(共16张PPT)
第6章 生物的进化
第3、4节 种群基因组成的变化与物种的形成、协同进化与生物多样性的形成
第1课时 种群基因组成的变化
探究实践 探究抗生素对细菌的选择作用
实验基础·自主学习
01
相互垂直
涂布器
不含抗生素
抗生素
12～16 h
抑菌圈的直径
抑菌圈边缘
可遗传的变异
实验关键·探究学习
02
实验应用·对点练习
03
谢谢观看 THANK YOU!
浅仰芹
我仰
h
团结守纪勤学春(共19张PPT)
第6章 生物的进化
第3、4节 种群基因组成的变化与物种的形成、协同进化与生物多样性的形成
第1课时 种群基因组成的变化
探究实践 探究自然选择对种群基因频率变化的影响
实验基础·自主学习
01
自然选择使桦尺蛾种群的基因频率发生定向改变
13%
14.6%
26%
29.3%
61%
56.1%
26%
29.2%
74%
70.8%
种群的基因频率
实验关键·探究学习
02
实验应用·对点练习
03
谢谢观看 THANK YOU!
浅仰芹
我仰
h
团结守纪勤学春(共60张PPT)
第6章 生物的进化
第3、4节 种群基因组成的变化与物种的形成、协同进化与生物多样性的形成
第1课时 种群基因组成的变化
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
同种生物全部个体
生物进化
各自的基因
全部
全部
全部等位基因数
基因重组
基因突变
基因型
不定向的
原材料
方向
生存环境
不断提高
下降
表型
基因
种群的基因频率
基因频率
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
浅仰芹
我仰
h
团结守纪勤学春
自然选择
影响因素
导致种群
种群和种群基因库
基因频率
种群基
定向改变
基因突变
因组成
的变化
基因重组
原
材
因
基频的
群因率变
种群基因
料
染色体变异
实质
频率改变第3、4节 种群基因组成的变化与物种的形成、协同进化与生物多样性的形成
第1课时 种群基因组成的变化
1．阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增多。2．说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境。 1．生命观念：初步运用进化与适应观，阐明可遗传的变异提供了生物进化的原材料。2．科学思维：运用统计与概率的相关知识，解释并预测种群内某一遗传性状的分布与变化。3．科学探究：基于给定的条件探究自然选择对种群基因频率的影响。
一、种群和种群基因库
1．种群的概念及特点
(1)概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。
(2)特点：种群是生物进化的基本单位，种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。种群也是生物繁殖的单位。
2．基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。
3．基因频率
(1)概念：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
(2)计算：基因频率＝×100%。
二、种群基因频率的变化
1．可遗传的变异来源
2．可遗传变异的形成、特点和作用
(1)形成：①基因突变产生新的等位基因；②通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型。
(2)特点：随机的、不定向的。
(3)作用：只是提供生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
(4)变异的有利和有害是相对的，是由生存环境决定的。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
1．原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。
2．选择的对象
(1)直接作用对象：个体的表型。
(2)实质：决定表型的基因。
3．结果：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
4．进化的实质：种群基因频率的改变。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．一个池塘中全部的鱼是一个种群。 ( )
2．控制果蝇眼色的全部基因构成基因库。 ( )
3．生物进化的实质是种群基因频率的变化。 ( )
4．自然选择决定了生物变异和进化的方向。 ( )
5．生物进化的原材料源于基因突变和基因重组。 ( )
6．自然选择过程中，直接受选择的是表型。 ( )
提示：1．× 一个池塘中的鱼包括多个物种，而种群是同种生物所有个体的总和。
2．× 基因库是指一个种群的全部基因，而非控制某一性状的全部基因。
3．√
4．× 生物变异是不定向的，自然选择决定了生物进化的方向，但不能决定生物变异的方向。
5．× 基因突变、染色体变异和基因重组产生生物进化的原材料。
6．√
种群基因组成的变化
1．种群和种群基因库
(1)种群的概念及特点
项目 内容
要素 ①生活在一定区域；②同种生物；③全部个体
特点 ①生物进化的基本单位；②个体间彼此交配并通过繁殖将各自的基因遗传给后代
(2)种群基因库
2．突变和基因重组产生进化的原材料
虽然突变的频率很低，但一个种群往往由许多个体组成，而每一个个体的每一个细胞内都有成千上万个基因，所以在种群中每一代都会产生大量突变。
3．突变和基因重组是随机的，不定向的，不能决定生物进化的方向。
4．种群基因频率的变化
(1)染色体片段的缺失、重复和染色体数目变异能造成基因数目的变化，所以能引起种群基因频率的变化。
(2)染色体片段的易位和倒位只改变了基因在染色体上的排列顺序，不改变基因的种类和比例，所以不会直接引起基因频率的变化。
1．一种果蝇的突变体在21 ℃的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5 ℃时，突变体的生存能力大大提高，这说明什么？
提示：突变的有害或有利取决于环境条件。
2．若没有突变，进化还能发生吗？为什么？
提示：不能。突变和基因重组提供了生物进化的原材料。若没有突变，就不可能产生新的等位基因，基因重组也就没有意义，生物就不可能产生可遗传的变异，也就不能进化了。
1．下列有关种群基因库的叙述，错误的是( )
A．一个种群的基因库包括这个种群中全部个体所含有的全部基因
B．种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因
C．生物的个体总是要死亡的，但是基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
D．基因突变可以改变基因库的组成
B [一个种群的基因库包括这个种群全部个体所含有的全部基因，A正确；种群基因库含有该种群全部个体的全部基因，但是每个个体不一定含有种群基因库的全部基因，B错误；基因库会通过种群个体的繁殖而代代相传，C正确；基因突变能产生新基因，可以改变基因库的组成，D正确。]
2．腕足类动物海豆芽，从4亿年前出现至今面貌基本没变，又没有灭绝，对此现象的合理解释是( )
A．自然选择对其不起作用
B．海豆芽在漫长的年代中基因频率发生了较大变化
C．海豆芽很少变异，适应性强
D．海豆芽的生活环境基本没有改变
D [自然选择决定了生物进化的方向，该生物的“面貌基本没变”，说明其生存环境基本没变，基因频率也基本没变，所以性状基本没变。]
变异与选择之间的关系
(1)变异是不定向的，在自然选择的作用下，基因频率发生定向改变，导致自然选择是定向的。
(2)自然选择的过程十分缓慢，其结果符合优胜劣汰、适者生存的原则。
基因频率和基因型频率的相关计算
1．基因频率的计算
(1)定义法求解基因频率
某基因频率＝×100%。例如，A%(A的基因频率)＝×100%。
(2)已知基因型频率计算基因频率
①常染色体上基因频率的计算
一对等位基因中某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率。
例如，A%(A的基因频率)＝AA%(AA的基因型频率)＋1/2Aa%(Aa的基因型频率)。
②X染色体上基因频率的计算
如某种群中基因型有XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY，b%(Xb的基因频率)＝×100%。
(1)定义法求解常染色体上基因频率时，每个个体的基因都是成对存在的。
(2)X染色体上基因频率计算时，要注意雄性体内的基因只存在于X染色体上，Y染色体上没有。
(3)基因型频率改变时，基因频率不一定发生改变。
2．随机交配情况下的计算
(1)设A的基因频率为p，a的基因频率为q，则p＋q＝1。
雄配子雌配子 A(p) a(q)
A(p) AA(p2) Aa(pq)
a(q) Aa(pq) aa(q2)
即：AA的基因型频率＝p2，Aa的基因型频率＝2pq，aa的基因型频率＝q2。
(2)实例：若已知AA的基因型频率为m，则A的基因频率为。
符合遗传平衡定律的条件：种群非常大、所有雌雄个体间都能自由交配并产生后代、没有迁入和迁出、没有自然选择、没有基因突变、不同表型的个体生存和繁殖的机会是均等的。
3．自交和自由交配时基因频率和基因型频率的变化规律
交配方式 基因频率 基因型频率
自交 不改变 改变，且纯合子增多，杂合子减少
自由交配 处于遗传平衡 不改变 不改变
不处于遗传平衡 不改变 改变
1．某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%。尝试分析该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化如何？
提示：随机交配的种群，基因频率和基因型频率稳定不变，保持平衡，符合遗传平衡定律。自交时，基因频率不变，杂合子所占比例会逐代减少，纯合子所占比例逐代增多，所以AA个体百分比会增大。
2．某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者为5人，男性患者为11人。那么，这个群体中色盲基因的频率为多少？
提示：据题意分析，XBXb有15人，XbXb有5人，XbY有11人，所以，Xb共有36个，女性有2条X染色体，男性只有1条X染色体，所以等位基因总数＝200×2＋200＝600。因此，Xb的基因频率是36/600×100%＝6%。
1．某小岛上原有果蝇20 000只，其中基因型为VV、Vv和vv的果蝇分别占15%、55%和30%。若此时从岛外入侵了2 000只基因型为VV的果蝇，且所有果蝇均随机交配，则F1中V的基因频率约是( )
A．43% B．48%
C．52% D．57%
B [原有的20 000只果蝇中，基因型为VV的果蝇有20 000×15%＝3 000(只)，基因型为Vv的果蝇有20 000×55%＝11 000(只)，基因型为vv的果蝇有20 000×30%＝6 000(只)。从岛外入侵2 000只基因型为VV的果蝇后，三种基因型的果蝇所占比例发生变化：VV占5 000/22 000＝5/22，Vv占11 000/22 000＝1/2，vv占6 000/22 000＝3/11。故F1中V的基因频率是5/22＋1/2×1/2＝21/44≈48%。]
2．两个非常大的果蝇种群被隔离在两个不同地区，种群内个体间随机交配，无迁入和迁出，无突变发生。种群中的基因频率如表所示。
果蝇种群 A基因频率 a基因频率
种群1 80% 20%
种群2 60% 40%
假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并，则下一代中Aa的基因型频率是( )
A．75% B．50%
C．42% D．21%
C [种群1的A基因频率为80%，a基因频率为20%，种群2的A基因频率为60%，a基因频率为40%，由于两个种群大小相等，因此完全合并后A的基因频率为(80%＋60%)÷2＝70%，a的基因频率为(20%＋40%)÷2＝30%，按照遗传平衡定律，随机交配一代，Aa＝2×70%×30%＝42%，C正确。]
达尔文在环球航行考察的过程中，发现某个经常刮大风的海岛上，有许多无翅或残翅的昆虫，少数昆虫翅特别发达(如图所示)。
海岛上昆虫发生翅长变异的有利与不利是相对的，是由生存环境决定的。通过比较分析可知自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境。
1．在这个海岛上昆虫翅长差异的根本来源是什么？(科学思维)
提示：基因突变。
2．在这个岛屿上，为什么无翅的昆虫特别多？(科学思维)
提示：由于这个岛屿上经常刮大风，那些有翅能飞但翅膀不够强大的昆虫，就常常被大风吹到海里，因而生存和繁殖后代的机会较少，而无翅或残翅的昆虫，由于不能飞，就不容易被风吹到海里，因而生存和繁殖后代的机会就多。经过长时间的自然选择之后，海岛上无翅或残翅的昆虫就特别多，这种现象产生的原因是自然选择。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1．核心概念(1)一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。(2)基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。2．结论语句(1)种群是生物繁殖的基本单位，也是生物进化的基本单位。(2)突变和基因重组产生进化的原材料，突变和基因重组是随机的、不定向的。(3)在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。(4)生物进化的实质是基因频率的改变。
1．下列属于种群的是( )
A．一块水田里的全部青蛙
B．一块棉田里的全部蚜虫
C．一块朽木上的全部真菌
D．一个池塘中的全部鱼
B [一块水田里的全部青蛙还有蝌蚪才能构成一个种群，A错误；一块朽木上的全部真菌包括许多菌种，不属于种群，C错误；一个池塘中的全部鱼不是一个物种，不属于种群，D错误。]
2．(2021·广东学业水平选择性考试)兔的脂肪白色(F)对淡黄色(f)为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成，F、f的基因频率分别是( )
A．15%、85% B．25%、75%
C．35%、65% D．45%、55%
B [由题意可知，该兔种群由500只纯合白色脂肪兔(FF)和1 500只淡黄色脂肪兔(ff)组成，故F的基因频率＝F/(F＋f)＝(500×2)/(2 000×2)＝25%，f的基因频率＝1－25%＝75%，B正确。故选B。]
3．下列有关变异和进化的说法中，正确的是( )
A．自然选择决定了基因突变的方向
B．若没有外界因素的影响，基因就不会发生突变
C．自然界中即使没有突变发生，生物也会进化
D．在生物进化过程中，显性基因频率比隐性基因频率增加得快
C [基因突变是不定向的，自然选择决定生物进化的方向，但不能决定基因突变的方向，A错误；若没有外界因素的影响，在生物体内部因素的作用下，基因也会发生突变，B错误；突变和基因重组、自然选择等都会导致种群的基因频率发生变化，因此自然界中即使没有突变发生，生物也会进化，C正确；在生物进化过程中，种群基因频率总是变化的，而基因频率的改变方向决定于自然选择，显性基因频率与隐性基因频率增加的快慢取决于哪种性状表现更能适应当前环境，D错误。]
4．一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。下列关于“探究抗生素对细菌的选择作用”实验及结果的描述，不正确的是( )
A．恒温箱培养时需将培养皿倒置
B．对细菌来说，本实验中细菌产生的耐药性变异是有利变异
C．从抑菌圈边缘的菌落挑取细菌继续培养，重复几代后抑菌圈直径变大
D．实验中应将不含抗生素的纸片和含有抗生素的纸片分别放置在培养基的不同区域
C [抑菌圈边缘菌落的抗药性较弱，从抑菌圈边缘的菌落挑取细菌继续培养，它们的抗药性越来越强，故重复几代后抑菌圈直径变小，C错误。]
5．在一个海岛中，一种海龟中有的脚趾是连趾(ww)，有的脚趾是分趾(Ww、WW)。连趾海龟便于划水，游泳能力强，分趾海龟游泳能力较弱。开始时，连趾和分趾的基因频率各为0.5，当岛上食物不足时，连趾的海龟更容易从海中得到食物。若干万年后，W的基因频率变为0.2，w的基因频率变为0.8。
(1)该种群中所有海龟所含有的全部基因称为该种群的_______________，基因频率发生变化后，从理论上计算，杂合子占分趾海龟的比例为______________________。
(2)该种群中海龟多种多样的类型来源于可遗传的变异，但由于变异是______________________的，因此只为生物进化提供原材料，而进化的方向则由__________决定。
(3)该海龟种群______________(填“是”或“否”)发生了进化，理由是__________________。
[解析] (1)一个种群中所有个体所含的全部基因，称为该种群的基因库；由题意可知，基因频率发生变化后，WW的基因型频率＝0.2×0.2×100%＝4%，ww的基因型频率＝0.8×0.8×100%＝64%，Ww的基因型频率＝1－64%－4%＝32%，因此杂合子占分趾海龟的比例为32%÷(4%＋32%)＝8/9。(2)该种群中海龟有多种多样的类型，其中可遗传的变异来源于突变和基因重组，但由于变异是不定向的，因此只是产生了进化的原材料，进化的方向是由自然选择决定的。(3)生物进化的实质是种群基因频率的改变，该海龟种群中基因频率发生了改变，因此海龟发生了进化。
[答案] (1)基因库 8/9 (2)不定向 自然选择 (3)是 种群基因频率已经改变
10/10课时分层作业(19) 种群基因组成的变化
题组一 种群基因组成的变化
1．下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是( )
A．一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因
B．生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传
C．种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因
D．基因突变可以改变种群基因库的组成
C [基因库是一个种群的全部个体所含的全部基因，由于不同个体之间在基因上具有差异，所以不可能每个个体都含有种群基因库的全部基因，A正确、C错误；种群是生物繁殖的基本单位，所以基因库不会因个体死亡而消失，会代代相传，B正确；可遗传的变异均可能改变基因库的组成，D正确。]
2．原鸡经过人类长时间的饲养、驯化逐渐形成现在的家鸡，即使是家鸡，也分化成为很多品种，比如长尾巴的观赏鸡、善斗的斗鸡等。以下与此有关的说法中不正确的是( )
A．原鸡形成家鸡的过程中，必然有基因频率的变化
B．突变和基因重组为多个品种的形成提供了必要的基础
C．在原鸡的驯化过程中，人类对鸡起到了选择的作用
D．若不经人类的驯养，原鸡种群中将不会出现长尾基因
D [原鸡到家鸡的变化，实际上就是进化，进化过程中必然有基因频率的变化，A正确；多个品种的形成也是进化，突变和基因重组为进化提供原材料，B正确；人类根据自己的需要，淘汰不需要的类型，保留需要的类型，起到了选择作用，C正确；长尾基因的出现是突变的结果，突变是不定向的，与人类的驯养无关，人类只是对长尾和短尾等不定向变异进行了选择，D错误。]
题组二 种群基因频率的变化及自然选择对种群基因频率变化的影响
3．果蝇的长翅与残翅是一对相对性状，受常染色体上的B与b基因的控制。在一个个体数量非常多的果蝇种群中，存在长翅与残翅两种表型的个体，种群个体间自由交配，且不存在迁移。下列关于该果蝇种群的叙述，错误的是( )
A．该种群全部个体的B与b基因共同构成种群的基因库
B．在理化因素作用下，B与b基因都可能发生基因突变
C．基因突变与自然选择都可改变该果蝇种群b的基因频率
D．若b的基因频率保持不变，则种群中长翅个体所占比例会保持相对稳定
A [一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库。该果蝇种群的基因库不只包含B与b基因，A错误。]
4．稳定性选择和单向性选择是自然选择中的两种类型，前者是把种群中趋于极端的变异个体淘汰，而保留中间型的个体，后者是在种群中保留趋于某个性状中某一极端的个体，而淘汰另一极端的个体。下列关于英国曼彻斯特地区受工业发展影响，桦尺蛾黑化现象的叙述正确的是( )
A．工业污染导致桦尺蛾种群发生了黑色的变异
B．桦尺蛾变异的不定向性导致该种群朝着不同的方向进化
C．桦尺蛾黑化现象对该种群来说不一定属于有利的变异
D．桦尺蛾黑化现象属于自然选择中的稳定性选择
C [变异是本身就存在的，所以不是由于工业污染导致了桦尺蛾种群发生了黑色的变异，A错误；变异是不定向的，但自然选择是定向的，自然选择决定生物进化的方向，B错误；变异的有利还是有害取决于生物生存的环境，所以桦尺蛾黑化现象对该种群来说不一定属于有利的变异，C正确；由信息可知，单向性选择是指把趋于某一极端的变异保留下来，淘汰掉另一极端的变异，使生物类型朝向某一变异方向发展的选择方式，桦尺蛾黑化现象属于自然选择中的单向性选择，D错误。]
5．人工建立一个数量足够大的果蝇实验群体，雌雄个体数量相当且均为杂合子。已知某隐性基因纯合致死，则预测该隐性基因频率的变化曲线是(纵坐标表示该隐性基因频率)( )
A B
C D
C [开始时雌雄果蝇均为杂合子，所以隐性基因的基因频率为0.5，又因为隐性基因纯合致死，所以隐性基因的基因频率逐渐降低，但因为杂合子的存在，隐性基因不会消失。]
题组三 基因频率和基因型频率的相关计算
6．果蝇的长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，不正确的是( )
A．v基因频率降低了50%
B．V基因频率增加了50%
C．杂合果蝇比例降低了50%
D．残翅果蝇比例降低了50%
B [因该果蝇种群vv的基因型频率为4%，由遗传平衡定律公式算出v＝0.2，V＝0.8，进而计算出引入纯种长翅果蝇前，基因型为vv的果蝇有0.04×20 000＝800(只)，基因型为Vv的果蝇有2×0.2×0.8×20 000＝6 400(只)，VV有0.8×0.8×20 000＝12 800(只)。引入20 000只纯合长翅果蝇后，基因频率v＝(800×2＋6 400)/(40 000×2)＝0.1，V＝1－0.1＝0.9，A正确、B错误；因Vv、vv的数目不变，而该种群的总数增加一倍，所以Vv、vv的基因型频率降低了50%，C、D正确。]
7．在某一种群中，经过调查得知，隐性性状(等位基因用A、a表示)约占9%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别约为( )
A．0.9、0.82 B．0.36、0.55
C．0.49、0.42 D．0.18、0.73
C [已知隐性性状即aa的基因型频率为9%，那么a基因的频率为0.3，则A基因的频率为1－0.3＝0.7。在理想的状态下，运用遗传平衡公式进行计算：AA的基因型频率为0.7×0.7＝0.49；Aa的基因型频率为2×0.7×0.3＝0.42。]
8．某一自由交配的昆虫种群，控制昆虫某性状的不同基因型及相应个体数目分别是AA＝77，Aa＝94，aa＝29。下列分析不正确的是( )
A．该昆虫种群A的基因频率为0.62，a的基因频率为0.38
B．如果若干代后A基因频率不变，则说明该种群没有发生进化
C．种群自由交配的结果是基因频率发生改变，基因型频率不改变
D．若下一代有500个个体，则杂合子约有236个
C [A的基因频率为0.62，a的基因频率为0.38，因此若下一代有500个个体，则杂合子(Aa)的个体约有2×0.62×0.38×500≈236(个)，A、D项正确；生物进化的实质是种群基因频率发生改变，B项正确；种群自由交配的结果是基因频率不变，基因型频率也不发生改变，C项错误。]
9．镰状细胞贫血是由常染色体上的隐性致病基因引起的，患者在幼年时期夭折。现在甲、乙两地区进行调查，其中甲地区流行镰状细胞贫血，乙地区流行疟疾。两地区人群中各种基因型的比例如图所示。
完成下列问题：
(1)在甲地区人群中A的基因频率是________，a的基因频率是________；乙地区人群中A的基因频率是__________，a的基因频率是________。
(2)若干年后再进行调查，甲地区人群中A的基因频率将________，乙地区人群中AA的基因型频率将________。
(3)如果在乙地区消灭疟疾，若干年后再进行调查，发现AA的基因型频率将________。
[解析] (1)甲地区中A的基因频率为95%＋(1/2)×3%＝96.5%，a的基因频率为1－96.5%＝3.5%；乙地区中A的基因频率为3%＋(1/2)×95%＝50.5%，a的基因频率为1－50.5%＝49.5%。(2)甲地区由于aa个体会因患镰状细胞贫血而幼年夭折，a的基因频率将下降，A的基因频率将上升；乙地区流行疟疾，AA基因型易被淘汰，因此AA基因型频率将下降。(3)如果在乙地区消灭疟疾，若干年后，AA的基因型频率将上升。
[答案] (1)96.5% 3.5% 50.5% 49.5% (2)上升 下降 (3)上升
题组四 探究抗生素对抑制菌的选择作用
10．随着抗生素的人均用量增多，细菌耐药率也逐年提高。为探究抗生素对细菌的选择作用，科研人员做了如下实验：
步骤一：取少量金黄色葡萄球菌的培养液，均匀涂在培养基的平板上，再放上4片含有青霉素的圆形滤纸，无菌适宜条件下培养12～ 16 h，滤纸片周围出现抑菌圈(如图所示)，测量并记录抑菌圈的直径取平均值，记为N1。
步骤二：从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，重复上述步骤，培养至第5代。测量并记录每一代抑菌圈直径的平均值(N2～N5)。下列叙述正确的是( )
A．细菌的抗药性变异来源于突变和基因重组
B．抑菌圈大小可判定药物抑菌效果，抑菌圈越小抑菌作用越强
C．随着培养代数的增加，抑菌圈直径数据从N1－N5会逐渐变大
D．抗生素的滥用会使耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升
D [基因重组不能产生新基因，故细菌的抗药性变异来源于基因突变，A错误；抑菌圈大小可判定药物抑菌效果，抑菌圈越大抑菌作用越强，B错误；随着培养代数的增加，细菌耐药性越来越强，抑菌圈直径越来越小，C错误；滥用抗生素对细菌进行选择，使原有种群的基因频率发生了定向的改变，导致耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升，D正确。]
11．如图所示是施用某种杀虫剂以后，昆虫种群所发生的改变。下列相关叙述错误的是( )
A．①类个体被淘汰的原因并不是该杀虫剂未能诱发其产生抗性基因
B．抗性基因的根本来源是可遗传的变异，②③类个体的抗性基因一定来源于遗传
C．若连续使用该杀虫剂，抗该杀虫剂的基因的频率会逐渐趋近100%
D．杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药或不抗药的表型
B [杀虫剂只起选择作用，①类个体被淘汰的原因是其本身不具有抗性，A正确；②③类个体的抗性基因可能来源于遗传，也可能来源于自身的基因突变，B错误；若连续使用该杀虫剂，不含抗性基因的个体被淘汰，而含抗性基因的个体所占比例越来越大，故抗杀虫剂的基因的频率会逐渐趋近100%，C正确；施用杀虫剂后，具有抗药性的个体生存下来，不具有抗药性的个体被淘汰，故杀虫剂直接选择的对象是昆虫的抗药或不抗药的表型，D正确。]
12．一对等位基因(F、f)位于常染色体上，经调查，某兔群中雌兔的基因型及其频率为FF(30%)、Ff(60%)、ff(10%)；雄兔的基因型及其频率为FF(20%)、Ff(40%)、ff(40%)。假设该兔群中雌雄个体随机交配，且后代生活力一致，则子代中( )
A．基因型频率改变，该群体发生了进化
B．Ff基因型频率为52%
C．F基因的频率在雌兔中为60%、在雄兔中为40%
D．雌兔、雄兔的基因型频率不同，进化方向不同
B [生物进化的实质是种群基因频率的改变，子代基因型频率改变不能说明该种群发生了进化，A错误。由题意可知，雌兔的基因型频率为FF(30%)、Ff(60%)、ff(10%)，雌兔产生的卵细胞的基因型及所占比例是F＝30%＋(1/2)×60%＝60%，f＝10%＋(1/2)×60%＝40%；雄兔的基因型频率为FF(20%)、Ff(40%)、ff(40%)，雄兔产生的精子的基因型及所占比例是F＝20%＋(1/2)×40%＝40%，f＝40%＋(1/2)×40%＝60%。因此自由交配后子代的基因型及比例是FF∶Ff∶ff＝(60%×40%)∶(60%×60%＋40%×40%)∶(40%×60%)＝24%∶52%∶24%，B正确。自由交配后子代的基因频率为F＝24%＋(1/2)×52%＝50%，f＝50%，因此子代中F基因的频率在雌兔、雄兔中相同，均为50%，C错误。生物进化的基本单位是种群，同一种群中雌雄个体进化方向相同，D错误。]
13．蟋蟀的长翅(A)对残翅(a)为显性，某岛屿上有长翅蟋蟀8 000只，其中杂合子有2 000只，残翅蟋蟀有2 000只。现有10 000只残翅蟋蟀迁入该岛屿，若干年后，岛屿上有长翅蟋蟀9 500只，而残翅蟋蟀仅有50只。下列相关叙述错误的是( )
A．自然选择决定了岛屿上蟋蟀种群进化的方向
B．残翅蟋蟀迁入后的瞬间，A的基因频率为35%
C．残翅蟋蟀迁入前，大量的基因a突变为A，导致长翅蟋蟀占优势
D．根据该实例可知，长翅蟋蟀更加适应该岛屿的环境
C [自然选择决定生物进化的方向，A正确；长翅蟋蟀8 000只，长翅杂合子(Aa)有2 000只，长翅纯合子(AA)有6 000只，残翅蟋蟀迁入后的瞬间，A的基因频率为(6 000×2＋2 000)/(20 000×2)×100%＝35%，B正确；基因突变具有低频性，一定不会是大量的基因a突变为A导致的长翅性状的优势，长翅优势的形成是自然选择的结果，因为长翅蟋蟀更加适应该岛屿的环境，所以长翅蟋蟀占优势，C错误；若干年后，岛屿上有长翅蟋蟀9 500只，而残翅蟋蟀仅有50只可知，长翅蟋蟀更加适应该岛屿的环境，D正确。]
14.2022年北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”的设计原型是大熊猫。假设在卧龙自然保护区中的大熊猫种群，雌雄数量相等，且可以自由交配，若种群中B的基因频率为60%，b的基因频率为40%，下列有关说法错误的是( )
A．大熊猫由以肉为食进化为以竹子为食的实质是基因频率的定向改变
B．自然保护区中的雌性熊猫的全部基因构成一个基因库
C．若B、b位于常染色体上，则显性个体中出现杂合雌熊猫的概率为2/7
D．若B、b只位于X染色体上，则XbXb、XbY的基因型频率分别为8%、20%
B [生物进化的实质是种群基因频率的定向改变，自然选择是定向的，所以大熊猫由以肉为食进化为以竹子为食的实质是种群基因频率的定向改变，A正确；自然保护区中的全部熊猫的全部基因构成一个基因库，B错误；若B、b位于常染色体上，则显性个体中出现杂合雌熊猫的概率为×＝，C正确；若B、b只位于X染色体上，在雌性个体中，XbXb为40%×40%＝16%，在雄性个体中，XbY为40%，因为雌雄数量相等，所以该种群中XbXb、XbY的基因型频率分别为8%、20%，D正确。]
15．研究发现，酸浆属“中国灯笼”的进化发育受激素和遗传双重调控，其起源与雄性育性偶联。首先，“中国灯笼”仅在受精后才能形成，表明其发育受到受精信号的调控。其次，“中国灯笼”的起源有其遗传调控基础，“中国灯笼”的起源与M2基因在花器官中的异位表达密切相关。
这些与“中国灯笼”形成和发育有关的基因，还调控雄性育性。敲除M2基因后，“中国灯笼”变小，花粉数目显著降低，甚至无花粉，无“中国灯笼”形成；过量表达M2的同源基因使得马铃薯和拟南芥均产生膨大的花莩。敲除M3基因，花粉中的淀粉积累受阻，花萼增大；同时M2基因的表达在花萼和雄蕊中显著升高。M2和M3双基因敲除后，可以产生形态正常的花，成熟花粉的比例提高，但仍有约30%的花粉不能成熟。
(1)酸浆属植物具有明显区别于其他茄科植物的“中国灯笼”状结构，这一性状的形成是长期____________的结果，其原因是M2基因发生了____________，形成________特定环境的新类型。
(2)M2基因在酸浆属花的发育中具有两个重要作用：“中国灯笼”的形成和______________________________________________________________。
(3)由于“中国灯笼”的起源与雄性育性相偶联，一种观点认为这一结构的形成只是生物育性改变的进化过程中的副产品，是“搭车效应”的结果；另一种观点认为“中国灯笼”确实对果实的保护起到微环境的作用，属于有利变异才得以保留。你认为哪种观点正确？请说明你的理由。
[解析] (1)酸浆属植物具有明显区别于其他茄科植物的“中国灯笼”状结构，这一性状的形成是长期自然选择的结果，由信息：“M2基因在花器官中的异位表达”可知：“中国灯笼”的形成与M2基因发生了突变，进而形成适应特定环境的新类型有关。
(2)由题意可知：M2基因在酸浆属花的发育中具有两个重要作用：“中国灯笼”的形成和雄性育性的决定(只要与育性相关即可)。
(3)第一种观点正确。敲除M2基因后，花粉数目显著降低，甚至无花粉。敲除M3基因，花粉中的淀粉积累受阻。M2和M3双基因敲除后，可以产生形态正常的花，但仍有约30%的花粉不能成熟。这说明相关基因主要影响雄性育性。
第二种观点正确。发育中的“中国灯笼”可通过光合作用、微环境效应等保护果实发育，尤其是在极端低温等环境下可以显著提高植物的适应度。成熟的“中国灯笼”一方面可以延缓浆果由于直接暴露导致的果实腐烂和失水干瘪，为动物提供了尽可能新鲜的果实，有利于传播种子；另一方面，成熟的“中国灯笼”则可通过水流和风有效地辅助果实实现长距离传播，因此确实为有利变异。
[答案] (1)自然选择 突变(变异、基因突变) 适应 (2)雄性育性的决定(只要与育性相关即可)
(3)第一种观点正确。敲除M2基因后，花粉数目显著降低，甚至无花粉。敲除M3基因，花粉中的淀粉积累受阻。M2和M3双基因敲除后，可以产生形态正常的花，但仍有约30%的花粉不能成熟。这说明相关基因主要影响雄性育性。
第二种观点正确。发育中的“中国灯笼”可通过光合作用、微环境效应等保护果实发育，尤其是在极端低温等环境下可以显著提高植物的适应度。成熟的“中国灯笼”一方面可以延缓浆果由于直接暴露导致的果实腐烂和失水干瘪，为动物提供了尽可能新鲜的果实，有利于传播种子；另一方面，成熟的“中国灯笼”则可通过水流和风有效地辅助果实实现长距离传播，因此确实为有利变异。
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