Question

分析下列关于科学探究的相关问题
有丝分裂实验被广泛用于环境监测和染色体变化的检测．研究表明：温度骤变以及秋水仙素等理化因素会使植物细胞染色体数目加倍．某同学为验证低温能诱导蚕豆（2n=12）根尖细胞染色体数目加倍，开展了相关研究．

（1）实验原理：低温处理根尖细胞，能够抑制

 

，以致染色体不能被拉向两极，细胞也不分裂．
（2）材料用具：蚕豆，冰箱，显微镜、盖玻片、载玻片等显微操作器材，另外还需的化学试剂有

 

等．
方法步骤：培养根尖，待根长至1cm左右时，将其中的一半置于冰箱4℃下诱导培养36h→制作装片→显微观察并绘图．
（3）结果分析：常温下的装片中，分裂期细胞占细胞总数的10%，细胞周期总时间为20h，则分裂间期的时间为

 

h；该实验中处于分裂中期的细胞含有

 

条染色体．
（4）农药等污染物有致畸、致癌和致突变效应，潜在危害大．致畸主要表现之一是细胞分裂间期的微核现象（如图19），微核与主核有相同染色效果，但体积较小．可通过观测统计微核率的大小，认识和评估污染物对生物的影响．请就农药污染程度对植物细胞微核产生的效应开展研究．
材料用具：培养皿，5%、10%、15%、20%的磷胺（农药）溶液，蚕豆种子、蒸馏水，显微操作器材及必要的化学试剂．假设：

 

．
（5）主要方法步骤：
①对蚕豆种子浸种，在适宜条件下萌发生根；
②

 

．
③按固定→解离→漂洗→染色→压片过程，制作根尖有丝分裂装片；
④镜检并记录、统计微核．
（6）生物的遗传方式是多样的．
1760年，Kolrenter将高株烟草和矮株烟草杂交，发现其结果不同于孟德尔的豌豆株高变化的结果．到了1913年R．Emerson和E．East报道了他们对玉米穗长的研究结果，他们将纯种甜玉米（平均穗长6.63cm）和纯种爆玉米（平均穗长16.80cm）进行杂交，各自穗长变异都不大，再将F₁代互交产生F₂，结果如图1所示．数量性状与质量性状是一对不同的概念．下列相关叙述错误的是…

 

A．数量性状由多对微效基因控制，多对基因的共同作用决定表现型特征；表现型差异与决定性状的基因数目有关但与基因的种类无关；而质量性状则属于单基因控制
B．数量性状受环境影响；不能从表现型来推测其基因型；许多不同的基因型可能具有相同的表现型
C．数量性状之遗传遵循孟德尔遗传规律，其性状易度量，研究的对象是群体，而不是个体
D．数量性状一般呈正态分布，基因之间都是完全显性的，可用系谱方法来研究．
（7）基于图2中数据完成下列分析与结论．
分析：

 

．
结论：

 

．
进一步研究：两种性状中的F₁都是杂合体，但基因型相同，那么穗长的差异一定是由于环境的差异所引起．环境因素引起的变异是什么？
（8）若是n对等位基因控制某数量性状，则显性纯合子和隐性纯合子杂交获得的F₁再互交所获得的F₂中，性状极端表达的比率为

 

．
（9）如果说亲代和F₁代的变异反映了环境的影响，那么这种影响同样也作用于F₂上，但如果

 

（操作方法），我们就有理由确定环境对F₂的作用应和亲代及F₁相似．

Answer 1

考点：低温诱导染色体加倍实验,基因与性状的关系

专题：

分析：秋水仙素和低温都能抑制纺锤体的形成，使得染色体数目加倍．醋酸洋红和龙胆紫等碱性染料将染色体染成深色．细胞分裂各时期所用的时间和观察时该时期细胞数目是成正比的．有丝分裂的过程中，后期着丝点分裂，染色体数目加倍，其它时期和体细胞染色体数目一致．玉米穗长的研究资料除了环境的影响以外说明了以下4点：F₁数量性状的平均值介与两亲本的平均值之间，F₂数量性状的平均值和F₁相等，F₂的变异范围大于F₁，F₂数量性的极值比F₁更为深入地延伸到两亲本的分布范围中．提出多基因学说：数量性状受多基因支配；这些基因对表型影响小，相互独立，但以积累的方式影响相同的表型；每对基因常表现为不完全显性，分离比符合孟德尔法则；F₁介于两亲本的中间，F2有较大的变异范围．

解答： 解：（1）题干信息“温度骤变以及秋水仙素等理化因素会使植物细胞染色体数目加倍”，说明低温处理根尖细胞，能够抑制纺锤体的形成，使得染色体加倍．
（2）实验的因变量是染色体数目变化，则实验过程中用20%盐酸和醋酸洋红（0、2%龙胆紫）将染色体染成深色，便于观察．
（3）细胞分裂各时期所用的时间和观察时该时期细胞数目是成正比的．分期期细胞占细胞总数10%，则分裂间期占90%，时间应该是20×90%=18小时．正常体细胞染色体数目为12条，用秋水仙素处理后，染色体数目加倍，则处于中期细胞含有12或24条染色体．
（4）根据题干信息“致畸主要表现之一是细胞分裂间期的微核现象”和“5%、10%、15%、20%的磷胺（农药）溶液”，可以假设农药污染程度与植物细胞的微核率呈正相关．
（5）主要方法步骤：①对蚕豆种子浸种，在适宜条件下萌发生根．②将萌发生根的蚕豆种子随机分成五等组、编号，每组10粒，分别浸泡在等体积的0、5%、10%、15%、20%的磷胺溶液中相同时间，取出后用蒸馏水冲洗，并移至蒸馏水中培养一定时间（约2个细胞周期）③一段时间后，取出已生根的种子后用蒸馏水冲洗，并移至蒸馏水中再培养一定时间，按“固定（卡诺固定液，冰醋酸：乙醇=1：3）→解离（20%盐酸）→漂洗（清水）→染色（醋酸洋红或2%龙胆紫）→压片”制作根尖有丝分裂装片．④镜检并记录、统计微核．由于农药等污染物有致畸、致癌和致突变效应，最可能的结果是微核率和微核细胞率随磷胺浓度增加而增大．
（6）根据题干信息“纯种甜玉米（平均穗长6.63cm）和纯种爆玉米（平均穗长16.80cm）进行杂交，各自穗长变异都不大”说明基因之间不都是完全显性的．
（7）分析表2，豌豆株高的遗传中，F₁表现为显性性状，F₂出现典型的孟德尔分离比3：1．玉米穗长的遗传中，F₁的平均值介于两亲本的平均值之间；F₂的平均值和F₁大致相等，但F₂的变异范围大于F₁；F₂的变异范围更大．结论：数据表明F₂穗常变异范围明显增加，说明玉米穗长属于多基因遗传的数量性状；而豌豆的株高的遗传属于单基因遗传的质量性状．
（8）分析一对等位基因Aa×Aa→1AA、2Aa、1aa，显性性状的概率为1/4，若是n对等位基因控制某数量性状，全显性的概率=（1/4）ⁿ，全隐性的概率也=（1/4）ⁿ，则性状极端表达的比率为（1/4）ⁿ×2．
（9）根据题干信息“确定环境对F₂的作用应和亲代及F₁相似”则需要把植株种植在同一环境中．
故答案为：（1）有丝分裂前期抑制纺锤体的形成   （2）20%盐酸和醋酸洋红（0、2%龙胆紫） 
（3）18小时  12或24条 （4）农药污染程度与植物细胞的微核率呈正相关（其他相似描述也可）
（5）②将萌发生根的蚕豆种子随机分成五等组、编号，每组10粒，分别浸泡在等体积的0、5%、10%、15%、20%的磷胺溶液中相同时间，取出后用蒸馏水冲洗，并移至蒸馏水中培养一定时间（约2个细胞周期）    （6）D
（7）分析：豌豆株高的遗传中，F₁表现为显性性状，F₂出现典型的孟德尔分离比3：1．玉米穗长的遗传中，F₁的平均值介于两亲本的平均值之间；F₂的平均值和F₁大致相等，但F₂的变异范围大于F₁；F₂的变异范围更大．
结论：数据表明F₂穗常变异范围明显增加，说明玉米穗长属于多基因遗传的数量性状；而豌豆的株高的遗传属于单基因遗传的质量性状．
（8）（1/4）ⁿ×2    （9）种植在同一环境中

点评：本题综合考查低温诱导染色体数目加倍、有丝分裂、对照实验、数量和性状的特点、基因分离定律的应用等相关知识及实验设计和分析能力，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力；具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析、处理，能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订的能力．