。
(3)雌核二倍体是指灭活的精子激活卵细胞发育成的后代。图中经辐射处理的精子中染色体断裂失活，这属于____________变异。
(4)为培育出具有生长速度快、抗逆性强等优点的改良四倍体鲫鲤，科研人员诱导F3的四倍体鲫鲤进行减数分裂，其同源染色体__________________后，形成了含有两个染色体组的配子。诱导形成雌核二倍体后，雌核二倍体仍能形成含有两个染色体组的卵细胞，可能是减数分裂Ⅰ时____________的形成受到抑制，导致同源染色体未分离。
(5)改良的四倍体鲫鲤与红鲫是否属于同一物种？请说出你的观点，并加以验证。
解析：(1)红鲫与鲤鱼不是同一物种，自然条件下，不同物种之间存在生殖隔离。(2)人工培育红鲫与鲤鱼进行远缘杂交时，发现F1和偶然得到的F2都是二倍体杂交鱼，但在F3中出现了四倍体鲫鲤。推测其原因可能是F2的雌雄个体在减数分裂过程中，发生了染色体变异，均产生了含两个染色体组的配子，随机结合后产生的F3中便出现了四倍体鲫鲤。由于有丝分裂中期染色体形态固定、数目清晰，所以研究人员观察四倍体鲫鲤有丝分裂中期的装片，可发现其染色体由两套红鲫和两套鲤鱼的染色体组成，从而验证了上述推测。(3)图中经辐射处理的精子中染色体断裂失活，这属于染色体结构变异中的缺失。(4)为培育出具有生长速度快、抗逆性强等优点的改良四倍体鲫鲤，科研人员诱导F3的四倍体鲫鲤进行减数分裂，其同源染色体联会和分离后，形成了含有两个染色体组的配子。诱导形成雌核二倍体后，雌核二倍体仍能形成含有两个染色体组的卵细胞，可能是减数分裂Ⅰ时纺锤体的形成受到抑制，导致同源染色体未分离。(5)改良的四倍体鲫鲤与红鲫不属于同一物种。人工诱导改良的四倍体鲫鲤与红鲫进行杂交实验，杂交产生的三倍体后代由于减数分裂中染色体联会紊乱而不育。因此改良的四倍体鲫鲤与红鲫存在生殖隔离，不属于同一物种。
答案：(1)生殖隔离　(2)两　两套红鲫和两套鲤鱼的染色体　(3)染色体结构　(4)联会和分离　纺锤体
(5)不属于同一物种。人工诱导改良的四倍体鲫鲤与红鲫进行杂交实验，杂交产生的三倍体后代由于减数分裂中染色体联会紊乱而不育。因此改良的四倍体鲫鲤与红鲫存在生殖隔离，不属于同一物种。
12．研究者常应用单体与缺体分析进行植株基因定位。某雌雄同株的二倍体植株体细胞内含有2n条染色体，该植株体细胞中某对同源染色体缺少一条(即染色体数为2n－1)称为单体，植株体细胞中缺失一对同源染色体(即染色体数为2n－2)称为缺体。回答下列问题：
(1)欲判断某植株是否为单体，可以用光学显微镜观察处于有丝分裂时期的细胞，则观察的最佳时期是________；形成单体或缺体发生的变异属于染色体__________变异。
(2)理论上讲，单体植株自交产生的子代中应具有1/4的缺体；从减数分裂和受精作用分析，其原因是单体植株减数分裂时能产生__________________________________的两种雌配子和两种雄配子，自交时________________的雌雄配子结合形成受精卵，由该受精卵发育而来的植株占子代的1/4，且体细胞中缺失了一对同源染色体，染色体数为2n－2，即子代中会出现1/4的缺体。
(3)某研究者在培育上述野生型植株过程中偶然发现一株显性纯合突变体(仅考虑一对等位基因)，为确定该突变基因位于哪一对同源染色体上，现提供各种野生型单体植株进行实验设计。请补充完善下列实验设计思路并得出结论：
①实验思路：将该突变体植株__________________________________杂交得到F1，让F1中单体植株自交得到F2，用光学显微镜观察F2中野生型植株体细胞染色体数目。
②实验结论：当______________________________________________时，可确定突变基因位于该杂交组合亲本中野生型单体植株缺失的染色体所对应的同源染色体上。
解析：(1)有丝分裂中期染色体的形态清晰、数目稳定，故欲判断某植株是否为单体，可以用光学显微镜观察处于有丝分裂中期的细胞；形成单体或缺体发生的变异属于染色体数目变异。(2)单体植株在减数分裂时配对的同源染色体彼此分离，而不能配对的染色体移向哪一个细胞是随机的，所以可形成分别含n、n－1条染色体数目的配子且比例为1∶1，单体自交时，含n－1条染色体的雌雄配子结合在一起形成的受精卵(该类型的受精卵占所有受精卵类型的1/4)发育为了缺体。(3)①该突变体为一株显性纯合突变体(设由基因A控制)，若基因在单体上，突变体的基因型为AO，若基因不在单体上，该突变体的基因型为AA。为确定该突变基因位于哪一对同源染色体上，可将该突变体植株分别与各种野生型单体植株(若a基因在单体上，基因型为aO，若a基因不在单体上，基因型为aa)杂交得到F1，让F1中单体植株自交得到F2，用光学显微镜观察F2中野生型植株体细胞染色体数目。②若突变基因位于该杂交组合亲本中野生型单体植株缺失的染色体上，则亲本基因型组合为AO×aO，F1中单体的基因型为AO或aO，F1中的单体自交，其中AO个体自交的后代中野生型全为缺体。若突变基因不位于杂交组合亲本中野生型单体植株缺失的染色体上，则亲本基因型组合为AA×aa，F1基因型为Aa，F1中单体自交，后代出现的缺体既有野生型也有突变型。
答案：(1)中期　数目　(2)分别含n、n－1条染色体数且比例为1∶1　含n－1条染色体　(3)①分别与各种野生型单体植株　②某个杂交组合的F2中野生型植株全为缺体
13．某二倍体植物(2n＝20)开两性花，可自花传粉。研究者发现有雄性不育植株，欲选育并用于杂交育种。请回答下列问题：
(1)在杂交育种中，雄性不育植株只能作为亲本中的__________，其应用优势为________________________。
(2)为在开花前即可区分雄性不育植株和可育植株，育种工作者培育出一个三体新品种，其体细胞中增加一条带有易位片段的染色体。相应基因与染色体的关系如图(基因M控制可育，m控制雄性不育；基因R控制种子为茶褐色，r控制灰色)。

①三体新品种的培育利用了________________原理。
②带有易位片段的染色体不能参与联会，因而该三体新品种的细胞在减数分裂时可形成________个正常的四分体；__________________________(时期)联会的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，而带有易位片段的染色体随机移向一极。故理论上，产生含有11条染色体的雄配子占全部雄配子的比值为__________，经研究发现这样的雄配子不能与雌配子结合。
③此品种植株自交，所结的灰色种子占70%且发育成的植株均为雄性不育，其余为茶褐色种子，发育成的植株可育。结果说明三体植株产生的含有11条染色体和含有10条染色体的可育雌配子的比例是__________，这可能与带有易位片段的染色体在减数分裂时的丢失有关，原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④若欲利用此品种植株自交后代作为杂交育种的材料，可选择________色的种子留种；若欲继续获得新一代的雄性不育植株，可选择__________色的种子种植后进行自交。
解析：(1)由于雄性不育植株的雄蕊异常而雌蕊正常，因此在杂交育种中，只能作为亲本中的母本，其应用优势为不必进行去雄操作。(2)①三体新品种的培育利用了染色体变异原理。②该二倍体植物正常体细胞中含有10对(20条)染色体，而带有易位片段的染色体不能参与联会，因此该三体新品种的细胞在减数分裂时可形成10个正常的四分体；减数分裂Ⅰ后期，联会的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，而带有易位片段的染色体随机移向一极。故理论上，产生含有11条染色体的雄配子占全部雄配子的比值为50%。③根据题意可知，该植株的基因型为MmmRrr，产生的配子为mr和MmRr，其中，mr的配子是正常的配子，MmRr的配子是异常的配子，不能和雌配子结合，则雄性个体产生的配子只有mr能与雌配子结合，两种雌配子的种类为mr和MmRr，则受精卵的基因型为mmrr和MmmRrr，表型为灰色雄性不育和茶褐色可育。由于子代中70%为灰色雄性不育，其余为茶褐色可育，因此，含有11条染色体和含有10条染色体的可育雌配子的比例是3∶7，这可能与带有易位片段的染色体在减数分裂时的丢失有关，原因是部分次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期，含有易位片段的染色体着丝粒分裂后，同时进入极体中。④要利用此品种植株自交后代作为杂交育种的材料，可选择灰色的种子留种；若欲继续获得新一代的雄性不育植株，可选择茶褐色的种子种植后进行自交，可以获得雄性不育系。
答案：(1)母本　不必进行去雄操作　(2)①染色体变异　②10　 减数分裂Ⅰ后期　50%　③3∶7　部分次级卵母细胞在减数分裂Ⅱ后期，含有易位片段的染色体着丝粒分裂后，同时进入极体中　④灰　茶褐