異常減數(shù)分裂導(dǎo)致的變異題型探究

史蘭珂

減數(shù)分裂作為能夠貫穿高中生物必修2《遺傳與進(jìn)化》最重要的核心考點之一，是高等生物遺傳的基礎(chǔ)，在考試中考查的形式多樣.對異常減數(shù)分裂過程的考查，更能考查學(xué)生對減數(shù)分裂的掌握程度和綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決問題的能力，更能考查學(xué)生的基本生物科學(xué)素養(yǎng).

在高考中，特別是近幾年的高考中，對這方面的考查，更是呈現(xiàn)了梯度推進(jìn)的態(tài)勢，試題覆蓋面越來越廣，試題質(zhì)量越來越高，非常能考查學(xué)生的理解能力、獲取信息能力和綜合運(yùn)用能力.在分析異常減數(shù)分裂時，一定要以正常的減數(shù)分裂特點作為標(biāo)尺：減數(shù)第一次分裂，同源染色體分離（位于同源染色體上的等位基因分離）；減數(shù)第二次分裂，著絲點分裂，姐妹染色單體分開形成子染色體（位于姐妹染色單體上的相同基因分離），分別移向兩個子細(xì)胞.對減數(shù)分裂異常導(dǎo)致變異題目，要結(jié)合題目所給予的具體信息，進(jìn)行綜合比較分析.

從考查的形式上看，在考題中往往通過以下幾個方面進(jìn)行考查：

一、異常減數(shù)分裂導(dǎo)致染色體片段的“嫁接”

1.減數(shù)分裂時同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生片段的交叉互換

例1 （湖北八校2013第二次聯(lián)考）某生物的基因型為AaBb，其體內(nèi)一個精原細(xì)胞通過減數(shù)分裂產(chǎn)生四個配子（不考慮突變）.下列說法正確的是（ ）. A.交叉互換發(fā)生于次級精母細(xì)胞中

B.交叉互換是染色體變異的形式之一

C.若無交叉互換，則只產(chǎn)生兩種配子

D.若有交叉互換，只有當(dāng)兩對基因分別位于兩對同源染色體上時才能產(chǎn)生四種配子；否則只能產(chǎn)生兩種配子

解析 交叉互換發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的四分體時期，屬于基因重組，此時的細(xì)胞叫初級精母細(xì)胞.AaBb的精原細(xì)胞若無交叉互換，則能產(chǎn)生兩種配子（AB和ab或Ab和aB）.若有交叉互換，只有兩對基因在一對同源染色體上時，且交換的區(qū)段有相關(guān)基因時，才能產(chǎn)生四種配子.

答案：C

2.減數(shù)分裂時非同源染色體上發(fā)生片段互換--易位

圖1例2 （山東2011高三模擬）圖1所示某生物細(xì)胞減數(shù)分裂時，兩對聯(lián)會的染色體之間出現(xiàn)異常的“字型結(jié)構(gòu)”現(xiàn)象，圖中字母表示染色體上的基因.據(jù)此所作推斷中，錯誤的是（ ）.

A.此種異常源于染色體的結(jié)構(gòu)變異

B.該生物產(chǎn)生的異常配子很可能有HAa或hBb

C.該生物基因型為HhAaBb，一定屬于二倍體生物

D.此種異?？赡軙?dǎo)致生物體生殖能力下降

解析 本題考查了染色體結(jié)構(gòu)變異的知識.從圖中可以看出這種異常屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，可以看做是一條染色單體上的a和另一條染色單體上的B發(fā)生了易位，這樣就可能形成HAa或hBb的異常配子.該生物的基因型為HhAaBb，含兩個染色體組，但該生物可能由受精卵發(fā)育而來，也可能由配子直接發(fā)育而來，所以該生物可能是二倍體，也可能是單倍體.變異大都是多害少利的，故此種異?？赡軙?dǎo)致生物體生殖能力下降.

答案：C

3.減數(shù)分裂時非同源染色體上發(fā)生片段移接

例3 （2014濟(jì)寧一模）某二倍體高等植物有多對較為明顯的相對性狀，基因控制情況見下表.現(xiàn)有一種群，其中基因型為AaBbCc的植株M若干株，基因型為aabbcc的植株N若干株以及其他基因型的植株若干株.回答以下問題：

圖2若用電離輻射處理該植物萌發(fā)的種子或幼苗，使B、b基因從原染色體（圖2所示）隨機(jī)斷裂，然后隨機(jī)結(jié)合在C、c所在染色體的上末端，形成末端易位.已知單個（B或b）基因發(fā)生染色體易位的植株，由于同源染色體不能正常聯(lián)會是高度不育的.現(xiàn)有一植株在幼苗時給予電離輻射處理，欲確定該植株是否發(fā)生易位或發(fā)生怎樣的易位，最簡便的方法是：

.

對結(jié)果及結(jié)論的分析如下（只考慮Bb和Cc基因所控制的相對性狀）：

①若出現(xiàn)6種表現(xiàn)型子代，則該植株

；

②若不能產(chǎn)生子代個體，則該植株發(fā)生

； ③若子代表現(xiàn)型及比例為：寬葉粗莖：窄葉細(xì)莖：窄葉中粗莖=1∶ 1∶ 2，則B和b所在染色體都連在了C、c所在染色體的上末端，且

.

解析 由于基因A、a、B、b在一對同源染色體上，發(fā)生易位后會使產(chǎn)生的配子的類型發(fā)生變化，致使自交后代的表現(xiàn)型也會發(fā)生變化，所以判斷該植株是否發(fā)生易位及發(fā)生怎樣的易位，最簡便的方法就是讓其自交，觀察子代的表現(xiàn)型.根據(jù)題目信息，如果不發(fā)生易位，基因A、a、B、b在一對同源染色體上，如圖2所示，產(chǎn)生的配子只有Ab和aB兩種，自交后會產(chǎn)生1AAbb、2AaBb、1aaBB三種后代，分別表現(xiàn)為紅花窄葉、紅花窄葉、白花寬葉兩種表現(xiàn)型，Cc自交的后代有粗莖、中粗莖和細(xì)莖三種表現(xiàn)型，故總共有2×3=6種表現(xiàn)型.

如果單個（B或b）基因發(fā)生染色體易位的植株，由于同源染色體不能正常聯(lián)會是高度不育的，這樣就不會產(chǎn)生子代個體.

如果B、b基因從原染色體隨機(jī)斷裂，然后隨機(jī)結(jié)合在C、c所在染色體的上末端，形成末端易位，這樣會有兩種結(jié)合情況：

情況一：B基因連在C基因所在的染色體上，b基因連在c基因所在的染色體上.

這樣只會產(chǎn)生含基因BC和基因bc的兩種配子，自交后代為1BBCC、2BbCc、1bbcc，表現(xiàn)為1寬葉粗莖、2窄葉中粗莖、1窄葉細(xì)莖.

情況二：b基因連在C基因所在的染色體上，B基因連在c基因所在的染色體上.

這樣只會產(chǎn)生含基因bC和基因Bc的兩種配子，自交后代為1bbCC、2BbCc、1BBcc，表現(xiàn)為1窄葉粗莖、2窄葉中粗莖、1寬葉細(xì)莖.

答案：讓該植株自交，觀察子代的表現(xiàn)型.

①沒有發(fā)生染色體易位

②單個（B或b）基因的染色體易位

③B基因連在C基因所在的染色體上，b基因連在c基因所在的染色體上

二、異常減數(shù)分裂導(dǎo)致染色體數(shù)目的變異

例4 （2011山東卷）基因型為AaXBY的小鼠僅因為減數(shù)分裂過程中染色體未正常分離，而產(chǎn)生一個不含性染色體的AA型配子.等位基因A、a位于2號染色體.下列關(guān)于染色體未分離時期的分析，正確的是（ ）.

①2號染色體一定在減數(shù)第二次分裂時未分離

②2號染色體可能在減數(shù)第一次分裂時未分離

③性染色體可能在減數(shù)第二次分裂時未分離

④性染色體一定在減數(shù)第一次分裂時未分離

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

解析 以精子形成為例Aa產(chǎn)生AA型配子的配子是減數(shù)第二次分裂后期異常.XBY產(chǎn)生一個不含性染色體的配子可能是減數(shù)第一次分裂后期異常產(chǎn)生一個不含X不含Y次級精母細(xì)胞，一個含X、Y這對同源染色體的次級精母細(xì)胞；可能是減數(shù)第二次分裂后期異常產(chǎn)生一個不含X不含Y精細(xì)胞，一個含2個X的精細(xì)胞（或一個含2個Y的精細(xì)胞）

答案：A

（收稿日期：2015-10-13）