异常减数分裂导致的变异题型探究

史兰珂

减数分裂作为能够贯穿高中生物必修2《遗传与进化》最重要的核心考点之一，是高等生物遗传的基础，在考试中考查的形式多样.对异常减数分裂过程的考查，更能考查学生对减数分裂的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决问题的能力，更能考查学生的基本生物科学素养.

在高考中，特别是近几年的高考中，对这方面的考查，更是呈现了梯度推进的态势，试题覆盖面越来越广，试题质量越来越高，非常能考查学生的理解能力、获取信息能力和综合运用能力.在分析异常减数分裂时，一定要以正常的减数分裂特点作为标尺：减数第一次分裂，同源染色体分离（位于同源染色体上的等位基因分离）；减数第二次分裂，着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成子染色体（位于姐妹染色单体上的相同基因分离），分别移向两个子细胞.对减数分裂异常导致变异题目，要结合题目所给予的具体信息，进行综合比较分析.

从考查的形式上看，在考题中往往通过以下几个方面进行考查：

一、异常减数分裂导致染色体片段的“嫁接”

1.减数分裂时同源染色体的非姐妹染色单体发生片段的交叉互换

例1 （湖北八校2013第二次联考）某生物的基因型为AaBb，其体内一个精原细胞通过减数分裂产生四个配子（不考虑突变）.下列说法正确的是（ ）. A.交叉互换发生于次级精母细胞中

B.交叉互换是染色体变异的形式之一

C.若无交叉互换，则只产生两种配子

D.若有交叉互换，只有当两对基因分别位于两对同源染色体上时才能产生四种配子；否则只能产生两种配子

解析 交叉互换发生在减数第一次分裂的四分体时期，属于基因重组，此时的细胞叫初级精母细胞.AaBb的精原细胞若无交叉互换，则能产生两种配子（AB和ab或Ab和aB）.若有交叉互换，只有两对基因在一对同源染色体上时，且交换的区段有相关基因时，才能产生四种配子.

答案：C

2.减数分裂时非同源染色体上发生片段互换--易位

图1例2 （山东2011高三模拟）图1所示某生物细胞减数分裂时，两对联会的染色体之间出现异常的“字型结构”现象，图中字母表示染色体上的基因.据此所作推断中，错误的是（ ）.

A.此种异常源于染色体的结构变异

B.该生物产生的异常配子很可能有HAa或hBb

C.该生物基因型为HhAaBb，一定属于二倍体生物

D.此种异常可能会导致生物体生殖能力下降

解析 本题考查了染色体结构变异的知识.从图中可以看出这种异常属于染色体结构变异中的易位，可以看做是一条染色单体上的a和另一条染色单体上的B发生了易位，这样就可能形成HAa或hBb的异常配子.该生物的基因型为HhAaBb，含两个染色体组，但该生物可能由受精卵发育而来，也可能由配子直接发育而来，所以该生物可能是二倍体，也可能是单倍体.变异大都是多害少利的，故此种异常可能会导致生物体生殖能力下降.

答案：C

3.减数分裂时非同源染色体上发生片段移接

例3 （2014济宁一模）某二倍体高等植物有多对较为明显的相对性状，基因控制情况见下表.现有一种群，其中基因型为AaBbCc的植株M若干株，基因型为aabbcc的植株N若干株以及其他基因型的植株若干株.回答以下问题：

图2若用电离辐射处理该植物萌发的种子或幼苗，使B、b基因从原染色体（图2所示）随机断裂，然后随机结合在C、c所在染色体的上末端，形成末端易位.已知单个（B或b）基因发生染色体易位的植株，由于同源染色体不能正常联会是高度不育的.现有一植株在幼苗时给予电离辐射处理，欲确定该植株是否发生易位或发生怎样的易位，最简便的方法是：

.

对结果及结论的分析如下（只考虑Bb和Cc基因所控制的相对性状）：

①若出现6种表现型子代，则该植株

；

②若不能产生子代个体，则该植株发生

； ③若子代表现型及比例为：宽叶粗茎：窄叶细茎：窄叶中粗茎=1∶ 1∶ 2，则B和b所在染色体都连在了C、c所在染色体的上末端，且

.

解析 由于基因A、a、B、b在一对同源染色体上，发生易位后会使产生的配子的类型发生变化，致使自交后代的表现型也会发生变化，所以判断该植株是否发生易位及发生怎样的易位，最简便的方法就是让其自交，观察子代的表现型.根据题目信息，如果不发生易位，基因A、a、B、b在一对同源染色体上，如图2所示，产生的配子只有Ab和aB两种，自交后会产生1AAbb、2AaBb、1aaBB三种后代，分别表现为红花窄叶、红花窄叶、白花宽叶两种表现型，Cc自交的后代有粗茎、中粗茎和细茎三种表现型，故总共有2×3=6种表现型.

如果单个（B或b）基因发生染色体易位的植株，由于同源染色体不能正常联会是高度不育的，这样就不会产生子代个体.

如果B、b基因从原染色体随机断裂，然后随机结合在C、c所在染色体的上末端，形成末端易位，这样会有两种结合情况：

情况一：B基因连在C基因所在的染色体上，b基因连在c基因所在的染色体上.

这样只会产生含基因BC和基因bc的两种配子，自交后代为1BBCC、2BbCc、1bbcc，表现为1宽叶粗茎、2窄叶中粗茎、1窄叶细茎.

情况二：b基因连在C基因所在的染色体上，B基因连在c基因所在的染色体上.

这样只会产生含基因bC和基因Bc的两种配子，自交后代为1bbCC、2BbCc、1BBcc，表现为1窄叶粗茎、2窄叶中粗茎、1宽叶细茎.

答案：让该植株自交，观察子代的表现型.

①没有发生染色体易位

②单个（B或b）基因的染色体易位

③B基因连在C基因所在的染色体上，b基因连在c基因所在的染色体上

二、异常减数分裂导致染色体数目的变异

例4 （2011山东卷）基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子.等位基因A、a位于2号染色体.下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是（ ）.

①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离

②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离

③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离

④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

解析 以精子形成为例Aa产生AA型配子的配子是减数第二次分裂后期异常.XBY产生一个不含性染色体的配子可能是减数第一次分裂后期异常产生一个不含X不含Y次级精母细胞，一个含X、Y这对同源染色体的次级精母细胞；可能是减数第二次分裂后期异常产生一个不含X不含Y精细胞，一个含2个X的精细胞（或一个含2个Y的精细胞）

答案：A

（收稿日期：2015-10-13）