高考生物专题强化训练：8变异与进化（含解析）

八　变异与进化
(30分钟　100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题6分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列有关可遗传的变异的叙述,正确的是 (　　)
A.三倍体无子西瓜高度不育,但其无子性状也可以遗传
B.杂交育种可培育出新品种是因为基因重组产生了新性状
C.单倍体植株的体细胞中不存在同源染色体,其植株比正常植株弱小
D.基因突变是不定向的,A基因既可突变成a基因,也可突变成b基因
【解析】选A。三倍体无子西瓜的原理是染色体变异,因此其无子性状可以遗传,A正确;杂交育种的原理是基因重组,培育出新品种是因为基因重组产生了新的表现型,B错误;四倍体的单倍体植株的体细胞存在同源染色体,一般单倍体植株比正常植株弱小,C错误;基因突变是不定向的,A基因可突变成a基因,但不能突变成b基因,只能产生它的等位基因,D错误。
　　　　　　【方法技巧】几种常考的育种方法
杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种
方法 杂交→自交→选优杂交→筛选,连续自交→直至后代不发生性状分离为止 辐射诱变、激光诱变、化学药剂处理 花药离体培养→秋水仙素诱导加倍 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
原理 基因重组 基因突变 染色体变异(染色体数目先成倍减少,再加倍,得到纯种) 染色体变异(染色体数目成倍增加)
优点 不同个体的优良性状可集中于同一个体上 提高变异频率,出现新性状,大幅度改良某些性状,加速育种进程 明显缩短育种年限 营养器官增大、提高产量与营养成分
缺点 时间长,需要及时发现优良性状 有利变异少,需要处理大量实验材料,具有不确定性 技术复杂,成本高 技术复杂,且需要与杂交育种配合;在动物中难以实现
举例 高秆抗病与矮秆不抗病小麦杂交产生矮秆抗病品种 高产青霉素菌株的培育 抗病植株的培育 三倍体西瓜、八倍体小黑麦
2.(2021·许昌模拟)下列关于生物遗传与变异的说法,正确的是 (　　)
A.发生在DNA分子中个别碱基对的替换、增添和缺失均属于基因突变
B.同源染色体相同位点上的基因未必是等位基因,同源染色体间可以发生基因重组
C.遗传病一定是个体含有致病基因引起的
D.先天性疾病一定是遗传病,遗传病一定是先天性疾病
【解析】选B。发生在DNA分子没有遗传效应片段中的个别碱基对的替换、增添和缺失不属于基因突变,A错误;同源染色体相同位点上的基因未必是等位基因,也可能是相同基因,同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换可导致基因重组,B正确;遗传病不一定是个体含有致病基因引起的,也可能是染色体异常引起的,C错误;先天性疾病不一定是遗传病,遗传病也不一定是先天性疾病,D错误。
3.(2021·哈尔滨二模)下列关于变异和进化的叙述,正确的是 (　　)
A.组织培养过程中可能发生的变异是突变和基因重组
B.染色体中某一片段缺失而引起的变异属于基因突变
C.有性生殖的出现实现了基因重组,为生物进化提供选择的原材料
D.从进化角度看,物种多样性是环境导致生物产生变异的结果
【解析】选C。组织培养过程中只进行有丝分裂,可能发生的变异有基因突变和染色体变异,不会发生基因重组,A错误;染色体中某一片段缺失而引起的变异属于染色体结构变异,B错误;有性生殖的出现实现了基因重组,为生物进化提供选择的原材料,C正确;从进化角度看,物种多样性是不同物种之间、生物与无机环境之间长期共同进化的结果,D错误。
　　　【加固训练】
　　(2021·南昌一模)小黑麦新品种具有产量高、抗逆性和抗病性强、耐瘠耐寒的特点,适于高寒山区种植。小黑麦的培育过程大致为:普通小麦(AABBDD)和黑麦(RR)杂交获得F1,人工处理F1可培育获得小黑麦(AABBDDRR),其中A、B、D、R分别代表不同物种的一个染色体组,　每个染色体组含有7条染色体。下列叙述正确的是 (　　)
A.F1减数分裂过程中因同源染色体发生联会紊乱导致高度不育
B.用适宜浓度秋水仙素处理F1的种子或幼苗可培育获得小黑麦
C.普通小麦、黑麦、小黑麦在自然条件下自交都可产生可育下一代
D.在高倍镜下可观察到小黑麦根尖分生区细胞中有28个四分体
【解析】选C。F1(ABDR)不含同源染色体,减数分裂时不能正常联会,A错误;因为秋水仙素可抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成,故可用适宜浓度秋水仙素处理F1幼苗(ABDR),使其染色体加倍,从而获得小黑麦(AABBDDRR),F1(ABDR)通常不可育,无种子形成,B错误;普通小麦、黑麦、小黑麦都含有同源染色体,在自然条件下自交都可产生可育下一代,C正确;小黑麦根尖分生区细胞只能进行有丝分裂,而四分体是在减数第一次分裂前期形成的,D错误。
4.(2021·浙江6月选考)α-珠蛋白与α-珠蛋白突变体分别由141个和146个氨基酸组成,其中第1～138个氨基酸完全相同,其余氨基酸不同。该变异是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的。该实例不能说明 (　　)
A.该变异属于基因突变
B.基因能指导蛋白质的合成
C.DNA片段的缺失导致变异
D.该变异导致终止密码子后移
【解析】选C。本题主要考查基因表达和基因突变。基因突变是指由于DNA碱基对的替换、增添或缺失而引起的基因结构的变化。该变异是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的,属于基因突变。由于基因上的一个碱基对缺失,而使α-珠蛋白突变体的氨基酸组成与原α-珠蛋白不同,可以得出基因能指导蛋白质的合成的结论。根据α-珠蛋白与α-珠蛋白突变体分别由141个和146个氨基酸组成,可知是由于基因突变导致终止密码子后移,而使α-珠蛋白突变体的氨基酸数量增多。题干没有涉及DNA片段的缺失,不能说明DNA片段的缺失导致变异。
　　　　　　【易错警示】基因突变的种类及结果
(1)基因突变是发生在分子水平上的变化,而基因数目未变,光学显微镜下不能直接观察到,包括基因中碱基对的替换、增添和缺失。
(2)基因中碱基对的替换不改变肽链中氨基酸的种类、数目或只改变肽链中的一个氨基酸,而基因中碱基对的增添和缺失对肽链中氨基酸的种类和数目影响较大。
(3)一般来说,在生物个体发育过程中,基因突变发生的时期越迟,生物体表现突变的部分越少。
　　　【加固训练】
　　(2021·吕梁一模)一只灰体雄果蝇(Tt,基因位于4号染色体上)与一只黑体雌果蝇(tt)杂交,子代出现了一只4号染色体三体的灰体雄果蝇,为确定其基因组成,研究人员用该三体果蝇进行测交实验(假设均无基因突变发生)。下列叙述正确的是 (　　)
A.该三体果蝇的基因型是TTt
B.该三体果蝇的形成可能是亲代灰体雄果蝇减数第一次分裂异常导致的
C.该三体果蝇不能产生染色体数正常的配子
D.若测交后代灰体∶黑体=1∶1,则该三体果蝇的基因型为TTt
【解析】选B。由分析可知,该三体果蝇的基因型可能是TTt或Ttt,A错误;该三体果蝇的形成可能是亲代灰体雄果蝇(Tt)减数第一次分裂异常,产生含Tt的精子并与含t的卵细胞受精导致的,B正确;该三体果蝇能产生染色体数正常的配子,C错误;若测交后代灰体∶黑体=1∶1,则该三体果蝇的基因型为Ttt,D错误。
5.(2021·广东选择考)孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点,斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代,但也容易受到天敌的捕食。关于种群中雄鱼的平均斑点数量,下列推测错误的是 (　　)
A.缺少天敌,斑点数量可能会增多
B.引入天敌,斑点数量可能会减少
C.天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向
D.自然环境中,斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊
【解析】选C。本题主要考查自然选择和共同进化。缺少天敌的环境中,孔雀鱼雄鱼的斑点数量逐渐增多,原因是孔雀鱼群体中斑点数多的雄性个体体色艳丽,易吸引雌性个体,从而获得更多的交配机会,导致群体中该类型个体的数量增多,A正确;引入天敌的环境中,斑点数量多的雄鱼容易受到天敌的捕食,数量减少,反而斑点数量少的雄鱼获得更多交配机会,导致群体中斑点数量可能会减少,B正确;生物的变异是不定向的,故天敌存在与否不能决定斑点数量相关基因的变异方向,C错误;由题干信息可知,斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代,但也容易受到天敌的捕食,而斑点少的雄鱼不易被天敌捕食,但繁殖后代的机会少,可知自然环境中,斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊,D正确。
　　　　　　【易错警示】自然选择决定生物进化的方向,但是不决定变异的方向,天敌的存在与否属于自然选择。变异具有多害少利性,变异是否有利,关键看是否适应环境。
6.(2020·马鞍山三模)绿头鸭和琵嘴鸭、绿翅鸭、斑嘴鸭都是野生鸭类,它们常常在同一栖息地生活。绿头鸭的ND2基因长度为1 041 bp,另外几种鸭与绿头鸭ND2基因长度及核苷酸序列相似度的比较如表。下列叙述不正确的是 (　　)
物种 ND2基因长度/bp 核苷酸序列相似度/%
琵嘴鸭 1 041 90.97
绿翅鸭 1 041 94.62
斑嘴鸭 1 041 100
A.琵嘴鸭、绿翅鸭、斑嘴鸭是由绿头鸭进化而来的
B.可通过DNA分子测序技术检测基因的相似度
C.进化过程中ND2基因中发生了碱基序列的改变
D.根据检测结果不能判断四种鸭是否有生殖隔离
【解析】选A。由表格信息可知,斑嘴鸭与绿头鸭亲缘关系最近,说明斑嘴鸭可能是由绿头鸭进化而来的,A错误;可通过DNA分子测序技术检测基因的相似度从而确定物种之间的亲缘关系,B正确;由表格中ND2基因之间核苷酸序列的差异可推测,进化过程中ND2基因中发生了碱基序列的改变,C正确;生殖隔离是新物种形成的标志,故根据检测结果不能判断四种鸭是否有生殖隔离,D正确。
　　　【加固训练】
1.(2021·合肥一模)利福霉素是一种有效的抗结核病药,如图为在一固定容器内用液体培养基培养结核杆菌并测定其种群数量变化,其中在a点向培养基中添加了一定量利福霉素,b点更换成含利福霉素的培养液,下列相关叙述正确的是 (　　)
A.突变和基因重组为结核杆菌的进化提供了原材料
B.a点时使用利福霉素导致结核杆菌产生抗利福霉素突变
C.c点时结核杆菌种群中抗利福霉素基因的基因频率比b点时高
D.d点之后结核杆菌数量的下降是再次加入利福霉素的结果
【解析】选C。结核杆菌为原核生物,以二分裂方式繁殖,繁殖过程中没有基因重组和染色体变异,基因突变为结核杆菌的进化提供原材料,A错误;结核杆菌的抗利福霉素突变在a点前已产生,a点时使用利福霉素只是对结核杆菌的抗利福霉素突变进行了定向选择,其结果是使结核杆菌种群中抗利福霉素基因的基因频率显著增加,c点时结核杆菌种群中抗利福霉素基因的基因频率比b点时高,B错误、C正确;图示为在一固定容器内培养结核杆菌,d点之后结核杆菌数量的下降是营养物质消耗、有害物质积累等导致的,D错误。
【易错警示】变异先于环境选择
(1)细菌在使用药物之前,就存在抗药的突变个体。
(2)药物不能使细菌产生抗药性变异,只是对抗药性个体进行选择。
2.(2021·吴忠二模)如图表示用农作物①和②两个品种培育出④和⑥两个品种的过程,下列叙述错误的是 (　　)
A.由Ⅰ、Ⅱ过程培育④所依据的原理是基因重组
B.由Ⅰ、Ⅴ过程培育得到的⑥中含八个染色体组
C.由Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ过程培育得到④的育种方法能明显缩短育种年限
D.Ⅳ和Ⅴ过程中都可以用秋水仙素处理
【解析】选B。由Ⅰ、Ⅱ过程培育④的过程属于杂交育种,所依据的原理是基因重组,A正确;由Ⅰ、Ⅴ过程培育得到⑥属于多倍体育种,得到的⑥中含四个染色体组,B错误;由Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ过程培育得到④属于单倍体育种,单倍体育种能明显缩短育种年限,C正确;Ⅳ和Ⅴ过程中都可以用秋水仙素处理,诱导染色体加倍,D正确。
7.(2021·池州一模)下列关于英国曼彻斯特地区受工业发展影响,桦尺蠖黑化现象的叙述,正确的是 (　　)
A.桦尺蠖发生的突变和基因重组具有不定向性,导致该种群朝着不同的方向进化
B.在自然选择过程中,黑色与浅色桦尺蠖的比例发生了改变,表现为共同进化
C.受工业发展影响,桦尺蠖浅色基因的频率一定可以降到零
D.桦尺蠖的工业黑化现象,体现了适者生存,不适者被淘汰的自然规律
【解析】选D。桦尺蠖发生的突变和基因重组具有不定向性,但自然选择是定向的,决定着生物进化的方向,A错误;不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展叫共同进化,黑色与浅色桦尺蠖属于同种生物,不属于共同进化,B错误;受工业发展影响,桦尺蠖浅色基因的频率会下降,但不一定会降到零,C错误;桦尺蠖的工业黑化现象,体现了适者生存、不适者被淘汰的自然规律,D正确。
8.下列有关生物变异与进化的叙述,错误的是 (　　)
A.染色体结构变异会导致基因数目或排序的改变
B.利用DNA分子杂交技术可判断生物间的亲缘关系
C.地理隔离是物种产生生殖隔离的必要条件
D.有性生殖丰富了变异的多样性,有利于生物的进化
【解析】选C。染色体结构变异会导致基因数目或排序的改变,如缺失会导致基因数目减少,倒位导致基因排列顺序改变,A正确;通过DNA分子杂交技术可以看出DNA分子的相似度,从而判断生物间的亲缘关系,B正确;隔离是物种形成的必要条件,生殖隔离的产生不一定经过地理隔离,C错误;有性生殖通过基因重组增加了变异的多样性,有利于生物的进化,D正确。
9.(2021·内江二模)在某岛屿上有甲、乙两个相互隔绝的湖泊,湖中都生活着一种小型淡水鱼——虹鳉。调查发现,甲湖中虹鳉的天敌是花鳉,以幼小的虹鳉为食;乙湖中虹鳉的天敌是狗鱼,以个体大而成熟的虹鳉为食。下列推测正确的是 (　　)
A.甲、乙两湖中的虹鳉属于两个不同的物种
B.甲湖中的虹鳉不可能产生早熟变异的类型
C.乙湖虹鳉种群基因频率的改变与狗鱼有关
D.两湖中的虹鳉种群将向同一方向进化
【解析】选C。甲、乙两湖只有地理隔离,但是没有说明是否有生殖隔离,因此无法推断是否属于同一个物种,A错误;甲湖中幼小的虹鳉易被花鳉捕食,因此可能会将早熟变异的虹鳉选择出来,B错误;乙湖中个体大而成熟的虹鳉易被狗鱼捕食,因此该种群可能会朝着个体小的虹鳉方向进化,即乙湖虹鳉种群基因频率的改变与狗鱼有关,C正确;由于两湖中的环境不同(如天敌、环境),因此虹鳉种群的进化方向会有差异,D错误。
10.(2021·成都三模)在美国佛罗里达州草原上有一种雌萤,能模拟其他种类萤火虫的闪光信号,把异种雄萤引诱过来后加以歼灭。下列叙述错误的是 (　　)
A.该地区某些萤火虫之间可能存在生殖隔离
B.萤火虫发出的闪光信号能够调节种间关系
C.突变产生的新性状决定萤火虫进化的方向
D.同一地区异种萤火虫在进化上会相互影响
【解析】选C。因自然选择,该地区某些萤火虫之间可能存在生殖隔离,A正确;萤火虫发出闪光信号属于物理信息,能够调节种间关系,B正确;突变是不定向的,自然选择是定向的,自然选择决定生物进化的方向,C错误;不同物种之间,生物与无机环境之间,在相互影响中不断进化和发展,这就是共同进化,D正确。
二、非选择题:本题共2小题,共40分。
11.(20分)(2021·许昌模拟)芦笋是世界十大名菜之一,又名石刁柏,为XY型性别决定的雌雄异株植物,其染色体数目为2N=20。研究发现,芦笋的宽叶与窄叶、抗病与不抗病分别由基因A/a、B/b控制,两对基因独立遗传。为研究其遗传机制,某小组选取纯合宽叶不抗病雌株与多株杂合窄叶抗病雄株杂交,F1的表现型及数量为:宽叶抗病雌株1 802株、宽叶不抗病雌株598株、宽叶抗病雄株600株、宽叶不抗病雄株1 798株。请回答下列问题:
(1)若要分析芦笋的核基因组,需要至少研究　　　　条染色体;若一株芦笋的性染色体组成是XYY,最可能是亲代中　　　　　植株的减数分裂发生异常所致。
(2)关于两对性状的遗传机制,我们可以分别统计子代雌株、雄株中每一对性状的表现型及比例,然后对比观察是否存在性别差异,从而进行判断。具体如下:
①先研究是否抗病:研究发现子代雌株中和子代雄株中抗病与不抗病的比例不同,有明显的性别差异。两种表现型雌雄均有,可排除该对基因只在Y染色体上;亲代雄株又是杂合,所以,该对基因位于　,
且　　　　为显性。亲代多株雄株中该对性状的基因型包括　　　　　　　　　　两种。
②再研究宽叶、窄叶:子代无论雌株还是雄株都为宽叶,性状表现没有性别差异,据此可得,该对基因位于　　　　染色体上,且　　　　为显性。
(3)两对基因独立遗传,所以遵循基因的自由组合定律,该定律的细胞学基础是　　　　　。根据上述判断可知,F1的抗病个体中纯合子的比例为　　　　。
(4)基因工程可将一个或多个目的基因导入受体细胞的染色体中,有研究人员把抗虫基因A成功导入芦笋的染色体中,结果发现有一批转基因植株自交后代中抗虫∶不抗虫=3∶1,另一批转基因植株与未转基因的植株测交后代中抗虫∶不抗虫=3∶1,如何解释这一现象 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】(1)核基因组数目为2N=20,故N=10,再加一条性染色体,所以至少应研究的染色体数目为N+1,即11; Y染色体只有雄性个体才有,而子代出现两条Y染色体,应是雄性植株减数分裂异常所致。
(2)①研究发现子代雌株中和子代雄株中抗病与不抗病的比例不同,有明显的性别差异。两种表现型雌雄均有,可排除该对基因只在Y染色体上;亲代雄株又是杂合,所以,该对基因位于X、Y染色体的同源区段上。A/a、B/b两对基因独立遗传,故A/a在常染色体上。抗病基因位于X、Y染色体同源区段上,故亲代抗病雄株应有两种基因型,分别为XBYb和XbYB,即抗病为显性性状。②分析可知,控制宽叶、窄叶的基因位于常染色体上,且宽叶为显性。
(3)自由组合定律的细胞学基础是在减数分裂过程中同源染色体分离,非同源染色体自由组合;亲代雌性不抗病(XbXb)与亲代雄性抗病(XBYb、XbYB) 杂交后代抗病基因型中不存在纯合子。
(4)自交后代中抗虫∶不抗虫=3∶1,此实验现象的比值符合分离定律中杂合子自交后代性状分离比,故只在一条染色体上导入了抗虫基因;测交组比值符合自由组合定律的变式,推断亲本有两条非同源染色体都导入了抗虫基因。
答案:(1)11　雄性　(2)①X和Y染色体的同源区段　抗病　XBYb、XbYB　②常　宽叶　(3)在减数分裂过程中同源染色体分离,非同源染色体自由组合　0　(4)自交组的亲本,只有一条染色体导入了抗虫基因A;测交组的亲本,有两条非同源染色体都导入了抗虫基因A
12.(20分)(2021·宝鸡二模)如图1为某野兔原种群被一条大河分割成甲、乙两个种群后的进化过程图,图2是在某段时间内,甲种群中一对等位基因(A、a)中A基因频率的变化情况,请回答下列问题:
(1)图1中a过程为　　　　　　,b过程的实质是　　　　　　　　　,新物种的形成必须经过　　　　。
(2)由图1可知,物种形成过程中　　　　是不定向的,而　　　　是定向的。
(3)图2中在　　　　时间段内甲种群野兔发生了进化,在T点时　　　　(填“是”“否”或“不一定”)形成新物种。
(4)若时间单位为年,在某年时,甲种群AA、Aa 和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%,则此时A基因频率为　　　。现假设甲种群所生存的环境发生了一种新的变化,使得生存能力AA=Aa>aa,其中aa个体每年减少10%,而AA和Aa个体每年均增加10%,则下一年时种群中的aa的基因型频率约为　　　　,该种群　　　　　　(填“会”或“不会”)发生进化。
【解析】(1)图1中a过程为地理隔离,b为自然选择,该过程的实质是定向改变种群的基因频率,新物种形成必须经过c生殖隔离。
(2)由图1可知,物种形成过程中变异是不定向的,而b自然选择是定向的。
(3)生物进化的实质是种群基因频率的改变,图中QR时间段内种群基因频率改变,说明该时间段内甲种群生物发生了进化;新物种形成的标志是形成生殖隔离,从图中无法判断出是否形成生殖隔离,因此在T点时不一定形成新物种。
(4)该动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%,A的基因频率=AA的基因型频率+Aa的基因型频率×(1/2)=25%。现假设甲种群中共有100个个体,则AA、Aa和aa的个体数依次是10、30、60个,若aa个体每年减少10%,而AA和Aa个体每年均增加10%,则下一年时种群中AA、Aa和aa的个体数依次是11、33、54个,因此aa的基因型频率=54÷(54+11+33)×100%≈55.1%,A基因频率=(11×2+33)/(11×2+54×2+33×2)≈28.65%,种群基因频率改变,因此会发生进化。
答案:(1)地理隔离　定向改变种群的基因频率　生殖隔离
(2)变异　自然选择
(3)QR　不一定
(4)25%　55.1%　会
PAGE
- 15 -