Question

分析下列關(guān)于科學(xué)探究的相關(guān)問題
有絲分裂實驗被廣泛用于環(huán)境監(jiān)測和染色體變化的檢測．研究表明：溫度驟變以及秋水仙素等理化因素會使植物細胞染色體數(shù)目加倍．某同學(xué)為驗證低溫能誘導(dǎo)蠶豆（2n=12）根尖細胞染色體數(shù)目加倍，開展了相關(guān)研究．

（1）實驗原理：低溫處理根尖細胞，能夠抑制

 

，以致染色體不能被拉向兩極，細胞也不分裂．
（2）材料用具：蠶豆，冰箱，顯微鏡、蓋玻片、載玻片等顯微操作器材，另外還需的化學(xué)試劑有

 

等．
方法步驟：培養(yǎng)根尖，待根長至1cm左右時，將其中的一半置于冰箱4℃下誘導(dǎo)培養(yǎng)36h→制作裝片→顯微觀察并繪圖．
（3）結(jié)果分析：常溫下的裝片中，分裂期細胞占細胞總數(shù)的10%，細胞周期總時間為20h，則分裂間期的時間為

 

h；該實驗中處于分裂中期的細胞含有

 

條染色體．
（4）農(nóng)藥等污染物有致畸、致癌和致突變效應(yīng)，潛在危害大．致畸主要表現(xiàn)之一是細胞分裂間期的微核現(xiàn)象（如圖19），微核與主核有相同染色效果，但體積較�。�可通過觀測統(tǒng)計微核率的大小，認識和評估污染物對生物的影響．請就農(nóng)藥污染程度對植物細胞微核產(chǎn)生的效應(yīng)開展研究．
材料用具：培養(yǎng)皿，5%、10%、15%、20%的磷胺（農(nóng)藥）溶液，蠶豆種子、蒸餾水，顯微操作器材及必要的化學(xué)試劑．假設(shè)：

 

．
（5）主要方法步驟：
①對蠶豆種子浸種，在適宜條件下萌發(fā)生根；
②

 

．
③按固定→解離→漂洗→染色→壓片過程，制作根尖有絲分裂裝片；
④鏡檢并記錄、統(tǒng)計微核．
（6）生物的遺傳方式是多樣的．
1760年，Kolrenter將高株煙草和矮株煙草雜交，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果不同于孟德爾的豌豆株高變化的結(jié)果．到了1913年R．Emerson和E．East報道了他們對玉米穗長的研究結(jié)果，他們將純種甜玉米（平均穗長6.63cm）和純種爆玉米（平均穗長16.80cm）進行雜交，各自穗長變異都不大，再將F₁代互交產(chǎn)生F₂，結(jié)果如圖1所示．?dāng)?shù)量性狀與質(zhì)量性狀是一對不同的概念．下列相關(guān)敘述錯誤的是…

 

A．?dāng)?shù)量性狀由多對微效基因控制，多對基因的共同作用決定表現(xiàn)型特征；表現(xiàn)型差異與決定性狀的基因數(shù)目有關(guān)但與基因的種類無關(guān)；而質(zhì)量性狀則屬于單基因控制
B．?dāng)?shù)量性狀受環(huán)境影響；不能從表現(xiàn)型來推測其基因型；許多不同的基因型可能具有相同的表現(xiàn)型
C．?dāng)?shù)量性狀之遺傳遵循孟德爾遺傳規(guī)律，其性狀易度量，研究的對象是群體，而不是個體
D．?dāng)?shù)量性狀一般呈正態(tài)分布，基因之間都是完全顯性的，可用系譜方法來研究．
（7）基于圖2中數(shù)據(jù)完成下列分析與結(jié)論．
分析：

 

．
結(jié)論：

 

．
進一步研究：兩種性狀中的F₁都是雜合體，但基因型相同，那么穗長的差異一定是由于環(huán)境的差異所引起．環(huán)境因素引起的變異是什么？
（8）若是n對等位基因控制某數(shù)量性狀，則顯性純合子和隱性純合子雜交獲得的F₁再互交所獲得的F₂中，性狀極端表達的比率為

 

．
（9）如果說親代和F₁代的變異反映了環(huán)境的影響，那么這種影響同樣也作用于F₂上，但如果

 

（操作方法），我們就有理由確定環(huán)境對F₂的作用應(yīng)和親代及F₁相似．

Answer 1

考點：低溫誘導(dǎo)染色體加倍實驗,基因與性狀的關(guān)系

專題：

分析：秋水仙素和低溫都能抑制紡錘體的形成，使得染色體數(shù)目加倍．醋酸洋紅和龍膽紫等堿性染料將染色體染成深色．細胞分裂各時期所用的時間和觀察時該時期細胞數(shù)目是成正比的．有絲分裂的過程中，后期著絲點分裂，染色體數(shù)目加倍，其它時期和體細胞染色體數(shù)目一致．玉米穗長的研究資料除了環(huán)境的影響以外說明了以下4點：F₁數(shù)量性狀的平均值介與兩親本的平均值之間，F(xiàn)₂數(shù)量性狀的平均值和F₁相等，F(xiàn)₂的變異范圍大于F₁，F(xiàn)₂數(shù)量性的極值比F₁更為深入地延伸到兩親本的分布范圍中．提出多基因?qū)W說：數(shù)量性狀受多基因支配；這些基因?qū)Ρ硇陀绊懶�，相互獨立，但以積累的方式影響相同的表型；每對基因常表現(xiàn)為不完全顯性，分離比符合孟德爾法則；F₁介于兩親本的中間，F(xiàn)2有較大的變異范圍．

解答： 解：（1）題干信息“溫度驟變以及秋水仙素等理化因素會使植物細胞染色體數(shù)目加倍”，說明低溫處理根尖細胞，能夠抑制紡錘體的形成，使得染色體加倍．
（2）實驗的因變量是染色體數(shù)目變化，則實驗過程中用20%鹽酸和醋酸洋紅（0、2%龍膽紫）將染色體染成深色，便于觀察．
（3）細胞分裂各時期所用的時間和觀察時該時期細胞數(shù)目是成正比的．分期期細胞占細胞總數(shù)10%，則分裂間期占90%，時間應(yīng)該是20×90%=18小時．正常體細胞染色體數(shù)目為12條，用秋水仙素處理后，染色體數(shù)目加倍，則處于中期細胞含有12或24條染色體．
（4）根據(jù)題干信息“致畸主要表現(xiàn)之一是細胞分裂間期的微核現(xiàn)象”和“5%、10%、15%、20%的磷胺（農(nóng)藥）溶液”，可以假設(shè)農(nóng)藥污染程度與植物細胞的微核率呈正相關(guān)．
（5）主要方法步驟：①對蠶豆種子浸種，在適宜條件下萌發(fā)生根．②將萌發(fā)生根的蠶豆種子隨機分成五等組、編號，每組10粒，分別浸泡在等體積的0、5%、10%、15%、20%的磷胺溶液中相同時間，取出后用蒸餾水沖洗，并移至蒸餾水中培養(yǎng)一定時間（約2個細胞周期）③一段時間后，取出已生根的種子后用蒸餾水沖洗，并移至蒸餾水中再培養(yǎng)一定時間，按“固定（卡諾固定液，冰醋酸：乙醇=1：3）→解離（20%鹽酸）→漂洗（清水）→染色（醋酸洋紅或2%龍膽紫）→壓片”制作根尖有絲分裂裝片．④鏡檢并記錄、統(tǒng)計微核．由于農(nóng)藥等污染物有致畸、致癌和致突變效應(yīng)，最可能的結(jié)果是微核率和微核細胞率隨磷胺濃度增加而增大．
（6）根據(jù)題干信息“純種甜玉米（平均穗長6.63cm）和純種爆玉米（平均穗長16.80cm）進行雜交，各自穗長變異都不大”說明基因之間不都是完全顯性的．
（7）分析表2，豌豆株高的遺傳中，F(xiàn)₁表現(xiàn)為顯性性狀，F(xiàn)₂出現(xiàn)典型的孟德爾分離比3：1．玉米穗長的遺傳中，F(xiàn)₁的平均值介于兩親本的平均值之間；F₂的平均值和F₁大致相等，但F₂的變異范圍大于F₁；F₂的變異范圍更大．結(jié)論：數(shù)據(jù)表明F₂穗常變異范圍明顯增加，說明玉米穗長屬于多基因遺傳的數(shù)量性狀；而豌豆的株高的遺傳屬于單基因遺傳的質(zhì)量性狀．
（8）分析一對等位基因Aa×Aa→1AA、2Aa、1aa，顯性性狀的概率為1/4，若是n對等位基因控制某數(shù)量性狀，全顯性的概率=（1/4）ⁿ，全隱性的概率也=（1/4）ⁿ，則性狀極端表達的比率為（1/4）ⁿ×2．
（9）根據(jù)題干信息“確定環(huán)境對F₂的作用應(yīng)和親代及F₁相似”則需要把植株種植在同一環(huán)境中．
故答案為：（1）有絲分裂前期抑制紡錘體的形成   （2）20%鹽酸和醋酸洋紅（0、2%龍膽紫） 
（3）18小時  12或24條 （4）農(nóng)藥污染程度與植物細胞的微核率呈正相關(guān)（其他相似描述也可）
（5）②將萌發(fā)生根的蠶豆種子隨機分成五等組、編號，每組10粒，分別浸泡在等體積的0、5%、10%、15%、20%的磷胺溶液中相同時間，取出后用蒸餾水沖洗，并移至蒸餾水中培養(yǎng)一定時間（約2個細胞周期）    （6）D
（7）分析：豌豆株高的遺傳中，F(xiàn)₁表現(xiàn)為顯性性狀，F(xiàn)₂出現(xiàn)典型的孟德爾分離比3：1．玉米穗長的遺傳中，F(xiàn)₁的平均值介于兩親本的平均值之間；F₂的平均值和F₁大致相等，但F₂的變異范圍大于F₁；F₂的變異范圍更大．
結(jié)論：數(shù)據(jù)表明F₂穗常變異范圍明顯增加，說明玉米穗長屬于多基因遺傳的數(shù)量性狀；而豌豆的株高的遺傳屬于單基因遺傳的質(zhì)量性狀．
（8）（1/4）ⁿ×2    （9）種植在同一環(huán)境中

點評：本題綜合考查低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍、有絲分裂、對照實驗、數(shù)量和性狀的特點、基因分離定律的應(yīng)用等相關(guān)知識及實驗設(shè)計和分析能力，意在考查考生能理解所學(xué)知識的要點，把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系的能力；能運用所學(xué)知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學(xué)問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論的能力；具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行解釋、分析、處理，能對一些簡單的實驗方案做出恰當(dāng)?shù)脑u價和修訂的能力．