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目 录
主题微课(一) 生物变异的类型
与细胞分裂
主题微课(二) 生物变异与遗传规律
的综合应用
主题微课(三) 生物进化理论
01
02
03
01
主题微课(一) 生物变异的类型
与细胞分裂
深化点(一) 生物变异类型的易错点分析
1.有关基因突变和基因重组的几个易错点
(1)基因突变一定会导致基因碱基序列的改变,但不一定引起生物性状的改变。
(2)真核生物DNA的非基因区发生碱基改变不属于基因突变,突变的基因不一定都能遗传给后代。
(3)无论能否遗传给后代,突变和基因重组均属于可遗传变异。
(4)基因重组一般发生在控制不同性状的基因间,至少涉及两对等位基因,如Bb自交不能发生基因重组,受精过程中也不会发生基因重组。
2.分析生物变异的四个关键问题
3.染色体数目变异类型辨析
(1)“两看法”辨析二倍体、多倍体、单倍体
(2)“三体”与“三倍体”辨析
(3)“单体”与“单倍体”辨析
[例1] (2024·浙江6月选考)野生型果蝇的复眼为椭圆形,当果蝇X染色体上的16A片段发生重复时,形成棒状的复眼(棒眼),如图所示。棒眼果蝇X染色体的这种变化属于 ( )
A.基因突变 B.基因重组
C.染色体结构变异 D.染色体数目变异
√
[解析] 染色体结构变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型,果蝇X染色体上的16A片段发生重复时,复眼会由正常的椭圆形变成棒状,该变异属于染色体结构变异中的重复,C正确。
深化点(二) 生物变异与细胞分裂的关系
1.生物变异在不同分裂方式中发生的原因
2.常见突变体产生配子种类及比例
项目 缺失 单体 三体 四倍体
减数 分裂 (举例)
配子的 种类和 比例 A∶O=1∶1(O表示染色体上不含该基因) A∶O=1∶1(O表示不含该染色体) AA∶a∶Aa∶A=1∶1∶2∶2 AA∶Aa∶aa=1∶4∶1
[例2] (2024·山东高考)某二倍体生物通过无性繁殖
获得二倍体子代的机制有3种：①配子中染色体复制1次;
②减数分裂Ⅰ正常,减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞
不分裂;③减数分裂Ⅰ细胞不分裂,减数分裂Ⅱ时每个四分
体形成的4条染色体中任意2条进入1个子细胞。某个体的1号染色体所含全部基因如图所示,其中A1、A2为显性基因,a1、a2为隐性基因。该个体通过无性繁殖获得了某个二倍体子代,该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等。已知发育为该子代的细胞在四分体时,1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组。不考虑突变,获得该子代的所有可能机制为 ( )
A.①② B.①③
C.②③ D.①②③
[解析] 假设1号染色体的2条非姐妹染色单体发生一次A2与a2基因的交换。若以机制①进行繁殖,可产生基因型为A1a2和a1A2的配子,配子中染色体复制一次,可以得到基因组成为A1a2A1a2和a1A2a1A2的个体,①符合题意。
√
若以机制②进行繁殖,产生的次级精(卵)母细胞的基因组成为A1A2A1a2、a1A2a1a2,若减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂,则形成的个体的基因组成为A1A2A1a2、a1A2a1a2,②不符合题意。若以机制③进行繁殖,则产生的次级精(卵)母细胞的基因组成为A1A2A1a2、a1a2a1A2,减数分裂Ⅱ每个四分体形成的4条染色体的基因组成分别为A1A2、A1a2、a1a2、a1A2,任意2条进入1个子细胞,可以得到基因组成为A1A2a1a2、A1a2a1A2的个体,③符合题意。故选B。
考法(一) 生物变异与生物性状的关系
1.终止密码子为UGA、UAA和UAG。图中①为大肠杆菌的一段mRNA序列,②~④为该mRNA序列发生碱基缺失的不同情况(“-”表示一个碱基缺失)。下列有关叙述正确的是( )
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A.①编码的氨基酸序列长度为7个氨基酸
B.②和③编码的氨基酸序列长度不同
C.②~④中,④编码的氨基酸排列顺序与①最接近
D.密码子有简并性,一个密码子可编码多种氨基酸
√
解析：由于终止密码子不编码氨基酸,因此①编码的氨基酸序列长度为6个氨基酸,A错误;根据图中密码子分析,②和③缺失碱基后,碱基序列中没有出现终止密码子,因此其所编码的氨基酸数量可能相同,B错误;②缺失一个碱基,③缺失2个碱基,②③编码的氨基酸序列均从第二个开始发生改变,④缺失一个密码子中的3个碱基,其编码的氨基酸序列除缺少第二个氨基酸外,之后的序列均与①相同,因此②~④中,④编码的氨基酸排列顺序与①最接近,C正确;密码子有简并性是指一种氨基酸可以有多个密码子对应,但通常一个密码子只能编码一种氨基酸,D错误。
2.(2024·西安三模)拟显性是指因一个显性基因缺失,使原来不应显现出来的一个隐性等位基因的效应显现出来的现象。染色体桥是两条染色体或染色单体分别发生断裂后,具有着丝粒的残臂相接而形成的双着丝粒染色体。在玉米中,胚乳中的糊粉层含有三个染色体组,其他形成色素的基因都存在时,基因型为Ccc的糊粉层是有色的。如图表示基因型为Ccc玉米胚乳糊粉层细胞“染色体桥”的形成过程。下列叙述错误的是 ( )
A.④中存在两种染色体结构变异,但染色体数目正常
B.拟显性现象只能发生在含有三个染色体组的细胞中
C.图中染色体桥是由两条染色单体断裂融合而成
D.④中不同染色体组成的两种细胞能使玉米糊粉层呈花斑性状
解析：④中存在缺失和重复两种染色体结构变异,染色体数目没有变化,A正确;二倍体的杂合子细胞显性基因缺失后,也可使隐性等位基因的效应显现出来,B错误;由②可以看出,图中染色体桥是由两条染色单体断裂融合而成,C正确;④中不同染色体组成的两种细胞表现为一个有色、一个无色,有丝分裂后形成的细胞也为两种,能使玉米糊粉层呈花斑性状,D正确。
√
考法(二) 生物变异与细胞分裂的关系
3.(2024·龙岩模拟)先天性色素失禁症是X染色体上的Nemo基因失常所致,是一种显性遗传病。若个体细胞中只含有失常的Nemo基因,则会导致个体病情严重,在胎儿期就会死亡,而杂合子症状较轻,因此患者通常为女性。某女性杂合子与正常男性婚配,所生儿子(性染色体组成为XXY)为该病患者,下列分析错误的是( )
A.该儿子患病的原因可能是初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ后期,两条X染色体未分开
B.该儿子患病的原因可能是初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期,X染色体和Y染色体未分开
C.该儿子患病的原因可能是初级卵母细胞在四分体时期,两条X染色体片段互换
D.该夫妇计划生育第二个孩子,正常情况下,所生婴儿是正常女儿的概率为1/3
√
解析：假设X染色体上的显性致病基因为N,非致病基因为n,该女性杂合子的基因型为XNXn,该正常男性的基因型为XnY,所生儿子为该病患者,基因型可能为XNXnY。若初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ后期,两条X染色体未分开,则可形成基因型为XNXn的卵细胞,与含Y的精子结合,形成基因型为XNXnY的个体,A正确;若初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期,X染色体和Y染色体未分开,则可形成基因型为XnY的精子,与含XN的卵细胞结合,形成基因型为XNXnY的个体,B正确;
初级卵母细胞在四分体时期,两条X染色体片段互换,形成的次级卵母细胞的基因型为XNXn,经减数分裂Ⅱ形成的卵细胞的基因型为XN、Xn,与含Y的精子结合,不能形成基因型为XNXnY的个体,C错误;某女性杂合子(XNXn)与正常男性(XnY)婚配,子代的基因型有：XNXn、XnXn、XNY、XnY,其中XNY胎儿时期会死亡,所以该夫妇所生婴儿是正常女儿(XnXn)的概率为1/3,D正确。
4.(2024·南阳模拟)REC8基因编码的黏连蛋白是细胞分裂过程中控制着丝粒分裂的关键蛋白,研究发现,REC8基因缺失突变体雌性小鼠(2n=40)在减数分裂Ⅰ后期,联会后的同源染色体可以发生随机交换但不分离,姐妹染色单体提前分离分别移向两极;减数分裂Ⅱ时染色体随机均分到两极。若该雌性小鼠的基因型为Aa,所产生的卵细胞均有受精能力,不考虑基因突变和染色体结构变异。下列说法错误的是 ( )
A.该小鼠产生的卵细胞基因组成最多有6种可能
B.若产生的卵细胞基因型为aa,则同时产生的第二极体的基因组成有4种可能
C.该小鼠产生基因型为aa的卵细胞含有20条染色体
D.若与基因型为Aa的正常雄性小鼠杂交,后代基因型有9种可能
√
解析:根据题意可知,REC8基因缺失突变体雌性小鼠在减数分裂Ⅰ后期,联会后的同源染色体可以发生随机交换但不分离,姐妹染色单体提前分离分别移向两极;减数分裂Ⅱ时染色体随机均分到两极,则产生的卵细胞基因组成最多有6种可能,即AA、aa、Aa、O(不含A或a)、A、a(A或a所在的位置没有交换),A正确;若产生的卵细胞基因型为aa,则同时产生的第二极体的基因组成为A、A、O或AA、O、O,共3种可能,B错误;
该小鼠产生的基因型为aa的卵细胞是由于姐妹染色单体上的a基因交换到其中一条染色单体上,该卵细胞含有20条染色体,C正确;若与基因型为Aa的正常雄性小鼠杂交,后代基因型有AAA、AAa、Aaa、aaa、AA、Aa、aa、OA、Oa共9种可能,D正确。
02
主题微课(二) 生物变异与遗传
规律的综合应用
深化点(一) 生物变异类型的判断及实验探究
1.基因突变类型的实验探究
(1)显性突变与隐性突变的判断
①突变类型
②判定方法
(2)一对基因突变和两对基因突变的判断
①两种突变来自一对基因突变(隐性突变)
②两种突变来自两对基因突变(隐性突变)
2.“观察法”判断基因突变和染色体变异
判断依据 光学显微镜下能观察到的是染色体变异,基因突变不能观察到
具体操作 制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片,找到分裂中期的细胞进行染色体结构与数目的比较,可以判断是否发生了某些染色体变异
1.(2024·宜春一模)科研人员发现某野生型水稻种群中出现了两株叶片黄色突变型,命名为突变型1和突变型2。为此展开了一系列研究,其中A实验为取突变型1植株,让其连续自交三代,统计F3成年植株中黄色∶绿色=2∶7。下列说法错误的是 ( )
A.通过A实验可推测发生了突变型1发生了显性突变,且很可能突变基因在幼苗期纯合致死
B.该突变性状的出现体现了基因通过影响关键酶的合成影响代谢过程,进而控制生物性状
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C.若突变型2与突变型1杂交,子代全为绿色叶植株,则突变型2与突变型1为同一基因发生的不同突变
D.若突变型2与突变型1杂交,子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%,则突变型2是隐性突变
解析：设突变型1相关基因是C/C1等,据A实验F3成年植株中比例可推知突变型1为杂合子,且C1对C为显性,C1在幼苗期纯合致死,突变型1连续自交,子一代中的基因型及比例为CC∶C1C=1∶2,
√
子二代中的基因型及比例为CC∶C1C=(1/3+2/3×1/4)∶(2/3×1/2)=3∶2,
子三代中的基因型及比例为CC∶C1C=(3/5+2/5×1/4)∶(2/5×1/2)=7∶2,
符合题意,A正确。由于黄色和绿色涉及色素形成,与酶有关,该突变性状的出现体现了基因通过影响关键酶的合成影响代谢过程,进而控制生物性状,B正确。若突变型2与突变型1杂交,子代全为绿色叶植株,则两者为不同基因发生的突变,C错误。设发生突变的相关基因是C及其等位基因,用突变型2(C2_)与突变型1(C1C)杂交,子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%,若C2是隐性突变,
则突变型2为纯合子,则子代CC2表现为绿色,C1C2表现为黄色,
子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%;若突变型2为显性突变,突变型2(C2C或C2C2)与突变型1(C1C)杂交,子代表型及比例应为黄色∶绿色=3∶1或全为黄色叶植株,与题意不符。故C2是隐性突变,D正确。
2.染色体片段缺失的杂合子生活力降低但能存活,片段缺失的纯合子常因此死亡。控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上,且红眼对白眼为显性,现有一红眼雄蝇(甲)与一白眼雌蝇(乙)杂交,子代中出现一例染色体数目正常的白眼雌蝇(丙)。相关叙述不正确的是 ( )
A.正常情况下,甲与乙杂交后代中只有红眼雌蝇和白眼雄蝇
B.丙的出现可能是甲的精子产生了基因突变或X染色体片段缺失
C.丙与正常红眼雄蝇杂交,统计后代雌雄比可确定其变异类型
D.基因突变和X染色体片段缺失两种变异均可通过显微镜观察
√
解析：果蝇的红眼对白眼为显性,若用A、a基因分别表示,则红眼雄蝇(甲)的基因型为XAY,白眼雌蝇(乙)的基因型为XaXa,正常情况下,甲与乙杂交后代的基因型及表型为XAXa(红眼雌蝇)、XaY(白眼雄蝇),A正确。结合A选项的分析,甲的基因型为XAY,乙的基因型为XaXa,杂交后子代中出现一例染色体数目正常的白眼雌蝇(丙),丙的基因型可能为XaXa(甲的精子产生了基因突变导致)或XOXa(O表示甲的精子X染色体片段缺失,刚好丢失了含A基因的片段),B正确。
结合B选项的分析,丙的基因型可能为XaXa或XOXa,丙与正常红眼雄蝇(XAY)杂交：若为基因突变(XaXa),则子代雌性均为红眼,雄性均为白眼,且雌雄果蝇数之比为1∶1;若为染色体片段的缺失(XOXa),则杂交子代中雌蝇数与雄蝇数之比为2∶1(雄果蝇中片段缺失的纯合子个体死亡)。故丙与正常红眼雄蝇杂交,统计后代雌雄比可确定其变异类型,C正确。染色体片段的缺失光学显微镜下可以观察,但是基因突变用显微镜观察不到,D错误。
3.(2024·广州模拟)为适应全球气候逐渐变暖的大趋势,研究水稻耐高温的调控机制,对水稻遗传改良具有重要意义。请回答相关问题。
(1)研究者获得了一株耐高温突变水稻甲,高温下该突变水稻表皮蜡质含量较高。让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植林约占1/4,说明耐高温为______性状,且很可能由___对等位基因控制。
隐性
1
解析：分析题意可知,让甲与野生型(WT)杂交、F1自交后代中耐高温植株约占1/4,即出现3∶1的性状分离比,符合基因分离定律,说明这对相对性状很可能是由一对基因控制的,并且耐高温为隐性性状。
(2)另外一株耐高温突变水稻乙为隐性突变,其突变基因位于水稻的3号染色体上,为探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变所致。科学家让突变体甲与突变体乙进行杂交后,F1自交得F2,统计分析F1和F2的表型及比例。不考虑再次发生突变或染色体互换,预期实验结果和结论。
①若________________,说明两个突变基因为同一基因;
②若_____________________________________,
说明两个突变基因是同源染色体上的非等位基因;
③若____________________________________,
说明两个突变基因是非同源染色体上的非等位基因。
F1和F2都耐高温
F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温=1∶1
F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温=9∶7
解析：本实验目的是探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变导致,则可使突变体甲与突变体乙进行杂交后,F1再自交,观察其F1和F2的表型及比例(不考虑互换)。预期实验结果：
①若两突变基因为同一基因突变所致,突变体甲与突变体乙进行杂交,子代全是突变体,即F1和F2都耐高温。
②若两突变基因是同源染色体上的非等位基因(两对基因均位于3号染色体上),假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交F1为AaBb,表型为不耐高温,由于两对基因在一对同源染色体上,所以F1产生的配子为Ab和aB,则F1自交产生的F2为AaBb∶Aabb
∶aaBB=2∶1∶1,表型为不耐高温∶耐高温=1∶1。
③若两突变基因是非同源染色体上的非等位基因,即符合基因的自由组合定律,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交F1为AaBb,表型为不耐高温,F1自交,F2为A_B_∶(A_bb+aaB_+aabb)=9∶7,即F2不耐高温∶耐高温=9∶7。
深化点(二) 杂交育种与三系法、两系法杂交水稻
1.杂交育种的不同过程
种类 育种过程
培育杂 合子品种 选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1
(即为所需品种)
培育隐性 纯合子品种 选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1 F2 选出表型符合要求的个体
种类 育种过程
培育显性 纯合子 品种 植物 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型,连续自交至不发生性状分离为止
动物 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择后代不发生性状分离的F2个体
2.雄性不育与三系法杂交水稻
(1)三系杂交稻的原理
三系杂交稻是我国研究应用较早的杂交水稻之一,由不育系S(rr)、保持系N(rr)、恢复系[N(RR)或S(RR)]三种水稻培育而成。其中S、N为细胞质基因,R、r为细胞核基因,S、r控制雄性不育,N、R控制雄性可育,只有核基因和质基因均为雄性不育时,植株才表现雄性不育。
不育系 (代号A) 花粉不育,这种雄性不育由细胞质基因(S)控制,不育系为生产大量杂交种子提供了可能性
保持系 (代号B) 能保持不育系的细胞质雄性不育性,其细胞质基因(N)正常可育,能够自交结实,借助保持系来繁殖不育系
恢复系 (代号R) 含有能恢复细胞质雄性不育性的核基因——恢复基因(R),与不育系杂交产生的三系杂交稻正常可育且具有杂种优势,即用恢复系给不育系传粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻
(2)三系法杂交水稻系统(如图)
3.两系法杂交水稻
“两系法”杂交育种技术的基本原理：同一水稻株系,在一定条件下花粉可育,利用其可育性繁殖不育系种子;在另一特定条件下花粉不育,利用其不育性与父本杂交,制备杂交种子。如下图所示：
4.如图表示小麦育种的几种方式,下列相关叙述错误的是 ( )
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A.获得①和⑥的育种原理是基因重组,②和③的育种原理是染色体变异
B.获得④和⑤的育种方式是诱变育种,得到的变异个体不全都符合生产需要
C.获得⑥的育种方式可定向改变生物体的性状,克服远缘杂交不亲和的障碍
D.秋水仙素作用的时期是有丝分裂后期,结果是细胞中染色体数目加倍
√
解析：获得①和⑥的育种方式分别是杂交育种和基因工程育种,其原理都是基因重组;获得②和③的育种方式分别是单倍体育种和多倍体育种,其原理都是染色体变异,A正确。获得④和⑤的育种方式是诱变育种,由于基因突变是不定向的,所以得到的变异个体不全都符合农业生产需要,B正确。获得⑥的育种方式是基因工程育种,可根据人们的意愿定向改变生物体的性状,克服远缘杂交不亲和的障碍,C正确。秋水仙素作用的时期是有丝分裂前期,抑制细胞内纺锤体的形成,结果是细胞中染色体数目加倍,D错误。
5.(2024·洛阳模拟)经多年努力,科学家培育出一种仅与一对基因有关的雄性不育系水稻(rr),命名为“光温敏不育系(PTGMS)”,恢复系(RR)与雄性不育系杂交获得的F1(Rr),全面恢复雄性可育而能自交结实。杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种F1在长势、繁殖率、抗逆性、产量和品质等诸多方面均比双亲优越的现象,通过“两系法”可持续获得具有杂种优势的杂交水稻,其构思如图所示,下列叙述错误的是 ( )
A.雄性不育系应用于水稻杂交育种,可以明显节省劳动成本
B.D为PTGMS,F为恢复系,E用于大田生产可结实
C.间行种植D、F,在高温或长日条件下,可获得供来年使用的恢复系和杂交种
D.间行种植D、E,在低温或短日条件下,可获得供来年使用的PTGMS和杂交种
√
解析:使用雄性不育系育种,在杂交时不需要对母本进行去雄,既可以节省劳动力,又易保证杂交种的纯度,A正确;由题图可知,D为PTGMS自交后代,依然为PTGMS,F为恢复系,E是杂交种,用于大田生产可结实,B正确;间行种植D、F,在高温或长日条件下,D只能作母本,F既可以作母本又可以作父本,在D上可获得杂交种,F上可获得恢复系,C正确;间行种植D、E,低温或短日条件下,在D、E上均可获得杂交种和PTGMS,但杂交种和PTGMS无法分开,D错误。
6.水稻(2n=24)是一种起源于热带的禾本科作物,开两性花,为雌雄同株。三系杂交水稻由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成。雄性不育系(花粉败育,但雌蕊正常)的基因型为S(rr),其中S为细胞质基因,r为细胞核基因;保持系基因型为N(rr),与雄性不育系杂交后代仍为S(rr);恢复系基因型为S(RR)或N(RR),与雄性不育系杂交可以使其后代恢复为雄性可育。回答下列问题：
(1)水稻基因组计划需测定_____条染色体上的DNA序列。水稻根尖细胞有丝分裂后期,细胞中的染色体组数为___组,同源染色体对数为____对。
解析：水稻体细胞中有12对同源染色体,没有性染色体,因此水稻基因组计划应测定其12条染色体上的DNA序列。水稻根尖细胞有丝分裂后期,染色体的着丝粒分裂,染色体数目暂时加倍,由24条变成48条,同源染色体数目也加倍,每种同源染色体变成2对,所以细胞中的染色体组数由2组变成4组,同源染色体对数由12对变成24对。
12
4
24
(2)不育系的产生是基因突变的结果,细胞核和细胞质都含有决定雄蕊是否可育的基因,其中细胞核的可育基因用R表示,不育基因用r表示,细胞质中的可育基因用N表示,不育基因用S表示,则水稻细胞中与育性相关的基因型有____种,R能够抑制S的表达,则S(Rr)的表型为____________。
6
雄性可育
解析：由题干信息可知,水稻细胞中与育性相关的基因型有3×2=6(种),即N(RR)、N(Rr)、N(rr)、S(RR)、S(Rr)、S(rr)。其中R和N为可育基因,r和S为不育基因;只有当核、质中均为不育基因时才表现为不育,故只有S(rr)表现雄性不育,其他均为可育,即只要存在可育基因,就表现为雄性可育。
(3)基因型为N(RR)的水稻与S(rr)杂交,F1的基因型是_______,F1自交,F2的表型及比例为__________________________。科研人员发现这种雄性不育性状的个体在特定的环境条件下又是雄性可育的,由此说明________________________________。
解析：基因型为N(RR)的水稻与S(rr)杂交,由于S(rr)作母本,所以细胞质基因来自S(rr),则F1的基因型是S(Rr);F1再自交,F2的表型及比例为雄性可育∶雄性不育=3∶1。科研人员发现这种雄性不育性状个体在特定的环境条件下又是雄性可育的,说明性状是基因和环境共同作用的结果。
S(Rr)
雄性可育∶雄性不育=3∶1
性状是基因和环境共同作用的结果
(4)由于雄性不育系不能通过自交来延续,无法用于之后的杂交育种。现有与育性有关的四个品系水稻N(RR)、S(RR)、N(rr)和S(rr),若想通过杂交制备雄性不育系应该选择的父本和母本分别是_____________。
解析：若想通过杂交制备雄性不育系,选择的父本应该可提供r基因且自身雄性可育,母本提供S和r基因,所以父本可选N(rr),母本可选S(rr)。
N(rr)和S(rr)
(5)科研人员发现非温敏雄性不育系(不育性不会随日照的长短而发生变化)ee品系(如图),科研人员将连锁的三个基因M、P和H(P是与花粉代谢有关的基因,H为红色荧光蛋白基因)与Ti质粒连接,构建________________,转入雄性不育水稻植株细胞中,获得转基因植株,自交后代中红色荧光植株占一半,据此推测M、P、H基因在育种过程中的功能分别为________________________________________________
_______________________________。
基因表达载体
M基因可使非温敏雄性不育植株可育,P基因使花粉不
育,含有H基因的植株可发红色荧光
解析：由题意可知,转基因植株是雄性可育,且后代含连锁的三个基因的个体占一半,据此推测,转来的基因使ee品系恢复育性,P基因与花粉代谢有关,则含P基因的花粉应不育。所以结合题意可推测M、P、H基因在育种过程中的功能分别为M基因可使非温敏雄性不育植株可育,P基因使花粉不育,含有H基因的植株可发红色荧光。
03
主题微课(三) 生物进化理论
深化点(一) 生物进化中的易错点分析
1.两种生物进化理论的比较
项目 达尔文生物进化论 现代生物进化理论
不同点 ①进化局限于性状水平; ②未对遗传和变异的本质作出科学解释 ①进化的基本单位是种群;
②生物进化的实质是种群基因频率的改变;
③突变和基因重组为生物进化提供原材料;
④隔离导致新物种的形成
项目 达尔文生物进化论 现代生物进化理论
共同点 ①变异是进化的原材料; ②自然选择决定生物进化的方向; ③解释了生物的多样性和适应性
2.厘清生物进化的“三三两两”
微点拨：①自然选择直接作用的对象是个体的表型,不是个体的基因型。
②生物进化时种群基因频率一定改变;种群基因频率改变一定表示生物发生进化。
[例1] (2024·甘肃高考)青藏高原隆升引起的生态地理隔离促进了物种的形成。该地区某植物不同区域的两个种群,进化过程中出现了花期等性状的分化,种群甲花期结束约20天后,种群乙才开始开花,研究发现两者间人工授粉不能形成有活力的种子。下列叙述错误的是 ( )
A.花期隔离标志着两个种群间已出现了物种的分化
B.花期隔离进一步增大了种群甲和乙的基因库差异
C.地理隔离和花期隔离限制了两种群间的基因交流
D.物种形成过程实质上是种间生殖隔离建立的过程
√
[解析] 花期隔离会导致种群间个体不能进行交配,但不一定导致生殖隔离,则花期隔离不能标志两个种群间已出现了物种的分化,A错误;花期隔离使得两个种群间不能进行交配,进一步增大了种群甲和乙的基因库差异,B正确;地理隔离和花期隔离都能导致不同种群间的个体在自然条件下不能进行交配,都限制了两种群间的基因交流,C正确;生殖隔离是物种形成的标志,故物种形成过程实质上是种间生殖隔离建立的过程,D正确。
深化点(二) 基因频率的计算及应用
1.通过基因型频率计算基因频率 (常染色体上的基因频率)
基因频率=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基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率;
a基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa的基因型频率。
2.遗传平衡定律在计算基因频率中的应用
3.X染色体上基因频率的计算
(以红绿色盲为例,后文简称色盲,相关基因用B、b表示,假设色盲在男性中的发病率为7%)
4.自交与自由交配中基因频率的计算
自交 杂合子自交,基因型频率发生变化,纯合子比例逐渐增大,杂合子比例逐渐下降,但基因频率不变
自由 交配 在无突变、各种基因型的个体生命活力相同时,处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律,上下代之间种群的基因频率及基因型频率都保持不变
[例2] (2024·湖北高考)某二倍体动物的性别决定方式为ZW型,雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是 ( )
A.该种群有11%的个体患该病
B.该种群h基因的频率是10%
C.只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型共有6种
D.若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,H基因频率不变
√
[解析] 由题干“该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)”可知,雌性中h基因的频率为10%,故雄性中h基因的频率也为10%,雄性中ZhZh=10%×10%=1%,由于雌性和雄性个体数的比例为1∶1,整个种群有(10%+1%)÷2=5.5%的个体患该病,A错误;该种群h基因的频率与雌性个体中ZhW的基因型频率相等,均为10%,B正确;只考虑该对基因,则种群繁殖一代后存在ZHZH、ZHZh、ZhZh、ZHW、ZhW共5种基因型,C错误;若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,导致ZhZh个体减少,h基因数量减少,h基因频率会降低,而h基因频率和H基因频率之和为100%,故H基因频率会升高,D错误。
考法(一) 生物进化的基本理论
1.(2024·安顺三模)中国科学家在贵州获得了一块距今约10.2万年的古大熊猫化石。将该化石中提取到的线粒体DNA通过测序分析和比较,发现古大熊猫与现代大熊猫的相关DNA序列高度相似。下列叙述正确的是( )
A.现代大熊猫与古大熊猫所有DNA序列之间的差异是其适应环境变化的根本原因
B.通过对古大熊猫化石中的放射性同位素比例测定,来进行线粒体DNA的测序分析和比较
微 课 测 评 作 业
C.适合大熊猫在环境中生存和繁殖的有利变异才是其进化的原材料
D.大熊猫以冷箭竹为主食竹是两者协同进化的结果
解析：基因突变是生物变异的根本来源,产生了新基因的生物有可能更好地适应环境的变化,但并不是所有DNA序列都是基因,A错误;放射性同位素比例不能用于线粒体DNA的测序分析和比较,B错误;有利变异、中性变异及有害变异均可为大熊猫进化提供原材料,C错误;大熊猫以冷箭竹为主食竹,属于两者协同进化的结果,D正确。
√
2.(2024·潍坊三模)澄江生物群是我国保存完整的寒武纪早期古生物化石群,大型肉食性奇虾类动物在该时期已经高度多样化。下列关于进化的说法正确的是 ( )
A.奇虾种群基因频率定向改变即会形成新物种,进化地位越高等,其适应能力越强
B.澄江生物群多样性的形成是生物间协同进化的结果
C.达尔文的生物进化论主要包括共同由来学说和自然选择学说
D.寒武纪早期的生物DNA分子差异大小与揭示它们在进化上出现的顺序无关
√
解析：自然选择决定了进化的方向,基因频率的定向改变是生物进化的实质,而新物种形成的标志是形成生殖隔离,自然选择下种群基因频率的定向改变不一定形成新物种;生物不论进化地位如何,都是自然选择的结果,都具有适应能力,在进化地位上越高等的生物,适应能力不一定越强,A错误。生物与无机环境之间、不同物种之间相互影响,协同进化,导致生物多样性的形成,B错误;达尔文的生物进化论主要由两大学说组成：共同由来学说和自然选择学说,C正确;寒武纪早期的生物DNA分子差异大小与揭示它们在进化上出现的顺序有关,D错误。
考法(二) 基因频率与生物进化
3.(2024·长春模拟)甲昆虫的体色黑色(A)对浅色(a)是显性。1978年某地区甲昆虫的体色中浅色占70%,杂合子占所有个体的20%,该区域的甲昆虫每年浅色个体的减少率为10%,黑色个体的增长率为10%。现在该区域的甲昆虫以黑色为主,下列叙述正确的是( )
A.该区域甲昆虫个体间存在的体色差异体现了物种多样性
B.1979年该区域的甲昆虫群体中A的基因频率约为22.9%
C.1980年该地区的甲昆虫群体中aa的基因型频率为59.1%
D.种群基因频率的改变是通过环境对生物体基因的选择来实现的
√
解析：生物性状是由基因控制的,该区域昆虫个体间存在体色的差异,说明控制性状的基因不同,体现了遗传多样性,A错误;由题意知,1979年,AA=10%
×(1+10%)=11%,Aa=20%×(1+10%)=22%,aa=70%×(1-10%)=63%,因此1979年AA=11/96,Aa=22/96,所以A的基因频率为11/96+22/96×1/2≈22.9%,
B正确;由题意知,1980年,AA=10%×(1+10%)2=12.1%,Aa=20%×(1+10%)2
=24.2%,aa=70%×(1-10%)2=56.7%,因此1980年该种群中aa的基因型频率是56.7%÷(24.2%+12.1%+56.7%)≈61.0%,C错误;自然选择通过作用于个体的表型而定向改变种群基因频率,D错误。
4.(2024·大理模拟)某蝴蝶的性别决定方式为ZW型,该蝴蝶的长口器和短口器分别由Z染色体上的一对等位基因A和a控制,长口器为显性。现有一个可随机交配且数量很大的蝴蝶种群,该种群中雌、雄个体各占一半,没有迁移和突变,自然选择对基因A和a都不起作用。假设该种群中雄性个体的基因型都为ZAZa,雌性个体的基因型都为ZaW,此代视为F0,让其雌、雄个体随机交配得到F1,再让F1随机交配得到F2,以此类交配方式进行若干代。下列叙述正确的是 ( )
A.各代雌性群体中短口器基因频率随着随机交配代数的增加而逐渐减小
B.随着随机交配代数的增加,各代雌、雄群体中长口器基因频率之差在增大
C.若在某代达到遗传平衡,则该代雌性中ZaW基因型频率等于雄性中ZaZa基因型频率
D.若Fn+1雌性群体中Za基因频率与F0雌性群体中Za基因频率相等,则说明该种群在F0达到遗传平衡
√
解析：F0雌性群体中Za和ZA基因频率分别为1和0,雄性群体中Za和ZA的基因频率都等于1/2,雌、雄群体中长口器基因频率之差为-1/2。F1雌性群体中Za和ZA的基因频率都等于1/2,雄性群体中Za和ZA的基因频率分别为3/4和1/4,雌、雄群体中长口器基因频率之差为1/4。F2雌性群体中Za和ZA的基因频率分别为3/4和1/4,雄性群体中Za和ZA的基因频率分别为5/8和3/8,雌、雄群体中长口器基因频率之差为-1/8。各代雌性群体中短口器基因频率随着随机交配代数的增加并没有逐渐减小,各代雌、雄群体中长口器基因频率之差的绝对值逐渐减小接近0,基因频率之差并未逐渐增大,A、B错误;
若种群在某代达到遗传平衡,则该代雄性群体中ZaZa基因型频率等于雌性中ZaW基因型频率的平方,C错误;Fn+1雌性群体中Za基因频率取决于Fn雄性群体中Za基因频率,即二者相等,F0雌性群体中Za基因频率为1,由此可知,Fn+1雌性群体中Za基因频率等于F0雌性群体中Za基因频率时,该种群在F0就能达到遗传平衡,D正确。
5.请依据现代生物进化理论的主要观点回答以下问题：
(1)一个大熊猫种群的全部个体所含的全部基因,是这个种群的_______。
解析：基因库是指一个种群的全部个体所含的全部基因。
基因库
(2)达尔文认为：自然界中任何生物的个体数都不可能无限增加,原因是____________________________。
解析：达尔文认为：由于资源有限(或存在生存斗争),自然界中任何生物的个体数都不可能无限增加。
资源有限(或存在生存斗争)
(3)突变和基因重组、__________以及_____是物种形成的三个基本环节。
解析：突变和基因重组、自然选择以及隔离是物种形成的三个基本环节。
自然选择
隔离
(4)对某地一个种群(该种群遵循遗传平衡定律)随机抽样调查,测知该种群中有基因型AA、Aa、aa的个体若干,由此可以计算出A和a的基因频率。而根据A和a的基因频率,可以推测出这个种群中Aa的频率(N)大约是_____。
A.0≤N≤100% B.0C.0≤N<50% D.N>50%
B
解析：假设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则p+q=1,Aa的基因型频率为2×p×q=2p(1-p)=-2(p-1/2)2+1/2,因此Aa的基因型频率大于0,且小于或等于1/2,即0(5)若某小岛上原有果蝇10 000只,其中基因型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_____%(取整数)。该种群果蝇在性状上的差异体现了____________多样性。
52
遗传(基因)
解析：从岛外入侵了2 000只基因型为VV的果蝇后,该岛上果蝇基因型为VV的比例是(10 000×15%+2 000)÷12 000=7/24,Vv的比例是10 000×55%÷12 000=11/24,vv的比例是10 000×30%÷12 000=6/24。由于所有果蝇均随机交配,则F1中V的基因频率与亲代相等,为(7/24+1/2
×11/24)×100%≈52%;性状上的差异属于遗传多样性,主要是由基因重组造成的后代的差异。
(6)下列对现代生物进化理论的理解中,错误的是______。
A.环境变化导致生物产生适应性变化
B.隔离也是生物进化的必要条件
C.同一物种的不同种群之间不存在隔离
D.生物进化必然伴随基因频率变化
ABC
解析：环境变化对不同的变异类型起选择作用,不会导致变异产生,A错误;隔离是物种形成的必要条件,生物进化的实质是基因频率的改变,B错误,D正确;地理隔离是指地域上的差异,同一物种的不同种群之间可能存在地理隔离,C错误。主题微课(一) 生物变异的类型与细胞分裂
深化点(一) 生物变异类型的易错点分析
1.有关基因突变和基因重组的几个易错点
(1)基因突变一定会导致基因碱基序列的改变,但不一定引起生物性状的改变。
(2)真核生物DNA的非基因区发生碱基改变不属于基因突变,突变的基因不一定都能遗传给后代。
(3)无论能否遗传给后代,突变和基因重组均属于可遗传变异。
(4)基因重组一般发生在控制不同性状的基因间,至少涉及两对等位基因,如Bb自交不能发生基因重组,受精过程中也不会发生基因重组。
2.分析生物变异的四个关键问题
3.染色体数目变异类型辨析
(1)“两看法”辨析二倍体、多倍体、单倍体
(2)“三体”与“三倍体”辨析
(3)“单体”与“单倍体”辨析
[例1] (2024·浙江6月选考)野生型果蝇的复眼为椭圆形,当果蝇X染色体上的16A片段发生重复时,形成棒状的复眼(棒眼),如图所示。棒眼果蝇X染色体的这种变化属于 ( )
A.基因突变 B.基因重组
C.染色体结构变异 D.染色体数目变异
听课记录:
深化点(二) 生物变异与细胞分裂的关系
1.生物变异在不同分裂方式中发生的原因
2.常见突变体产生配子种类及比例
项目 缺失 单体 三体 四倍体
减数 分裂 (举例)
配子的 种类和 比例 A∶O=1∶1(O表示染色体上不含该基因) A∶O=1∶1(O表示不含该染色体) AA∶a∶Aa∶A=1∶1∶2∶2 AA∶Aa∶aa=1∶4∶1
[例2] (2024·山东高考)某二倍体生物通过无性繁殖获得二倍体子代的机制有3种:①配子中染色体复制1次;②减数分裂Ⅰ正常,减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂;③减数分裂Ⅰ细胞不分裂,减数分裂Ⅱ时每个四分体形成的4条染色
体中任意2条进入1个子细胞。某个体的1号染色体所含全部基因如图所示,其中A1、A2为显性基因,a1、a2为隐性基因。该个体通过无性繁殖获得了某个二倍体子代,该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等。已知发育为该子代的细胞在四分体时,1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组。不考虑突变,获得该子代的所有可能机制为 ( )
A.①② B.①③
C.②③ D.①②③
听课记录:
[微课测评作业]
考法(一) 生物变异与生物性状的关系
1.终止密码子为UGA、UAA和UAG。图中①为大肠杆菌的一段mRNA序列,②~④为该mRNA序列发生碱基缺失的不同情况(“-”表示一个碱基缺失)。下列有关叙述正确的是 ( )
A.①编码的氨基酸序列长度为7个氨基酸
B.②和③编码的氨基酸序列长度不同
C.②~④中,④编码的氨基酸排列顺序与①最接近
D.密码子有简并性,一个密码子可编码多种氨基酸
2.(2024·西安三模)拟显性是指因一个显性基因缺失,使原来不应显现出来的一个隐性等位基因的效应显现出来的现象。染色体桥是两条染色体或染色单体分别发生断裂后,具有着丝粒的残臂相接而形成的双着丝粒染色体。在玉米中,胚乳中的糊粉层含有三个染色体组,其他形成色素的基因都存在时,基因型为Ccc的糊粉层是有色的。如图表示基因型为Ccc玉米胚乳糊粉层细胞“染色体桥”的形成过程。下列叙述错误的是 ( )
A.④中存在两种染色体结构变异,但染色体数目正常
B.拟显性现象只能发生在含有三个染色体组的细胞中
C.图中染色体桥是由两条染色单体断裂融合而成
D.④中不同染色体组成的两种细胞能使玉米糊粉层呈花斑性状
考法(二) 生物变异与细胞分裂的关系
3.(2024·龙岩模拟)先天性色素失禁症是X染色体上的Nemo基因失常所致,是一种显性遗传病。若个体细胞中只含有失常的Nemo基因,则会导致个体病情严重,在胎儿期就会死亡,而杂合子症状较轻,因此患者通常为女性。某女性杂合子与正常男性婚配,所生儿子(性染色体组成为XXY)为该病患者,下列分析错误的是 ( )
A.该儿子患病的原因可能是初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ后期,两条X染色体未分开
B.该儿子患病的原因可能是初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期,X染色体和Y染色体未分开
C.该儿子患病的原因可能是初级卵母细胞在四分体时期,两条X染色体片段互换
D.该夫妇计划生育第二个孩子,正常情况下,所生婴儿是正常女儿的概率为1/3
4.(2024·南阳模拟)REC8基因编码的黏连蛋白是细胞分裂过程中控制着丝粒分裂的关键蛋白,研究发现,REC8基因缺失突变体雌性小鼠(2n=40)在减数分裂Ⅰ后期,联会后的同源染色体可以发生随机交换但不分离,姐妹染色单体提前分离分别移向两极;减数分裂Ⅱ时染色体随机均分到两极。若该雌性小鼠的基因型为Aa,所产生的卵细胞均有受精能力,不考虑基因突变和染色体结构变异。下列说法错误的是 ( )
A.该小鼠产生的卵细胞基因组成最多有6种可能
B.若产生的卵细胞基因型为aa,则同时产生的第二极体的基因组成有4种可能
C.该小鼠产生基因型为aa的卵细胞含有20条染色体
D.若与基因型为Aa的正常雄性小鼠杂交,后代基因型有9种可能
主题微课(二) 生物变异与遗传规律的综合应用
深化点(一) 生物变异类型的判断及实验探究
1.基因突变类型的实验探究
(1)显性突变与隐性突变的判断
①突变类型
②判定方法
(2)一对基因突变和两对基因突变的判断
①两种突变来自一对基因突变(隐性突变)
②两种突变来自两对基因突变(隐性突变)
2.“观察法”判断基因突变和染色体变异
判断依据 光学显微镜下能观察到的是染色体变异,基因突变不能观察到
具体操作 制作正常个体与待测变异个体的有丝分裂临时装片,找到分裂中期的细胞进行染色体结构与数目的比较,可以判断是否发生了某些染色体变异
[微课测评作业]
1.(2024·宜春一模)科研人员发现某野生型水稻种群中出现了两株叶片黄色突变型,命名为突变型1和突变型2。为此展开了一系列研究,其中A实验为取突变型1植株,让其连续自交三代,统计F3成年植株中黄色∶绿色=2∶7。下列说法错误的是 ( )
A.通过A实验可推测发生了突变型1发生了显性突变,且很可能突变基因在幼苗期纯合致死
B.该突变性状的出现体现了基因通过影响关键酶的合成影响代谢过程,进而控制生物性状
C.若突变型2与突变型1杂交,子代全为绿色叶植株,则突变型2与突变型1为同一基因发生的不同突变
D.若突变型2与突变型1杂交,子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%,则突变型2是隐性突变
2.染色体片段缺失的杂合子生活力降低但能存活,片段缺失的纯合子常因此死亡。控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上,且红眼对白眼为显性,现有一红眼雄蝇(甲)与一白眼雌蝇(乙)杂交,子代中出现一例染色体数目正常的白眼雌蝇(丙)。相关叙述不正确的是 ( )
A.正常情况下,甲与乙杂交后代中只有红眼雌蝇和白眼雄蝇
B.丙的出现可能是甲的精子产生了基因突变或X染色体片段缺失
C.丙与正常红眼雄蝇杂交,统计后代雌雄比可确定其变异类型
D.基因突变和X染色体片段缺失两种变异均可通过显微镜观察
3.(2024·广州模拟)为适应全球气候逐渐变暖的大趋势,研究水稻耐高温的调控机制,对水稻遗传改良具有重要意义。请回答相关问题。
(1)研究者获得了一株耐高温突变水稻甲,高温下该突变水稻表皮蜡质含量较高。让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植林约占1/4,说明耐高温为 性状,且很可能由 对等位基因控制。
(2)另外一株耐高温突变水稻乙为隐性突变,其突变基因位于水稻的3号染色体上,为探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变所致。科学家让突变体甲与突变体乙进行杂交后,F1自交得F2,统计分析F1和F2的表型及比例。不考虑再次发生突变或染色体互换,预期实验结果和结论。
①若 ,说明两个突变基因为同一基因;
②若 ,
说明两个突变基因是同源染色体上的非等位基因;
③若 ,
说明两个突变基因是非同源染色体上的非等位基因。
深化点(二) 杂交育种与三系法、两系法杂交水稻
1.杂交育种的不同过程
种类 育种过程
培育杂 合子品种 选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)
培育隐性 纯合子品种 选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1F2选出表型符合要求的个体
培育显性 纯合子品种 植物 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型,连续自交至不发生性状分离为止
动物 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择后代不发生性状分离的F2个体
2.雄性不育与三系法杂交水稻
(1)三系杂交稻的原理
三系杂交稻是我国研究应用较早的杂交水稻之一,由不育系S(rr)、保持系N(rr)、恢复系[N(RR)或S(RR)]三种水稻培育而成。其中S、N为细胞质基因,R、r为细胞核基因,S、r控制雄性不育,N、R控制雄性可育,只有核基因和质基因均为雄性不育时,植株才表现雄性不育。
不育系 (代号A) 花粉不育,这种雄性不育由细胞质基因(S)控制,不育系为生产大量杂交种子提供了可能性
保持系 (代号B) 能保持不育系的细胞质雄性不育性,其细胞质基因(N)正常可育,能够自交结实,借助保持系来繁殖不育系
恢复系 (代号R) 含有能恢复细胞质雄性不育性的核基因——恢复基因(R),与不育系杂交产生的三系杂交稻正常可育且具有杂种优势,即用恢复系给不育系传粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻
(2)三系法杂交水稻系统(如图)
3.两系法杂交水稻
“两系法”杂交育种技术的基本原理:同一水稻株系,在一定条件下花粉可育,利用其可育性繁殖不育系种子;在另一特定条件下花粉不育,利用其不育性与父本杂交,制备杂交种子。如下图所示:
[微课测评作业]
4.如图表示小麦育种的几种方式,下列相关叙述错误的是 ( )
A.获得①和⑥的育种原理是基因重组,②和③的育种原理是染色体变异
B.获得④和⑤的育种方式是诱变育种,得到的变异个体不全都符合生产需要
C.获得⑥的育种方式可定向改变生物体的性状,克服远缘杂交不亲和的障碍
D.秋水仙素作用的时期是有丝分裂后期,结果是细胞中染色体数目加倍
5.(2024·洛阳模拟)经多年努力,科学家培育出一种仅与一对基因有关的雄性不育系水稻(rr),命名为“光温敏不育系(PTGMS)”,恢复系(RR)与雄性不育系杂交获得的F1(Rr),全面恢复雄性可育而能自交结实。杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种F1在长势、繁殖率、抗逆性、产量和品质等诸多方面均比双亲优越的现象,通过“两系法”可持续获得具有杂种优势的杂交水稻,其构思如图所示,下列叙述错误的是 ( )
A.雄性不育系应用于水稻杂交育种,可以明显节省劳动成本
B.D为PTGMS,F为恢复系,E用于大田生产可结实
C.间行种植D、F,在高温或长日条件下,可获得供来年使用的恢复系和杂交种
D.间行种植D、E,在低温或短日条件下,可获得供来年使用的PTGMS和杂交种
6.水稻(2n=24)是一种起源于热带的禾本科作物,开两性花,为雌雄同株。三系杂交水稻由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成。雄性不育系(花粉败育,但雌蕊正常)的基因型为S(rr),其中S为细胞质基因,r为细胞核基因;保持系基因型为N(rr),与雄性不育系杂交后代仍为S(rr);恢复系基因型为S(RR)或N(RR),与雄性不育系杂交可以使其后代恢复为雄性可育。回答下列问题:
(1)水稻基因组计划需测定 条染色体上的DNA序列。水稻根尖细胞有丝分裂后期,细胞中的染色体组数为 组,同源染色体对数为 对。
(2)不育系的产生是基因突变的结果,细胞核和细胞质都含有决定雄蕊是否可育的基因,其中细胞核的可育基因用R表示,不育基因用r表示,细胞质中的可育基因用N表示,不育基因用S表示,则水稻细胞中与育性相关的基因型有 种,R能够抑制S的表达,则S(Rr)的表型为 。
(3)基因型为N(RR)的水稻与S(rr)杂交,F1的基因型是 ,F1自交,F2的表型及比例为 。科研人员发现这种雄性不育性状的个体在特定的环境条件下又是雄性可育的,由此说明 。
(4)由于雄性不育系不能通过自交来延续,无法用于之后的杂交育种。现有与育性有关的四个品系水稻N(RR)、S(RR)、N(rr)和S(rr),若想通过杂交制备雄性不育系应该选择的父本和母本分别是 。
(5)
科研人员发现非温敏雄性不育系(不育性不会随日照的长短而发生变化)ee品系(如图),科研人员将连锁的三个基因M、P和H
(P是与花粉代谢有关的基因,H为红色荧光蛋白基因)与Ti质粒连接,构建 ,转入雄性不育水稻植株细胞中,获得转基因植株,自交后代中红色荧光植株占一半,据此推测M、P、H基因在育种过程中的功能分别为
。
主题微课(三) 生物进化理论
深化点(一) 生物进化中的易错点分析
1.两种生物进化理论的比较
项目 达尔文生物进化论 现代生物进化理论
不同点 ①进化局限于性状水平; ②未对遗传和变异的本质作出科学解释 ①进化的基本单位是种群; ②生物进化的实质是种群基因频率的改变; ③突变和基因重组为生物进化提供原材料; ④隔离导致新物种的形成
共同点 ①变异是进化的原材料; ②自然选择决定生物进化的方向; ③解释了生物的多样性和适应性
2.厘清生物进化的“三三两两”
微点拨:①自然选择直接作用的对象是个体的表型,不是个体的基因型。
②生物进化时种群基因频率一定改变;种群基因频率改变一定表示生物发生进化。
[例1] (2024·甘肃高考)青藏高原隆升引起的生态地理隔离促进了物种的形成。该地区某植物不同区域的两个种群,进化过程中出现了花期等性状的分化,种群甲花期结束约20天后,种群乙才开始开花,研究发现两者间人工授粉不能形成有活力的种子。下列叙述错误的是 ( )
A.花期隔离标志着两个种群间已出现了物种的分化
B.花期隔离进一步增大了种群甲和乙的基因库差异
C.地理隔离和花期隔离限制了两种群间的基因交流
D.物种形成过程实质上是种间生殖隔离建立的过程
听课记录:
深化点(二) 基因频率的计算及应用
1.通过基因型频率计算基因频率 (常染色体上的基因频率)
基因频率=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基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率;
a基因频率=aa的基因型频率+1/2Aa的基因型频率。
2.遗传平衡定律在计算基因频率中的应用
3.X染色体上基因频率的计算
(以红绿色盲为例,后文简称色盲,相关基因用B、b表示,假设色盲在男性中的发病率为7%)
4.自交与自由交配中基因频率的计算
自交 杂合子自交,基因型频率发生变化,纯合子比例逐渐增大,杂合子比例逐渐下降,但基因频率不变
自由 交配 在无突变、各种基因型的个体生命活力相同时,处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律,上下代之间种群的基因频率及基因型频率都保持不变
[例2] (2024·湖北高考)某二倍体动物的性别决定方式为ZW型,雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是 ( )
A.该种群有11%的个体患该病
B.该种群h基因的频率是10%
C.只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型共有6种
D.若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,H基因频率不变
听课记录:
[微课测评作业]
考法(一) 生物进化的基本理论
1.(2024·安顺三模)中国科学家在贵州获得了一块距今约10.2万年的古大熊猫化石。将该化石中提取到的线粒体DNA通过测序分析和比较,发现古大熊猫与现代大熊猫的相关DNA序列高度相似。下列叙述正确的是 ( )
A.现代大熊猫与古大熊猫所有DNA序列之间的差异是其适应环境变化的根本原因
B.通过对古大熊猫化石中的放射性同位素比例测定,来进行线粒体DNA的测序分析和比较
C.适合大熊猫在环境中生存和繁殖的有利变异才是其进化的原材料
D.大熊猫以冷箭竹为主食竹是两者协同进化的结果
2.(2024·潍坊三模)澄江生物群是我国保存完整的寒武纪早期古生物化石群,大型肉食性奇虾类动物在该时期已经高度多样化。下列关于进化的说法正确的是 ( )
A.奇虾种群基因频率定向改变即会形成新物种,进化地位越高等,其适应能力越强
B.澄江生物群多样性的形成是生物间协同进化的结果
C.达尔文的生物进化论主要包括共同由来学说和自然选择学说
D.寒武纪早期的生物DNA分子差异大小与揭示它们在进化上出现的顺序无关
考法(二) 基因频率与生物进化
3.(2024·长春模拟)甲昆虫的体色黑色(A)对浅色(a)是显性。1978年某地区甲昆虫的体色中浅色占70%,杂合子占所有个体的20%,该区域的甲昆虫每年浅色个体的减少率为10%,黑色个体的增长率为10%。现在该区域的甲昆虫以黑色为主,下列叙述正确的是 ( )
A.该区域甲昆虫个体间存在的体色差异体现了物种多样性
B.1979年该区域的甲昆虫群体中A的基因频率约为22.9%
C.1980年该地区的甲昆虫群体中aa的基因型频率为59.1%
D.种群基因频率的改变是通过环境对生物体基因的选择来实现的
4.(2024·大理模拟)某蝴蝶的性别决定方式为ZW型,该蝴蝶的长口器和短口器分别由Z染色体上的一对等位基因A和a控制,长口器为显性。现有一个可随机交配且数量很大的蝴蝶种群,该种群中雌、雄个体各占一半,没有迁移和突变,自然选择对基因A和a都不起作用。假设该种群中雄性个体的基因型都为ZAZa,雌性个体的基因型都为ZaW,此代视为F0,让其雌、雄个体随机交配得到F1,再让F1随机交配得到F2,以此类交配方式进行若干代。下列叙述正确的是 ( )
A.各代雌性群体中短口器基因频率随着随机交配代数的增加而逐渐减小
B.随着随机交配代数的增加,各代雌、雄群体中长口器基因频率之差在增大
C.若在某代达到遗传平衡,则该代雌性中ZaW基因型频率等于雄性中ZaZa基因型频率
D.若Fn+1雌性群体中Za基因频率与F0雌性群体中Za基因频率相等,则说明该种群在F0达到遗传平衡
5.请依据现代生物进化理论的主要观点回答以下问题:
(1)一个大熊猫种群的全部个体所含的全部基因,是这个种群的 。
(2)达尔文认为:自然界中任何生物的个体数都不可能无限增加,原因是
。
(3)突变和基因重组、 以及 是物种形成的三个基本环节。
(4)对某地一个种群(该种群遵循遗传平衡定律)随机抽样调查,测知该种群中有基因型AA、Aa、aa的个体若干,由此可以计算出A和a的基因频率。而根据A和a的基因频率,可以推测出这个种群中Aa的频率(N)大约是 。
A.0≤N≤100% B.0C.0≤N<50% D.N>50%
(5)若某小岛上原有果蝇10 000只,其中基因型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 %(取整数)。该种群果蝇在性状上的差异体现了 多样性。
(6)下列对现代生物进化理论的理解中,错误的是 。
A.环境变化导致生物产生适应性变化
B.隔离也是生物进化的必要条件
C.同一物种的不同种群之间不存在隔离
D.生物进化必然伴随基因频率变化
课堂抓重难点·讲增分点
主题微课(一)
[例1] 选C 染色体结构变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型,果蝇X染色体上的16A片段发生重复时,复眼会由正常的椭圆形变成棒状,该变异属于染色体结构变异中的重复,C正确。
[例2] 选B 假设1号染色体的2条非姐妹染色单体发生一次A2与a2基因的交换。若以机制①进行繁殖,可产生基因型为A1a2和a1A2的配子,配子中染色体复制一次,可以得到基因组成为A1a2A1a2和a1A2a1A2的个体,①符合题意。若以机制②进行繁殖,产生的次级精(卵)母细胞的基因组成为A1A2A1a2、a1A2a1a2,若减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂,则形成的个体的基因组成为A1A2A1a2、a1A2a1a2,②不符合题意。若以机制③进行繁殖,则产生的次级精(卵)母细胞的基因组成为A1A2A1a2、a1a2a1A2,减数分裂Ⅱ每个四分体形成的4条染色体的基因组成分别为A1A2、A1a2、a1a2、a1A2,任意2条进入1个子细胞,可以得到基因组成为A1A2a1a2、A1a2a1A2的个体,③符合题意。故选B。
微课测评作业
1.选C 由于终止密码子不编码氨基酸,因此①编码的氨基酸序列长度为6个氨基酸,A错误;根据图中密码子分析,②和③缺失碱基后,碱基序列中没有出现终止密码子,因此其所编码的氨基酸数量可能相同,B错误;②缺失一个碱基,③缺失2个碱基,②③编码的氨基酸序列均从第二个开始发生改变,④缺失一个密码子中的3个碱基,其编码的氨基酸序列除缺少第二个氨基酸外,之后的序列均与①相同,因此②~④中,④编码的氨基酸排列顺序与①最接近,C正确;密码子有简并性是指一种氨基酸可以有多个密码子对应,但通常一个密码子只能编码一种氨基酸,D错误。
2.选B ④中存在缺失和重复两种染色体结构变异,染色体数目没有变化,A正确;二倍体的杂合子细胞显性基因缺失后,也可使隐性等位基因的效应显现出来,B错误;由②可以看出,图中染色体桥是由两条染色单体断裂融合而成,C正确;④中不同染色体组成的两种细胞表现为一个有色、一个无色,有丝分裂后形成的细胞也为两种,能使玉米糊粉层呈花斑性状,D正确。
3.选C 假设X染色体上的显性致病基因为N,非致病基因为n,该女性杂合子的基因型为XNXn,该正常男性的基因型为XnY,所生儿子为该病患者,基因型可能为XNXnY。若初级卵母细胞在减数分裂Ⅰ后期,两条X染色体未分开,则可形成基因型为XNXn的卵细胞,与含Y的精子结合,形成基因型为XNXnY的个体,A正确;若初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期,X染色体和Y染色体未分开,则可形成基因型为XnY的精子,与含XN的卵细胞结合,形成基因型为XNXnY的个体,B正确;初级卵母细胞在四分体时期,两条X染色体片段互换,形成的次级卵母细胞的基因型为XNXn,经减数分裂Ⅱ形成的卵细胞的基因型为XN、Xn,与含Y的精子结合,不能形成基因型为XNXnY的个体,C错误;某女性杂合子(XNXn)与正常男性(XnY)婚配,子代的基因型有:XNXn、XnXn、XNY、XnY,其中XNY胎儿时期会死亡,所以该夫妇所生婴儿是正常女儿(XnXn)的概率为1/3,D正确。
4.选B 根据题意可知,REC8基因缺失突变体雌性小鼠在减数分裂Ⅰ后期,联会后的同源染色体可以发生随机交换但不分离,姐妹染色单体提前分离分别移向两极;减数分裂Ⅱ时染色体随机均分到两极,则产生的卵细胞基因组成最多有6种可能,即AA、aa、Aa、O(不含A或a)、A、a(A或a所在的位置没有交换),A正确;若产生的卵细胞基因型为aa,则同时产生的第二极体的基因组成为A、A、O或AA、O、O,共3种可能,B错误;该小鼠产生的基因型为aa的卵细胞是由于姐妹染色单体上的a基因交换到其中一条染色单体上,该卵细胞含有20条染色体,C正确;若与基因型为Aa的正常雄性小鼠杂交,后代基因型有AAA、AAa、Aaa、aaa、AA、Aa、aa、OA、Oa共9种可能,D正确。
主题微课(二)
1.选C 设突变型1相关基因是C/C1等,据A实验F3成年植株中比例可推知突变型1为杂合子,且C1对C为显性,C1在幼苗期纯合致死,突变型1连续自交,子一代中的基因型及比例为CC∶C1C=1∶2,子二代中的基因型及比例为CC∶C1C=(1/3+2/3×1/4)∶(2/3×1/2)=3∶2,子三代中的基因型及比例为CC∶C1C=(3/5+2/5×1/4)∶(2/5×1/2)=7∶2,符合题意,A正确。由于黄色和绿色涉及色素形成,与酶有关,该突变性状的出现体现了基因通过影响关键酶的合成影响代谢过程,进而控制生物性状,B正确。若突变型2与突变型1杂交,子代全为绿色叶植株,则两者为不同基因发生的突变,C错误。设发生突变的相关基因是C及其等位基因,用突变型2(C2_)与突变型1(C1C)杂交,子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%,若C2是隐性突变,则突变型2为纯合子,则子代CC2表现为绿色,C1C2表现为黄色,子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%;若突变型2为显性突变,突变型2(C2C或C2C2)与突变型1(C1C)杂交,子代表型及比例应为黄色∶绿色=3∶1或全为黄色叶植株,与题意不符。故C2是隐性突变,D正确。
2.选D 果蝇的红眼对白眼为显性,若用A、a基因分别表示,则红眼雄蝇(甲)的基因型为XAY,白眼雌蝇(乙)的基因型为XaXa,正常情况下,甲与乙杂交后代的基因型及表型为XAXa(红眼雌蝇)、XaY(白眼雄蝇),A正确。结合A选项的分析,甲的基因型为XAY,乙的基因型为XaXa,杂交后子代中出现一例染色体数目正常的白眼雌蝇(丙),丙的基因型可能为XaXa(甲的精子产生了基因突变导致)或XOXa(O表示甲的精子X染色体片段缺失,刚好丢失了含A基因的片段),B正确。结合B选项的分析,丙的基因型可能为XaXa或XOXa,丙与正常红眼雄蝇(XAY)杂交:若为基因突变(XaXa),则子代雌性均为红眼,雄性均为白眼,且雌雄果蝇数之比为1∶1;若为染色体片段的缺失(XOXa),则杂交子代中雌蝇数与雄蝇数之比为2∶1(雄果蝇中片段缺失的纯合子个体死亡)。故丙与正常红眼雄蝇杂交,统计后代雌雄比可确定其变异类型,C正确。染色体片段的缺失光学显微镜下可以观察,但是基因突变用显微镜观察不到,D错误。
3.解析:(1)分析题意可知,让甲与野生型(WT)杂交、F1自交后代中耐高温植株约占1/4,即出现3∶1的性状分离比,符合基因分离定律,说明这对相对性状很可能是由一对基因控制的,并且耐高温为隐性性状。
(2)本实验目的是探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变导致,则可使突变体甲与突变体乙进行杂交后,F1再自交,观察其F1和F2的表型及比例(不考虑互换)。预期实验结果:
①若两突变基因为同一基因突变所致,突变体甲与突变体乙进行杂交,子代全是突变体,即F1和F2都耐高温。
②若两突变基因是同源染色体上的非等位基因(两对基因均位于3号染色体上),假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交F1为AaBb,表型为不耐高温,由于两对基因在一对同源染色体上,所以F1产生的配子为Ab和aB,则F1自交产生的F2为AaBb∶AAbb∶aaBB=2∶1∶1,表型为不耐高温∶耐高温=1∶1。
③若两突变基因是非同源染色体上的非等位基因,即符合基因的自由组合定律,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交F1为AaBb,表型为不耐高温,F1自交,F2为A_B_∶(A_bb+aaB_+aabb)=9∶7,即F2不耐高温∶耐高温=9∶7。
答案:(1)隐性 1 (2)①F1和F2都耐高温
②F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温=1∶1
③F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温=9∶7
4.选D 获得①和⑥的育种方式分别是杂交育种和基因工程育种,其原理都是基因重组;获得②和③的育种方式分别是单倍体育种和多倍体育种,其原理都是染色体变异,A正确。获得④和⑤的育种方式是诱变育种,由于基因突变是不定向的,所以得到的变异个体不全都符合农业生产需要,B正确。获得⑥的育种方式是基因工程育种,可根据人们的意愿定向改变生物体的性状,克服远缘杂交不亲和的障碍,C正确。秋水仙素作用的时期是有丝分裂前期,抑制细胞内纺锤体的形成,结果是细胞中染色体数目加倍,D错误。
5.选D 使用雄性不育系育种,在杂交时不需要对母本进行去雄,既可以节省劳动力,又易保证杂交种的纯度,A正确;由题图可知,D为PTGMS自交后代,依然为PTGMS,F为恢复系,E是杂交种,用于大田生产可结实,B正确;间行种植D、F,在高温或长日条件下,D只能作母本,F既可以作母本又可以作父本,在D上可获得杂交种,F上可获得恢复系,C正确;间行种植D、E,低温或短日条件下,在D、E上均可获得杂交种和PTGMS,但杂交种和PTGMS无法分开,D错误。
6.解析:(1)水稻体细胞中有12对同源染色体,没有性染色体,因此水稻基因组计划应测定其12条染色体上的DNA序列。水稻根尖细胞有丝分裂后期,染色体的着丝粒分裂,染色体数目暂时加倍,由24条变成48条,同源染色体数目也加倍,每种同源染色体变成2对,所以细胞中的染色体组数由2组变成4组,同源染色体对数由12对变成24对。
(2)由题干信息可知,水稻细胞中与育性相关的基因型有3×2=6(种),即N(RR)、N(Rr)、N(rr)、S(RR)、S(Rr)、S(rr)。其中R和N为可育基因,r和S为不育基因;只有当核、质中均为不育基因时才表现为不育,故只有S(rr)表现雄性不育,其他均为可育,即只要存在可育基因,就表现为雄性可育。
(3)基因型为N(RR)的水稻与S(rr)杂交,由于S(rr)作母本,所以细胞质基因来自S(rr),则F1的基因型是S(Rr);F1再自交,F2的表型及比例为雄性可育∶雄性不育=3∶1。科研人员发现这种雄性不育性状个体在特定的环境条件下又是雄性可育的,说明性状是基因和环境共同作用的结果。
(4)若想通过杂交制备雄性不育系,选择的父本应该可提供r基因且自身雄性可育,母本提供S和r基因,所以父本可选N(rr),母本可选S(rr)。
(5)由题意可知,转基因植株是雄性可育,且后代含连锁的三个基因的个体占一半,据此推测,转来的基因使ee品系恢复育性,P基因与花粉代谢有关,则含P基因的花粉应不育。所以结合题意可推测M、P、H基因在育种过程中的功能分别为M基因可使非温敏雄性不育植株可育,P基因使花粉不育,含有H基因的植株可发红色荧光。
答案:(1)12 4 24 (2)6 雄性可育 (3)S(Rr) 雄性可育∶雄性不育=3∶1 性状是基因和环境共同作用的结果 (4)N(rr)和S(rr) (5)基因表达载体 M基因可使非温敏雄性不育植株可育,P基因使花粉不育,含有H基因的植株可发红色荧光
主题微课(三)
[例1] 选A 花期隔离会导致种群间个体不能进行交配,但不一定导致生殖隔离,则花期隔离不能标志两个种群间已出现了物种的分化,A错误;花期隔离使得两个种群间不能进行交配,进一步增大了种群甲和乙的基因库差异,B正确;地理隔离和花期隔离都能导致不同种群间的个体在自然条件下不能进行交配,都限制了两种群间的基因交流,C正确;生殖隔离是物种形成的标志,故物种形成过程实质上是种间生殖隔离建立的过程,D正确。
[例2] 选B 由题干“该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)”可知,雌性中h基因的频率为10%,故雄性中h基因的频率也为10%,雄性中ZhZh=10%×10%=1%,由于雌性和雄性个体数的比例为1∶1,整个种群有(10%+1%)÷2=5.5%的个体患该病,A错误;该种群h基因的频率与雌性个体中ZhW的基因型频率相等,均为10%,B正确;只考虑该对基因,则种群繁殖一代后存在ZHZH、ZHZh、ZhZh、ZHW、ZhW共5种基因型,C错误;若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,导致ZhZh个体减少,h基因数量减少,h基因频率会降低,而h基因频率和H基因频率之和为100%,故H基因频率会升高,D错误。
微课测评作业
1.选D 基因突变是生物变异的根本来源,产生了新基因的生物有可能更好地适应环境的变化,但并不是所有DNA序列都是基因,A错误;放射性同位素比例不能用于线粒体DNA的测序分析和比较,B错误;有利变异、中性变异及有害变异均可为大熊猫进化提供原材料,C错误;大熊猫以冷箭竹为主食竹,属于两者协同进化的结果,D正确。
2.选C 自然选择决定了进化的方向,基因频率的定向改变是生物进化的实质,而新物种形成的标志是形成生殖隔离,自然选择下种群基因频率的定向改变不一定形成新物种;生物不论进化地位如何,都是自然选择的结果,都具有适应能力,在进化地位上越高等的生物,适应能力不一定越强,A错误。生物与无机环境之间、不同物种之间相互影响,协同进化,导致生物多样性的形成,B错误;达尔文的生物进化论主要由两大学说组成:共同由来学说和自然选择学说,C正确;寒武纪早期的生物DNA分子差异大小与揭示它们在进化上出现的顺序有关,D错误。
3.选B 生物性状是由基因控制的,该区域昆虫个体间存在体色的差异,说明控制性状的基因不同,体现了遗传多样性,A错误;由题意知,1979年,AA=10%×(1+10%)=11%,Aa=20%×(1+10%)=22%,aa=70%×(1-10%)=63%,因此1979年AA=11/96,Aa=22/96,所以A的基因频率为11/96+22/96×1/2≈22.9%,B正确;由题意知,1980年,AA=10%×(1+10%)2=12.1%,Aa=20%×(1+10%)2=24.2%,aa=70%×(1-10%)2=56.7%,因此1980年该种群中aa的基因型频率是56.7%÷(24.2%+12.1%+56.7%)≈61.0%,C错误;自然选择通过作用于个体的表型而定向改变种群基因频率,D错误。
4.选D F0雌性群体中Za和ZA基因频率分别为1和0,雄性群体中Za和ZA的基因频率都等于1/2,雌、雄群体中长口器基因频率之差为-1/2。F1雌性群体中Za和ZA的基因频率都等于1/2,雄性群体中Za和ZA的基因频率分别为3/4和1/4,雌、雄群体中长口器基因频率之差为1/4。F2雌性群体中Za和ZA的基因频率分别为3/4和1/4,雄性群体中Za和ZA的基因频率分别为5/8和3/8,雌、雄群体中长口器基因频率之差为-1/8。各代雌性群体中短口器基因频率随着随机交配代数的增加并没有逐渐减小,各代雌、雄群体中长口器基因频率之差的绝对值逐渐减小接近0,基因频率之差并未逐渐增大,A、B错误;若种群在某代达到遗传平衡,则该代雄性群体中ZaZa基因型频率等于雌性中ZaW基因型频率的平方,C错误;Fn+1雌性群体中Za基因频率取决于Fn雄性群体中Za基因频率,即二者相等,F0雌性群体中Za基因频率为1,由此可知,Fn+1雌性群体中Za基因频率等于F0雌性群体中Za基因频率时,该种群在F0就能达到遗传平衡,D正确。
5.解析:(1)基因库是指一个种群的全部个体所含的全部基因。
(2)达尔文认为:由于资源有限(或存在生存斗争),自然界中任何生物的个体数都不可能无限增加。
(3)突变和基因重组、自然选择以及隔离是物种形成的三个基本环节。
(4)假设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则p+q=1,Aa的基因型频率为2×p×q=2p(1-p)=-2(p-1/2)2+1/2,因此Aa的基因型频率大于0,且小于或等于1/2,即0(5)从岛外入侵了2 000只基因型为VV的果蝇后,该岛上果蝇基因型为VV的比例是(10 000×15%+2 000)÷12 000=7/24,Vv的比例是10 000×55%÷12 000=11/24,vv的比例是10 000×30%÷12 000=6/24。由于所有果蝇均随机交配,则F1中V的基因频率与亲代相等,为(7/24+1/2×11/24)×100%≈52%;性状上的差异属于遗传多样性,主要是由基因重组造成的后代的差异。
(6)环境变化对不同的变异类型起选择作用,不会导致变异产生,A错误;隔离是物种形成的必要条件,生物进化的实质是基因频率的改变,B错误,D正确;地理隔离是指地域上的差异,同一物种的不同种群之间可能存在地理隔离,C错误。
答案:(1)基因库 (2)资源有限(或存在生存斗争) (3)自然选择 隔离 (4)B (5)52 遗传(基因) (6)ABC
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目 录
01
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
02
习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
1
习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
1.(2024·毕节三模)某生物的基因组成及基因在染色体上的位置关系如图1所示,该生物经减数分裂形成了图2所示的①②③④四种配子。下列关于这四种配子形成过程中所发生变异的说法,正确的是 ( )
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A.配子①的变异发生在减数分裂Ⅱ过程中
B.配子②的变异最可能发生在减数分裂Ⅰ过程中
C.配子③的变异属于染色体结构变异
D.配子④的变异是染色体复制时发生基因突变导致的
√
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解析：配子①发生基因重组(互换或者非同源染色体自由组合),发生在减数分裂Ⅰ前期或减数分裂Ⅰ后期,A错误;配子②姐妹染色单体未分离(染色体数目变异),最可能发生在减数分裂Ⅱ过程中,B错误;配子③的变异为染色体易位,属于染色体结构变异,C正确;配子④的变异为染色体结构变异中的缺失,不属于基因突变,D错误。
2.(2024·平凉开学考试)某科研小组对某病人的癌细胞进行检测,结果发现癌细胞中多个基因发生突变。其中基因H突变成HT,突变后该基因编码的肽链变短,但其表达活性显著增强。下列说法正确的是 ( )
A.基因H一定发生了碱基的缺失
B.基因H最可能属于抑癌基因
C.基因H的编码产物可能与细胞增殖有关
D.基因H一旦突变,细胞就会发生癌变
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解析：基因的碱基发生增添、缺失或替换,都有可能使终止密码子提前,导致编码的肽链变短,A错误;基因H突变成HT,突变后该基因编码的肽链变短,但其表达活性显著增强,推测基因H最可能属于原癌基因,B错误;基因H最可能属于原癌基因,而原癌基因调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的过程,因此基因H的编码产物可能与细胞增殖有关,C正确;细胞发生癌变是多个基因突变累积的结果,且基因突变不一定导致发生癌变,D错误。
√
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3.(2024·芜湖模拟)北美大灰熊和亚洲黑熊的祖先属于同一物种,由于地质运动,亚洲和美洲的陆桥断裂,两种熊的祖先被隔离开来,经过长期进化形成了两个不同物种。下列有关叙述错误的是 ( )
A.这两种熊的形成过程中,首先出现地理隔离然后出现生殖隔离
B.两种熊产生生殖隔离后,种群的基因频率不再改变
C.北美大灰熊和亚洲黑熊差异的形成与两地不同的环境有关
D.细胞色素c氨基酸序列的差异为研究两种熊的亲缘关系提供了分子水平的证据
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解析：两种熊的形成过程中先经历了长期地理隔离,然后出现了生殖隔离,生殖隔离的出现是新物种形成的标志,A正确;形成生殖隔离后,种群的基因频率仍可能发生变化,B错误;自然选择决定生物进化方向,两种熊差异的形成与两地不同的环境有关,C正确;细胞色素c氨基酸序列的差异为研究两种熊的亲缘关系提供了分子水平的证据,D正确。
4.(2024·天津河西区三模)海岛上有一群野兔,后因地质变迁,该海岛变为一南一北相互隔绝的两岛,野兔随机分成两部分。野兔体色受A(黑色)、a(白色)、a1(灰色)控制,原岛上野兔种群基因频率为A(60%)、a(40%);地质变迁后,南岛基因型频率为AA(55%)、Aa(10%)、aa(35%),北岛基因频率为A(8%)、a(32%)、a1(60%)。下列叙述正确的是 ( )
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A.全部野兔所含有的体色有关的全部基因是这个种群的基因库
B.南岛和北岛的野兔种群因地理障碍不能发生基因交流从而形成两个物种
C.与原来相比,南岛和北岛的野兔种群的基因频率都发生了改变
D.若a1基因由a基因突变而来,则两基因的碱基数目不一定相等
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解析：种群基因库是指一个种群中全部个体的所有基因,A错误;南岛和北岛的野兔种群因地理隔离而不能发生基因交流,但不一定产生生殖隔离,B错误;原岛上野兔种群基因频率为A(60%),a(40%),十年后,南岛基因型频率为AA(55%)、Aa(10%),aa(35%),则基因频率A=55%+1/2×
10%=60%,a=1-60%=40%,基因频率不变,C错误;基因突变是指基因发生碱基的增添、缺失或替换,若a1基因由a基因突变而来,两者属于等位基因,碱基数目不一定相等,D正确。
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5.科学家在研究果蝇的羽化(从蛹变为蝇)昼夜节律过程中,克隆出野生型昼夜节律基因P及其三个等位基因P1、P2、P3,并证实基因位于X染色体上。野生型的羽化节律周期为24 h,突变基因P1、P2、P3分别导致果蝇的羽化节律周期变为19 h、29 h和无节律。下列叙述正确的是 ( )
A.不同等位基因的产生体现了基因突变的随机性
B.可用果蝇的羽化节律性状和红眼白眼性状研究基因的自由组合定律
C.以上四品系果蝇自由交配若干代后,种群基因型共有14种
D.纯合P1突变体与纯合野生型果蝇进行正反交,F1雌果蝇的羽化节律周期一定不同
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解析：基因突变具有不定向性,表现为一个基因可以向不同方向发生突变,产生一个以上的等位基因,A错误;由于控制果蝇羽化节律性状的基因与控制红眼白眼的基因均位于X染色体,故这两对等位基因的遗传不符合自由组合定律,即无法用于研究自由组合定律,B错误;题述不同羽化节律周期的四品系果蝇自由交配若干代后,雌果蝇的基因型有10种,包括XPXP、XP、XP、XP、、、、、、,雄果蝇的基因型有4种,包括XPY、Y、Y、Y,故果蝇种群基因型共有14种,C正确;
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纯合P1突变体果蝇与纯合野生型果蝇进行正交和反交,F1果蝇中,雌果蝇基因型均为XP,雄果蝇基因型分别为XPY、Y,故F1果蝇的羽化节律周期一定不同的是雄果蝇,D错误。
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6.(2024·南阳一模)酪氨酸酶基因A上的3个位点发生突变形成隐性突变基因(a1、a2、a3),均能导致A基因失去遗传效应而引起白化病。下图表示A基因的非模板链所发生的碱基变化,部分氨基酸和密码子的对应情况如表所示。下列叙述正确的是 ( )
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密码子 UUG GGG GUG UGA
氨基酸 亮氨酸 甘氨酸 缬氨酸 终止密码子
A.图中实例说明基因突变具有不定向性和随机性
B.a2基因编码酪氨酸酶时会出现翻译提前终止的现象
C.a1基因和a3基因编码的酪氨酸酶的氨基酸数目相同,但氨基酸种类不同
D.A基因其他位点发生改变不会导致酪氨酸酶的氨基酸数目或种类发生变化
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解析：酪氨酸酶基因A有三种隐性突变类型a1、a2、a3,它们互为等位基因,说明基因突变具有不定向性,A错误。a2隐性突变基因中A基因的非模板链变为TGA,则转录出的mRNA为UGA(UGA表示终止密码子),会导致翻译提前终止,B正确。a1基因是在A基因非模板链的GAG的G、A之间插入了GGG,则非模板链变为GGGGAG,互补的模板链为CCCCTC,以此为模板,转录形成的mRNA是GGGGAG,多了GGG(甘氨酸密码子);
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a3基因是A基因非模板链的TGG变为TTG,则互补的模板链为AAC,以此为模板,转录形成的mRNA是UUG(亮氨酸密码子),a1基因和a3基因编码的酪氨酸酶的氨基酸数目不同,氨基酸种类也不同,C错误。A基因中其他位点发生改变可能也会导致酪氨酸酶的氨基酸数目或种类发生变化,D错误。
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7.(2024·平凉模拟)水稻的育性由一对存在于细胞核中的等位基因R、r控制,其中RR、Rr可产生正常的雌雄配子,rr只产生雌配子;N(雄性可育)与S(雄性不育)是存在于细胞质中的基因,只有细胞质和细胞核中均为雄性不育基因时,个体才表现为雄性不育。下列有关叙述错误的是 ( )
A.雄性不育植株不能通过自交将雄性不育的特性传递给它的子代
B.♀N(rr)与♂S(rr)杂交产生的后代均为雄性不育
C.不育系的发现免去了水稻杂交实验中去雄的实验步骤
D.水稻种群中雄性可育植株共有5种基因型
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解析：雄性不育植株由于不能产生雄配子,因此不能通过自交将雄性不育的特性传递给它的子代,A正确;S(rr)为雄性不育,作父本时无法产生后代,B错误;不育系水稻本身无法产生雄配子,因此免去了水稻杂交实验中去雄的实验步骤,C正确;雄性的育性由细胞核基因和细胞质基因共同控制,基因型包括：N(RR)、N(Rr)、N(rr)、S(RR)、S(Rr)、S(rr),但S(rr)表现雄性不育,故水稻种群中雄性可育植株共有5种基因型,D正确。
8.(2024·南平模拟)研究人员以红鲫鱼和团头鲂为亲本,利用不同方法进行人工育种获得3种后代(如下图),相关叙述错误的是 ( )
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A.该育种的主要原理是染色体变异
B.亲本红鲫鱼减数分裂异常可导致子代1的出现
C.受精卵的第一次卵裂异常可导致子代3的出现
D.子代2的育性比子代3的育性高
解析：红鲫鱼与团头鲂属于不同物种,通过不同方法进行人工育种分别获得了3种后代。由题图可知,子代1染色体组成与亲本雌性红鲫鱼相同,子代1可能是亲本红鲫鱼减数分裂异常,由染色体数目加倍的卵细胞直接发育而来;子代2和子代3染色体数目均不同于亲本。故人工育种获得的3种后代育种原理主要为染色体变异,A正确。
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亲本红鲫鱼减数分裂异常,如减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后新形成的两条染色体移向细胞同一极,将导致卵细胞中染色体数目加倍,后经人工育种可形成子代1,B正确。红鲫鱼减数分裂形成n=A的卵细胞与团头鲂减数分裂形成的n=B的精子受精形成2n=AB的受精卵,受精卵第一次卵裂过程中着丝粒分裂后,染色体未分离而导致加倍,可导致子代3的出现,C正确。子代2中含有三个染色体组,减数分裂时可能发生联会紊乱形成高度不可育的配子;而子代3中含有四个染色体组且每条染色体均能找出与之对应的同源染色体,其育性比子代2高,D错误。
9.(2024·东莞开学考试)科学家将正常人、镰状细胞贫血患者和镰状细胞贫血基因携带者的血红蛋白分别置于一定的缓冲溶液中进行电泳,结果显示,正常人和患者的血红蛋白的电泳图谱明显不同,而携带者的血红蛋白的电泳图谱与由正常人和患者的血红蛋白以1∶1的比例配成的混合物的电泳图谱非常相似。下列说法错误的是 ( )
A.镰状细胞贫血最可能是隐性遗传病
B.镰状细胞贫血基因携带者体内有正常的血红蛋白
C.出现镰状细胞贫血的根本原因是患者无法合成正常的血红蛋白
D.镰状细胞贫血属于可遗传变异
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解析：分析题意,正常人和患者的血红蛋白的电泳图谱明显不同,而携带者的血红蛋白的电泳图谱与由正常人和患者的血红蛋白以1∶1的比例配成的混合物的电泳图谱非常相似,据此推测,镰状细胞贫血最可能是隐性遗传病,且镰状细胞贫血基因携带者体内有正常的血红蛋白,A、B正确;出现镰状细胞贫血的根本原因是基因突变,直接原因是患者无法合成正常的血红蛋白,C错误;可遗传变异是遗传物质发生改变引起的变异,镰状细胞贫血属于可遗传变异,D正确。
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10.研究者在果蝇杂交实验中发现一只眼睛为红白嵌合花斑(眼色大面积为白色,夹杂着红色)的杂合突变体雌果蝇,该果蝇X染色体上的基因定位如图所示(D基因控制红眼性状,d基因控制白眼性状),异染色质处于高度螺旋化状态,而常染色质处于松散状态。下列叙述正确的是 ( )
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A.突变体果蝇眼睛呈现红白嵌合花斑,说明其D基因和d基因均能正常表达
B.靠近异染色质区域的基因可能转录受到阻碍,基因表达量较低
C.突变体果蝇X染色体上出现的突变属于染色体结构变异中的易位
D.突变体果蝇与白眼雄蝇杂交,子代不会出现红白嵌合花斑个体
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解析：根据题意,D基因控制红眼性状,d基因控制白眼性状,故呈现红白嵌合花斑突变体,说明其部分d基因能正常表达,部分D基因能表达,A错误;由于异染色质处于高度螺旋化状态,故靠近异染色质区域的基因可能转录受到阻碍,基因表达量较低,B正确;根据图示,突变体果蝇X染色体上出现的突变属于染色体结构变异中的倒位,C错误;突变体果蝇(XDXd)与白眼雄蝇(XdY)杂交,子代会出现1/4红白嵌合花斑(XDXd)个体,D错误。
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11.六倍体普通小麦的染色体组成为AABBDD(A、B、D表示不同染色体组),每个染色体组均含一个Mlo基因。为获得具有广谱抗白粉病的普通小麦,科研人员利用基因编辑技术,删除Mlo基因中的部分碱基,并通过杂交育种获得一系列Mlo基因功能缺失的纯合突变体,发现只有每个染色体组Mlo基因功能均缺失的突变体才具有广谱抗白粉病的特性。下列叙述错误的是 ( )
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A.该基因编辑技术依据的原理是基因突变
B.Mlo基因功能缺失的纯合突变体有7种
C.单倍体育种中常用秋水仙素处理单倍体种子使其染色体数目加倍
D.不同的纯合突变体杂交,子一代中均不具有广谱抗白粉病的特性
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解析：利用基因编辑技术删除Mlo基因中的部分碱基,属于碱基的缺失,故该基因编辑技术依据的原理是基因突变,A正确;此小麦的基因型为AABBDD,假设删除每个染色体组的一个Mlo基因中的部分碱基,得到的突变体的基因型为A1A1B1B1D1D1,则Mlo基因功能缺失的纯合突变体有A1A1BBDD、AAB1B1DD、AABBD1D1、A1A1B1B1DD、A1A1BBD1D1、AAB1B1D1D1、A1A1B1B1D1D1共7种,B正确;
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单倍体高度不育,不能产生种子,单倍体育种中常用秋水仙素处理单倍体幼苗使其染色体数目加倍,C错误;不同的纯合突变体杂交,后代均为杂合子,而具有广谱抗白粉病的特性的个体是每个染色体组Mlo基因功能均缺失的纯合突变体,因此不同的纯合突变体杂交,子一代中均不具有广谱抗白粉病的特性,D正确。
12.(2024·佛山二模)果蝇的X染色体片段缺失会导致翅膀后端片段出现缺刻现象。将缺刻红眼雌蝇(无白眼基因)与正常白眼雄蝇杂交,F1染色体组成及表型如图所示。下列叙述错误的是 ( )
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A.缺刻性状的出现是基因突变导致的
B.亲本X染色体缺失位置有决定眼色的基因
C.F1出现死亡个体的原因可能是缺少正常X染色体
D.F1缺刻白眼♀和正常红眼♂交配,子代中红眼∶白眼=2∶1
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解析：由题意可知,缺刻性状的出现是染色体片段缺失引起的结构变异导致的,A错误;缺刻红眼雌蝇(没有白眼基因)与正常白眼雄蝇杂交,F1出现了缺刻白眼雌果蝇且雌雄比为2∶1,说明亲本X染色体缺失片段有决定眼色的基因,B正确;分析题图可知,缺刻雄蝇(不含正常X染色体)不能存活,可得F1出现死亡个体的原因可能是缺少正常X染色体,C正确;F1的缺刻白眼雌蝇与正常红眼雄蝇杂交,XwX缺×XWY→1XWXw(正常红眼雌蝇)∶1XWX缺(缺刻红眼雌蝇)∶1XwY(正常白眼雄蝇)∶1X缺Y(致死),子代中红眼∶白眼=2∶1,D正确。
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习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练
一、基本题点考法训练
1.(10分)(2024·洛阳模拟)研究发现,雌性个体中,细胞减数分裂时,基因为了进入卵细胞,会发生“相互竞争”的现象,最终导致的结果是等位基因进入卵细胞的机会不同,因此会影响后代基因库中等位基因的频率。这项研究结果对揭示生物种群的进化原因有很大辅助作用。回答下列问题：
(1)纺锤体是由大量的微管蛋白组成的,在动物细胞中,它的组装与
________有关。
解析：在动物细胞中,纺锤体的组装与中心体有关。
中心体
(2)有研究表明,在雌性减数分裂过程中,不同等位基因最终进入卵细胞的概率大小,与其所在染色体的着丝点(连接着丝粒与纺锤体微管的部位)大小、细胞中纺锤体的结构这两个因素有很强的相关性,具体关系如下图所示：
结合图中信息推测,如果某基因在自然有性生殖种群中频率较高,则该基因所在的染色体着丝点一般______(填“较大”或“较小”),这种染色体易与酪氨酸化程度_____ (填“大”或“小”)的纺锤丝结合。
解析：由题图可知,不同等位基因所在染色体的着丝点越大,纺锤丝酪氨酸化程度越小,最终进入卵细胞的概率越大,由此可知,如果某基因在自然有性生殖种群中频率较高,说明该基因进入卵细胞的概率较高,则该基因所在的染色体着丝点一般较大,这种染色体易与酪氨酸化程度小的纺锤丝结合。
较大
小
(3)实验证实,上述“纺锤丝不对称修饰”现象与细胞中的CDC42基因有关,若CDC42表达过量,会引起细胞分裂异常,进而引发细胞癌变。由此判断CDC42基因属于_______ (填“原癌”或“抑癌”)基因。
解析：若CDC42表达过量,会引起细胞分裂异常,进而引发细胞癌变。由此判断CDC42基因属于原癌基因。
原癌
(4)若控制人类抗维生素D佝偻病的基因,会受到这种“基因竞争”现象影响,导致正常基因进入生殖细胞的概率是致病基因的1.5倍。那么一个抗维生素D佝偻病的轻症患者与一正常人结婚,生育一个表现正常男孩的概率是_____。
3/10
解析：抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病,假设该病的相关基因用D/d表示。男性若含致病基因,则表现为重症,若不含致病基因,则表现为正常;而女性基因型为XDXD时为重症,XDXd时为轻症。则一个抗维生素D佝偻病的轻症患者的基因型为XDXd,与一正常人(XdY)结婚,若控制人类抗维生素D佝偻病的基因会受到这种“基因竞争”现象影响,导致正常基因进入生殖细胞的概率是致病基因的1.5倍,即XDXd产生配子的类型及比例为XD∶Xd=2∶3,生育一个表现正常男孩(XdY)的概率是3/5×1/2=3/10。
(5)若这种“基因竞争”现象发生在雄性减数分裂的过程中,一般就不会对后代基因库中等位基因的频率造成影响,原因是_____________
____________________________________。
解析：一个精原细胞减数分裂形成的4个精子受精机会均等,因此若这种“基因竞争”现象发生在雄性减数分裂的过程中,一般就不会对后代基因库中等位基因的频率造成影响。
一个精原细胞
减数分裂形成的4个精子受精机会均等
2.(10分)(2024·重庆模拟)野生型绛花三叶草为两性花,雌雄蕊均能正常发育。某课题组从培养的绛花三叶草中分离出发生隐性突变的甲、乙两种雄性不育单基因突变体。该课题组为研究这两种突变体是同一基因突变还是不同基因突变所致,设计了以下两种杂交方案：
方案1：突变体甲×突变体乙→F1,观察并统计F1雄性可育与雄性不育的比例。
方案2：突变体甲×野生型→F1甲,突变体乙×野生型→F1乙,F1甲×F1乙→F2,观察并统计F2雄性可育与雄性不育的比例。
(1)方案1_________(填“可行”或“不可行”),原因是_____________
___________________________。
解析：根据题干信息可知,突变体甲、乙皆为雄性不育,故不能完成杂交产生后代,方案1不可行。
不可行
突变体甲和突
变体乙均为雄性不育,不能杂交
(2)若方案2的F2中雄性可育∶雄性不育=______,则这两种突变体由同一基因突变所致。
解析：根据方案2分析,突变体甲×野生型→F1甲,突变体乙×野生型→F1乙,F1甲、F1乙皆为杂合子,携带雄性不育突变基因。若这两种突变体由同一基因突变所致,遵循基因的分离定律,二者杂交得F2,F2中雄性可育∶雄性不育为3∶1。
3∶1
(3)若已确定这两种突变体是由不同基因突变所致, ______ (填“能”或“不能”)依据F2雄性可育与雄性不育的比例确定不同的突变基因是否位于一对同源染色体上。
解析：突变基因位于一对同源染色体上,则杂交后代F2全为雄性可育;若位于两对同源染色体上,则符合自由组合定律,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙为AAbb,则F1甲基因型为AaBB,F1乙基因型为AABb,杂交后代F2也全为雄性可育。
不能
(4)若已确定这两种突变体是由位于一对同源染色体上的不同基因突变所致,F1甲与F1乙杂交时, ________ (填“可能”或“不可能”)由于互换而导致子代出现雄性不育植株。
解析：若确定这两种突变体是由位于一对同源染色体上的不同基因突变所致,F1甲与F1乙的染色体及基因关系如图所示： (a、b为隐性突变基因),二者杂交时,不可能由于片段互
换而导致子代出现雄性不育植株。
不可能
3.(12分)某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,高茎(H)对矮茎(h)为显性,红花(R)对白花(r)为显性。基因M、m与基因R、r在2号染色体上,基因H、h在4号染色体上。现有一宽叶红花突变体,推测其体细胞内与该表型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种,其他同源染色体数目及结构正常。现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择,请设计一步杂交实验,确定该突变体的基因组成是哪一种。
注：各型配子活力相同;控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡。
(1)实验步骤：
①____________________________________________________;
②观察、统计后代表型及比例。
答案：答案一：①用该宽叶红花突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交,收集并种植种子,长成植株
答案二：①用该宽叶红花突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交,收集并种植种子,长成植株
(2)结果预测：①若_________________________________,
则为图甲所示的基因组成;
②若____________________________________________,
则为图乙所示的基因组成;
③若____________________________________________,
则为图丙所示的基因组成。
答案：答案一：①子代宽叶红花∶宽叶白花=1∶1
②子代宽叶红花∶宽叶白花=2∶1
③子代宽叶红花∶窄叶白花=2∶1
答案二：①子代宽叶红花∶宽叶白花=3∶1
②子代全部为宽叶红花 ③子代宽叶红花∶窄叶红花=2∶1
解析：确定该突变体的基因组成可用测交的方法,依据题意选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株mOrO(缺失的基因用O表示)与该宽叶红花突变体进行测交。若为图甲所示的基因组成,即MMRr与mOrO杂交,后代基因型为MmRr、MORO、Mmrr、MOrO,表型及比例为宽叶红花∶宽叶白花=1∶1;若为图乙所示的基因组成,即MMRO与mOrO杂交,后代基因型为MmRr、MORO、MmrO、MOOO(幼胚死亡),表型及比例为宽叶红花∶宽叶白花=2∶1;若为图丙所示的基因组成,即MORO与mOrO杂交,后代基因型为MmRr、MORO、mOrO、OOOO(幼胚死亡),表型及比例为宽叶红花∶窄叶白花=2∶1。也可用缺失一条2号染色体的窄叶红花植株进行杂交,结果预测见答案。
二、新情境问题强化训练
4.(13分)(2024·衡水模拟)多倍体动物极少见,我国科学家通过潜心钻研终于培育出了三倍体贝类和四倍体贝类。已知某二倍体贝类外壳硬度受位于常染色体上独立遗传的等位基因A/a、B/b控制,显性基因越多,硬度越大。如图表示利用该二倍体贝类培育出多倍体贝类的三种育种方案。不考虑基因突变。回答下列问题：
(1)基因型为AaBb的雌雄个体交配,子代中外壳硬度最大的个体占______,该方法培育出外壳硬度最大个体的原理是__________。
解析：基因型为AaBb的雌雄个体交配,子代中外壳硬度最大的个体对应的基因型为AABB,占1/4×1/4=1/16。该育种方法为杂交育种,原理是基因重组。
1/16
基因重组
(2)若经育种方案1获得的三倍体的基因型为AaaBbb,其父本的基因型为aabb,则其母本的基因型为________;若经育种方案2获得的三倍体的基因型为AAaBBb,则其父本的基因型有4种可能性,即__________
____________________。
AaBb
AaBb或
Aabb或aaBb或aabb
解析：若经育种方案1获得的三倍体的基因型为AaaBbb,其父本的基因型为aabb,则说明父本提供精子基因组成为ab,又因育种方案1中,第一极体未释放,所以母本的基因型为AaBb。因育种方案2中,第二极体未释放,说明卵细胞中没有等位基因,若经育种方案2获得的三倍体的基因型为AAaBBb,则其父本能产生含ab的精子,基因型为AaBb或Aabb或aaBb或aabb的父本都能产生含ab的精子。
(3)若经育种方案3获得的四倍体的基因型均为AAaaBBbb,则该四倍体雌雄个体间随机交配,所得子代中基因型为AAaaBBbb的个体所占比例为_____。
解析：若经育种方案3获得的四倍体的基因型均为AAaaBBbb,单独分析每一对基因,能产生的配子AA∶Aa∶aa=1∶4∶1,能产生的配子BB∶Bb∶bb=1∶4∶1,则该四倍体雌雄个体间随机交配,所得子代中基因型为AAaaBBbb的个体所占比例为(1/6×1/6×2+4/6×4/6)×
(1/6×1/6×2+4/6×4/6)=1/4。
1/4
(4)请在育种方案1、2、3的基础上,设计一个简易的育种方案以培育出三倍体贝类,写出实验思路：________________________________
___________________________。
解析：利用育种方案3获得的四倍体与二倍体交配,所得子代即为三倍体,该方法最简易。
利用育种方案3获得的四倍体与二倍
体交配,所得子代即为三倍体
5.(15分)水稻(2n=24)花为两性花,一株稻穗约200~300朵小花,花粉自然条件下存活不足5分钟。袁隆平院士及其团队研发的三系杂交水稻和两系杂交水稻,为我国粮食安全作出了巨大贡献。以下是两种杂交育种过程模式图及三系杂交育种体系中与雄性不育有关基因分布表,细胞核基因R1对r1、R2对r2均表现显性,且仅有基因型S(r1r1r2r2)的水稻表现为雄性不育,请回答：
三系杂交水稻,育种体系由保持系、雄性不育系和恢复系组成,保持系和恢复系能够通过自交进行自身品系的保持,而雄性不育系通过与保持系杂交维持雄性不育品系,雄性不育系与恢复系杂交获得杂交种F1;两系杂交水稻,育种体系只需雄性不育系和恢复系,雄性不育系在短日照或低温条件下可育,雄性不育系在长日照或高温条件下与恢复系杂交获得杂交种F1。
细胞质 细胞核
雄性不育基因 S r1、r2
雄性可育基因 N R1、R2
(1)水稻无法通过人工去雄的方法大量生产杂交种的原因是
____________________________。
解析：由于水稻花多且花小、花粉存活时间短,所以不能通过人工去雄的方法大量生产杂交种。
花多且花小、花粉存活时间短
(2)三系杂交育种体系中,保持系基因型为____________。
解析：据题意“雄性不育系通过与保持系杂交维持雄性不育品系”,结合基因型S(r1r1r2r2)的水稻表现为雄性不育,只能作为母本,而依据题干中“保持系和恢复系能够通过自交进行自身品系的保持”说明保持系为纯合子,为了得到子代即雄性不育品系S(r1r1r2r2),则保持系基因型为N(r1r1r2r2)。
N(r1r1r2r2)
(3)为研究水稻雄性不育的遗传规律,科研人员用基因型为S(r1r1r2r2)和N(R1R1R2R2)的亲本杂交得到F1,F1自交,F2统计结果如下表。(注：雄性不育株结实率为0,雄性可育株结实率大于0)
结实率(f) 分布范围 f=0 0f<100%
实测平均结实率 0 17.1% 61.2% 76.6% 90.5%
实测株数 3 16 22 14 2
F2株数比例 1 4 6 4 1
①据表中数据分析可知R1(r1)和R2(r2)两对等位基因遵循自由组合定律,理由是_______________________________________________。
②写出F2中30%≤f<70%的植株的所有基因型_______________
_______________________。
F2株数比例为1∶4∶6∶4∶1符合,9∶3∶3∶1的变式
S(R1R1r2r2)、S(r1r1R2R2)
S(R1r1R2r2)、
解析：①科研人员用基因型为S(r1r1r2r2)和N(R1R1R2R2)的亲本杂交得到F1,F1基因型为S(R1r1R2r2),F1自交得到F2,根据表格中F2株数比例1∶4∶6∶4∶1为9∶3∶1∶1的比例变式可知,R1(r1)和R2(r2)的遗传遵循自由组合定律。
②表格中F2株数理论比例为“1∶4∶6∶4∶1”,该比例是由显性基因的叠加作用导致的,即显性基因个数越多平均结实率越高,则F2中30%≤f<70%的植株与育性相关的核显性基因有2个,其基因型共有S(R1r1R2r2)、S(R1R1r2r2)、S(r1r1R2R2)这三种。
(4)两系杂交中光温敏水稻在不同条件下育性不同的根本原因是__________________。与三系杂交相比,两系杂交育种的优点是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
基因的选择性表达
实现一系两用,不存在三系法中的“恢保”问题,降低了育种成本和劳动
强度(或光温敏不育系冲破了不育系和恢复系种质资源的束缚,提高选
到优良组合的概率)(合理即可)
解析：两系杂交中光温敏(对光照温度敏感)水稻在不同条件下育性不同的根本原因是基因的选择性表达,即在不同条件下表达的基因不同;水稻两系育种利用光温敏不育系在一定的光照或温度条件下育性发生转换的特性,可在具有育性时繁种,不育时制种,实现一系两用,不存在三系法中的“恢保”问题,降低了育种成本。习题讲评课Ⅰ 选择小题夯基提速练
(本卷每小题4分,满分48分)
1.(2024·毕节三模)某生物的基因组成及基因在染色体上的位置关系如图1所示,该生物经减数分裂形成了图2所示的①②③④四种配子。下列关于这四种配子形成过程中所发生变异的说法,正确的是 ( )
A.配子①的变异发生在减数分裂Ⅱ过程中
B.配子②的变异最可能发生在减数分裂Ⅰ过程中
C.配子③的变异属于染色体结构变异
D.配子④的变异是染色体复制时发生基因突变导致的
2.(2024·平凉开学考试)某科研小组对某病人的癌细胞进行检测,结果发现癌细胞中多个基因发生突变。其中基因H突变成HT,突变后该基因编码的肽链变短,但其表达活性显著增强。下列说法正确的是 ( )
A.基因H一定发生了碱基的缺失
B.基因H最可能属于抑癌基因
C.基因H的编码产物可能与细胞增殖有关
D.基因H一旦突变,细胞就会发生癌变
3.(2024·芜湖模拟)北美大灰熊和亚洲黑熊的祖先属于同一物种,由于地质运动,亚洲和美洲的陆桥断裂,两种熊的祖先被隔离开来,经过长期进化形成了两个不同物种。下列有关叙述错误的是 ( )
A.这两种熊的形成过程中,首先出现地理隔离然后出现生殖隔离
B.两种熊产生生殖隔离后,种群的基因频率不再改变
C.北美大灰熊和亚洲黑熊差异的形成与两地不同的环境有关
D.细胞色素c氨基酸序列的差异为研究两种熊的亲缘关系提供了分子水平的证据
4.(2024·天津河西区三模)海岛上有一群野兔,后因地质变迁,该海岛变为一南一北相互隔绝的两岛,野兔随机分成两部分。野兔体色受A(黑色)、a(白色)、a1(灰色)控制,原岛上野兔种群基因频率为A(60%)、a(40%);地质变迁后,南岛基因型频率为AA(55%)、Aa(10%)、aa(35%),北岛基因频率为A(8%)、a(32%)、a1(60%)。下列叙述正确的是 ( )
A.全部野兔所含有的体色有关的全部基因是这个种群的基因库
B.南岛和北岛的野兔种群因地理障碍不能发生基因交流从而形成两个物种
C.与原来相比,南岛和北岛的野兔种群的基因频率都发生了改变
D.若a1基因由a基因突变而来,则两基因的碱基数目不一定相等
5.科学家在研究果蝇的羽化(从蛹变为蝇)昼夜节律过程中,克隆出野生型昼夜节律基因P及其三个等位基因P1、P2、P3,并证实基因位于X染色体上。野生型的羽化节律周期为24 h,突变基因P1、P2、P3分别导致果蝇的羽化节律周期变为19 h、29 h和无节律。下列叙述正确的是 ( )
A.不同等位基因的产生体现了基因突变的随机性
B.可用果蝇的羽化节律性状和红眼白眼性状研究基因的自由组合定律
C.以上四品系果蝇自由交配若干代后,种群基因型共有14种
D.纯合P1突变体与纯合野生型果蝇进行正反交,F1雌果蝇的羽化节律周期一定不同
6.(2024·南阳一模)酪氨酸酶基因A上的3个位点发生突变形成隐性突变基因(a1、a2、a3),均能导致A基因失去遗传效应而引起白化病。下图表示A基因的非模板链所发生的碱基变化,部分氨基酸和密码子的对应情况如表所示。下列叙述正确的是 ( )
密码子 UUG GGG GUG UGA
氨基酸 亮氨酸 甘氨酸 缬氨酸 终止密码子
A.图中实例说明基因突变具有不定向性和随机性
B.a2基因编码酪氨酸酶时会出现翻译提前终止的现象
C.a1基因和a3基因编码的酪氨酸酶的氨基酸数目相同,但氨基酸种类不同
D.A基因其他位点发生改变不会导致酪氨酸酶的氨基酸数目或种类发生变化
7.(2024·平凉模拟)水稻的育性由一对存在于细胞核中的等位基因R、r控制,其中RR、Rr可产生正常的雌雄配子,rr只产生雌配子;N(雄性可育)与S(雄性不育)是存在于细胞质中的基因,只有细胞质和细胞核中均为雄性不育基因时,个体才表现为雄性不育。下列有关叙述错误的是 ( )
A.雄性不育植株不能通过自交将雄性不育的特性传递给它的子代
B.♀N(rr)与♂S(rr)杂交产生的后代均为雄性不育
C.不育系的发现免去了水稻杂交实验中去雄的实验步骤
D.水稻种群中雄性可育植株共有5种基因型
8.(2024·南平模拟)研究人员以红鲫鱼和团头鲂为亲本,利用不同方法进行人工育种获得3种后代(如下图),相关叙述错误的是 ( )
A.该育种的主要原理是染色体变异
B.亲本红鲫鱼减数分裂异常可导致子代1的出现
C.受精卵的第一次卵裂异常可导致子代3的出现
D.子代2的育性比子代3的育性高
9.(2024·东莞开学考试)科学家将正常人、镰状细胞贫血患者和镰状细胞贫血基因携带者的血红蛋白分别置于一定的缓冲溶液中进行电泳,结果显示,正常人和患者的血红蛋白的电泳图谱明显不同,而携带者的血红蛋白的电泳图谱与由正常人和患者的血红蛋白以1∶1的比例配成的混合物的电泳图谱非常相似。下列说法错误的是 ( )
A.镰状细胞贫血最可能是隐性遗传病
B.镰状细胞贫血基因携带者体内有正常的血红蛋白
C.出现镰状细胞贫血的根本原因是患者无法合成正常的血红蛋白
D.镰状细胞贫血属于可遗传变异
10.研究者在果蝇杂交实验中发现一只眼睛为红白嵌合花斑(眼色大面积为白色,夹杂着红色)的杂合突变体雌果蝇,该果蝇X染色体上的基因定位如图所示(D基因控制红眼性状,d基因控制白眼性状),异染色质处于高度螺旋化状态,而常染色质处于松散状态。下列叙述正确的是 ( )
A.突变体果蝇眼睛呈现红白嵌合花斑,说明其D基因和d基因均能正常表达
B.靠近异染色质区域的基因可能转录受到阻碍,基因表达量较低
C.突变体果蝇X染色体上出现的突变属于染色体结构变异中的易位
D.突变体果蝇与白眼雄蝇杂交,子代不会出现红白嵌合花斑个体
11.六倍体普通小麦的染色体组成为AABBDD(A、B、D表示不同染色体组),每个染色体组均含一个Mlo基因。为获得具有广谱抗白粉病的普通小麦,科研人员利用基因编辑技术,删除Mlo基因中的部分碱基,并通过杂交育种获得一系列Mlo基因功能缺失的纯合突变体,发现只有每个染色体组Mlo基因功能均缺失的突变体才具有广谱抗白粉病的特性。下列叙述错误的是 ( )
A.该基因编辑技术依据的原理是基因突变
B.Mlo基因功能缺失的纯合突变体有7种
C.单倍体育种中常用秋水仙素处理单倍体种子使其染色体数目加倍
D.不同的纯合突变体杂交,子一代中均不具有广谱抗白粉病的特性
12.(2024·佛山二模)果蝇的X染色体片段缺失会导致翅膀后端片段出现缺刻现象。将缺刻红眼雌蝇(无白眼基因)与正常白眼雄蝇杂交,F1染色体组成及表型如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.缺刻性状的出现是基因突变导致的
B.亲本X染色体缺失位置有决定眼色的基因
C.F1出现死亡个体的原因可能是缺少正常X染色体
D.F1缺刻白眼♀和正常红眼♂交配,子代中红眼∶白眼=2∶1
习题讲评课Ⅰ
1.选C 配子①发生基因重组(互换或者非同源染色体自由组合),发生在减数分裂Ⅰ前期或减数分裂Ⅰ后期,A错误;配子②姐妹染色单体未分离(染色体数目变异),最可能发生在减数分裂Ⅱ过程中,B错误;配子③的变异为染色体易位,属于染色体结构变异,C正确;配子④的变异为染色体结构变异中的缺失,不属于基因突变,D错误。
2.选C 基因的碱基发生增添、缺失或替换,都有可能使终止密码子提前,导致编码的肽链变短,A错误;基因H突变成HT,突变后该基因编码的肽链变短,但其表达活性显著增强,推测基因H最可能属于原癌基因,B错误;基因H最可能属于原癌基因,而原癌基因调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的过程,因此基因H的编码产物可能与细胞增殖有关,C正确;细胞发生癌变是多个基因突变累积的结果,且基因突变不一定导致发生癌变,D错误。
3.选B 两种熊的形成过程中先经历了长期地理隔离,然后出现了生殖隔离,生殖隔离的出现是新物种形成的标志,A正确;形成生殖隔离后,种群的基因频率仍可能发生变化,B错误;自然选择决定生物进化方向,两种熊差异的形成与两地不同的环境有关,C正确;细胞色素c氨基酸序列的差异为研究两种熊的亲缘关系提供了分子水平的证据,D正确。
4.选D 种群基因库是指一个种群中全部个体的所有基因,A错误;南岛和北岛的野兔种群因地理隔离而不能发生基因交流,但不一定产生生殖隔离,B错误;原岛上野兔种群基因频率为A(60%),a(40%),十年后,南岛基因型频率为AA(55%)、Aa(10%),aa(35%),则基因频率A=55%+1/2×10%=60%,a=1-60%=40%,基因频率不变,C错误;基因突变是指基因发生碱基的增添、缺失或替换,若a1基因由a基因突变而来,两者属于等位基因,碱基数目不一定相等,D正确。
5.选C 基因突变具有不定向性,表现为一个基因可以向不同方向发生突变,产生一个以上的等位基因,A错误;由于控制果蝇羽化节律性状的基因与控制红眼白眼的基因均位于X染色体,故这两对等位基因的遗传不符合自由组合定律,即无法用于研究自由组合定律,B错误;题述不同羽化节律周期的四品系果蝇自由交配若干代后,雌果蝇的基因型有10种,包括XPXP、XP、XP、XP、、、、、、,雄果蝇的基因型有4种,包括XPY、Y、Y、Y,故果蝇种群基因型共有14种,C正确;纯合P1突变体果蝇与纯合野生型果蝇进行正交和反交,F1果蝇中,雌果蝇基因型均为XP,雄果蝇基因型分别为XPY、Y,故F1果蝇的羽化节律周期一定不同的是雄果蝇,D错误。
6.选B 酪氨酸酶基因A有三种隐性突变类型a1、a2、a3,它们互为等位基因,说明基因突变具有不定向性,A错误。a2隐性突变基因中A基因的非模板链变为TGA,则转录出的mRNA为UGA(UGA表示终止密码子),会导致翻译提前终止,B正确。a1基因是在A基因非模板链的GAG的G、A之间插入了GGG,则非模板链变为GGGGAG,互补的模板链为CCCCTC,以此为模板,转录形成的mRNA是GGGGAG,多了GGG(甘氨酸密码子);a3基因是A基因非模板链的TGG变为TTG,则互补的模板链为AAC,以此为模板,转录形成的mRNA是UUG(亮氨酸密码子),a1基因和a3基因编码的酪氨酸酶的氨基酸数目不同,氨基酸种类也不同,C错误。A基因中其他位点发生改变可能也会导致酪氨酸酶的氨基酸数目或种类发生变化,D错误。
7.选B 雄性不育植株由于不能产生雄配子,因此不能通过自交将雄性不育的特性传递给它的子代,A正确;S(rr)为雄性不育,作父本时无法产生后代,B错误;不育系水稻本身无法产生雄配子,因此免去了水稻杂交实验中去雄的实验步骤,C正确;雄性的育性由细胞核基因和细胞质基因共同控制,基因型包括:N(RR)、N(Rr)、N(rr)、S(RR)、S(Rr)、S(rr),但S(rr)表现雄性不育,故水稻种群中雄性可育植株共有5种基因型,D正确。
8.选D 红鲫鱼与团头鲂属于不同物种,通过不同方法进行人工育种分别获得了3种后代。由题图可知,子代1染色体组成与亲本雌性红鲫鱼相同,子代1可能是亲本红鲫鱼减数分裂异常,由染色体数目加倍的卵细胞直接发育而来;子代2和子代3染色体数目均不同于亲本。故人工育种获得的3种后代育种原理主要为染色体变异,A正确。亲本红鲫鱼减数分裂异常,如减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂后新形成的两条染色体移向细胞同一极,将导致卵细胞中染色体数目加倍,后经人工育种可形成子代1,B正确。红鲫鱼减数分裂形成n=A 的卵细胞与团头鲂减数分裂形成的n=B的精子受精形成2n=AB的受精卵,受精卵第一次卵裂过程中着丝粒分裂后,染色体未分离而导致加倍,可导致子代3的出现,C正确。子代2中含有三个染色体组,减数分裂时可能发生联会紊乱形成高度不可育的配子;而子代3中含有四个染色体组且每条染色体均能找出与之对应的同源染色体,其育性比子代2高,D错误。
9.选C 分析题意,正常人和患者的血红蛋白的电泳图谱明显不同,而携带者的血红蛋白的电泳图谱与由正常人和患者的血红蛋白以1∶1的比例配成的混合物的电泳图谱非常相似,据此推测,镰状细胞贫血最可能是隐性遗传病,且镰状细胞贫血基因携带者体内有正常的血红蛋白,A、B正确;出现镰状细胞贫血的根本原因是基因突变,直接原因是患者无法合成正常的血红蛋白,C错误;可遗传变异是遗传物质发生改变引起的变异,镰状细胞贫血属于可遗传变异,D正确。
10.选B 根据题意,D基因控制红眼性状,d基因控制白眼性状,故呈现红白嵌合花斑突变体,说明其部分d基因能正常表达,部分D基因能表达,A错误;由于异染色质处于高度螺旋化状态,故靠近异染色质区域的基因可能转录受到阻碍,基因表达量较低,B正确;根据图示,突变体果蝇X染色体上出现的突变属于染色体结构变异中的倒位,C错误;突变体果蝇(XDXd)与白眼雄蝇(XdY)杂交,子代会出现1/4红白嵌合花斑(XDXd)个体,D错误。
11.选C 利用基因编辑技术删除Mlo基因中的部分碱基,属于碱基的缺失,故该基因编辑技术依据的原理是基因突变,A正确;此小麦的基因型为AABBDD,假设删除每个染色体组的一个Mlo基因中的部分碱基,得到的突变体的基因型为A1A1B1B1D1D1,则Mlo基因功能缺失的纯合突变体有A1A1BBDD、AAB1B1DD、AABBD1D1、A1A1B1B1DD、A1A1BBD1D1、AAB1B1D1D1、A1A1B1B1D1D1共7种,B正确;单倍体高度不育,不能产生种子,单倍体育种中常用秋水仙素处理单倍体幼苗使其染色体数目加倍,C错误;不同的纯合突变体杂交,后代均为杂合子,而具有广谱抗白粉病的特性的个体是每个染色体组Mlo基因功能均缺失的纯合突变体,因此不同的纯合突变体杂交,子一代中均不具有广谱抗白粉病的特性,D正确。
12.选A 由题意可知,缺刻性状的出现是染色体片段缺失引起的结构变异导致的,A错误;缺刻红眼雌蝇(没有白眼基因)与正常白眼雄蝇杂交,F1出现了缺刻白眼雌果蝇且雌雄比为2∶1,说明亲本X染色体缺失片段有决定眼色的基因,B正确;分析题图可知,缺刻雄蝇(不含正常X染色体)不能存活,可得F1出现死亡个体的原因可能是缺少正常X染色体,C正确;F1的缺刻白眼雌蝇与正常红眼雄蝇杂交,XwX缺×XWY→1XWXw(正常红眼雌蝇)∶1XWX缺(缺刻红眼雌蝇)∶1XwY(正常白眼雄蝇)∶1X缺Y(致死),子代中红眼∶白眼=2∶1,D正确。
4 / 4习题讲评课Ⅱ 主观大题应用融通练(拍照上传,现场评卷)
(本卷共5题,满分60分)
一、基本题点考法训练
1.(10分)(2024·洛阳模拟)研究发现,雌性个体中,细胞减数分裂时,基因为了进入卵细胞,会发生“相互竞争”的现象,最终导致的结果是等位基因进入卵细胞的机会不同,因此会影响后代基因库中等位基因的频率。这项研究结果对揭示生物种群的进化原因有很大辅助作用。回答下列问题:
(1)纺锤体是由大量的微管蛋白组成的,在动物细胞中,它的组装与 有关。
(2)有研究表明,在雌性减数分裂过程中,不同等位基因最终进入卵细胞的概率大小,与其所在染色体的着丝点(连接着丝粒与纺锤体微管的部位)大小、细胞中纺锤体的结构这两个因素有很强的相关性,具体关系如下图所示:
结合图中信息推测,如果某基因在自然有性生殖种群中频率较高,则该基因所在的染色体着丝点一般 (填“较大”或“较小”),这种染色体易与酪氨酸化程度 (填“大”或“小”)的纺锤丝结合。
(3)实验证实,上述“纺锤丝不对称修饰”现象与细胞中的CDC42基因有关,若CDC42表达过量,会引起细胞分裂异常,进而引发细胞癌变。由此判断CDC42基因属于 (填“原癌”或“抑癌”)基因。
(4)若控制人类抗维生素D佝偻病的基因,会受到这种“基因竞争”现象影响,导致正常基因进入生殖细胞的概率是致病基因的1.5倍。那么一个抗维生素D佝偻病的轻症患者与一正常人结婚,生育一个表现正常男孩的概率是 。
(5)若这种“基因竞争”现象发生在雄性减数分裂的过程中,一般就不会对后代基因库中等位基因的频率造成影响,原因是
。
2.(10分)(2024·重庆模拟)野生型绛花三叶草为两性花,雌雄蕊均能正常发育。某课题组从培养的绛花三叶草中分离出发生隐性突变的甲、乙两种雄性不育单基因突变体。该课题组为研究这两种突变体是同一基因突变还是不同基因突变所致,设计了以下两种杂交方案:
方案1:突变体甲×突变体乙→F1,观察并统计F1雄性可育与雄性不育的比例。
方案2:突变体甲×野生型→F1甲,突变体乙×野生型→F1乙,F1甲×F1乙→F2,观察并统计F2雄性可育与雄性不育的比例。
(1)方案1 (填“可行”或“不可行”),原因是 。
(2)若方案2的F2中雄性可育∶雄性不育= ,则这两种突变体由同一基因突变所致。
(3)若已确定这两种突变体是由不同基因突变所致, (填“能”或“不能”)依据F2雄性可育与雄性不育的比例确定不同的突变基因是否位于一对同源染色体上。
(4)若已确定这两种突变体是由位于一对同源染色体上的不同基因突变所致,F1甲与F1乙杂交时, (填“可能”或“不可能”)由于互换而导致子代出现雄性不育植株。
3.(12分)某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性,高茎(H)对矮茎(h)为显性,红花(R)对白花(r)为显性。基因M、m与基因R、r在2号染色体上,基因H、h在4号染色体上。现有一宽叶红花突变体,推测其体细胞内与该表型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种,其他同源染色体数目及结构正常。现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择,请设计一步杂交实验,确定该突变体的基因组成是哪一种。
注:各型配子活力相同;控制某一性状的基因都缺失时,幼胚死亡。
(1)实验步骤:
①
;
②观察、统计后代表型及比例。
(2)结果预测:①若 ,
则为图甲所示的基因组成;
②若 ,
则为图乙所示的基因组成;
③若 ,
则为图丙所示的基因组成。
二、新情境问题强化训练
4.(13分)(2024·衡水模拟)多倍体动物极少见,我国科学家通过潜心钻研终于培育出了三倍体贝类和四倍体贝类。已知某二倍体贝类外壳硬度受位于常染色体上独立遗传的等位基因A/a、B/b控制,显性基因越多,硬度越大。如图表示利用该二倍体贝类培育出多倍体贝类的三种育种方案。不考虑基因突变。回答下列问题:
(1)基因型为AaBb的雌雄个体交配,子代中外壳硬度最大的个体占 ,该方法培育出外壳硬度最大个体的原理是 。
(2)若经育种方案1获得的三倍体的基因型为AaaBbb,其父本的基因型为aabb,则其母本的基因型为 ;若经育种方案2获得的三倍体的基因型为AAaBBb,则其父本的基因型有4种可能性,即
。
(3)若经育种方案3获得的四倍体的基因型均为AAaaBBbb,则该四倍体雌雄个体间随机交配,所得子代中基因型为AAaaBBbb的个体所占比例为 。
(4)请在育种方案1、2、3的基础上,设计一个简易的育种方案以培育出三倍体贝类,写出实验思路:
。
5.(15分)水稻(2n=24)花为两性花,一株稻穗约200~300朵小花,花粉自然条件下存活不足5分钟。袁隆平院士及其团队研发的三系杂交水稻和两系杂交水稻,为我国粮食安全作出了巨大贡献。以下是两种杂交育种过程模式图及三系杂交育种体系中与雄性不育有关基因分布表,细胞核基因R1对r1、R2对r2均表现显性,且仅有基因型S(r1r1r2r2)的水稻表现为雄性不育,请回答:三系杂交水稻,育种体系由保持系、雄性不育系和恢复系组成,保持系和恢复系能够通过自交进行自身品系的保持,而雄性不育系通过与保持系杂交维持雄性不育品系,雄性不育系与恢复系杂交获得杂交种F1;两系杂交水稻,育种体系只需雄性不育系和恢复系,雄性不育系在短日照或低温条件下可育,雄性不育系在长日照或高温条件下与恢复系杂交获得杂交种F1。
细胞质 细胞核
雄性不育基因 S r1、r2
雄性可育基因 N R1、R2
(1)水稻无法通过人工去雄的方法大量生产杂交种的原因是
。
(2)三系杂交育种体系中,保持系基因型为 。
(3)为研究水稻雄性不育的遗传规律,科研人员用基因型为S(r1r1r2r2)和N(R1R1R2R2)的亲本杂交得到F1,F1自交,F2统计结果如下表。(注:雄性不育株结实率为0,雄性可育株结实率大于0)
结实率(f) 分布范围 f=0 0实测平均 结实率 0 17.1% 61.2% 76.6% 90.5%
实测株数 3 16 22 14 2
F2株数 比例 1 4 6 4 1
①据表中数据分析可知R1(r1)和R2(r2)两对等位基因遵循自由组合定律,理由是
。
②写出F2中30%≤f<70%的植株的所有基因型
。
(4)两系杂交中光温敏水稻在不同条件下育性不同的根本原因是 。与三系杂交相比,两系杂交育种的优点是
。
习题讲评课Ⅱ
1.解析:(1)在动物细胞中,纺锤体的组装与中心体有关。
(2)由题图可知,不同等位基因所在染色体的着丝点越大,纺锤丝酪氨酸化程度越小,最终进入卵细胞的概率越大,由此可知,如果某基因在自然有性生殖种群中频率较高,说明该基因进入卵细胞的概率较高,则该基因所在的染色体着丝点一般较大,这种染色体易与酪氨酸化程度小的纺锤丝结合。
(3)若CDC42表达过量,会引起细胞分裂异常,进而引发细胞癌变。由此判断CDC42基因属于原癌基因。
(4)抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病,假设该病的相关基因用D/d表示。男性若含致病基因,则表现为重症,若不含致病基因,则表现为正常;而女性基因型为XDXD时为重症,XDXd时为轻症。则一个抗维生素D佝偻病的轻症患者的基因型为XDXd,与一正常人(XdY)结婚,若控制人类抗维生素D佝偻病的基因会受到这种“基因竞争”现象影响,导致正常基因进入生殖细胞的概率是致病基因的1.5倍,即XDXd产生配子的类型及比例为XD∶Xd=2∶3,生育一个表现正常男孩(XdY)的概率是3/5×1/2=3/10。(5)一个精原细胞减数分裂形成的4个精子受精机会均等,因此若这种“基因竞争”现象发生在雄性减数分裂的过程中,一般就不会对后代基因库中等位基因的频率造成影响。
答案:(1)中心体 (2)较大 小 (3)原癌 (4)3/10 (5)一个精原细胞减数分裂形成的4个精子受精机会均等
2.解析:(1)根据题干信息可知,突变体甲、乙皆为雄性不育,故不能完成杂交产生后代,方案1不可行。
(2)根据方案2分析,突变体甲×野生型→F1甲,突变体乙×野生型→F1乙,F1甲、F1乙皆为杂合子,携带雄性不育突变基因。若这两种突变体由同一基因突变所致,遵循基因的分离定律,二者杂交得F2,F2中雄性可育∶雄性不育为3∶1。
(3)突变基因位于一对同源染色体上,则杂交后代F2全为雄性可育;若位于两对同源染色体上,则符合自由组合定律,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙为AAbb,则F1甲基因型为AaBB,F1乙基因型为AABb,杂交后代F2也全为雄性可育。
(4)若确定这两种突变体是由位于一对同源染色体上的不同基因突变所致,F1甲与F1乙的染色体及基因关系如图所示:(a、b为隐性突变基因),二者杂交时,不可能由于片段互换而导致子代出现雄性不育植株。
答案:(1)不可行 突变体甲和突变体乙均为雄性不育,不能杂交 (2)3∶1 (3)不能 (4)不可能
3.解析:确定该突变体的基因组成可用测交的方法,依据题意选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株mOrO(缺失的基因用O表示)与该宽叶红花突变体进行测交。若为图甲所示的基因组成,即MMRr与mOrO杂交,后代基因型为MmRr、MORO、Mmrr、MOrO,表型及比例为宽叶红花∶宽叶白花=1∶1;若为图乙所示的基因组成,即MMRO与mOrO杂交,后代基因型为MmRr、MORO、MmrO、MOOO(幼胚死亡),表型及比例为宽叶红花∶宽叶白花=2∶1;若为图丙所示的基因组成,即MORO与mOrO杂交,后代基因型为MmRr、MORO、mOrO、OOOO(幼胚死亡),表型及比例为宽叶红花∶窄叶白花=2∶1。也可用缺失一条2号染色体的窄叶红花植株进行杂交,结果预测见答案。
答案:答案一:(1)①用该宽叶红花突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交,收集并种植种子,长成植株 (2)①子代宽叶红花∶宽叶白花=1∶1 ②子代宽叶红花∶宽叶白花=2∶1 ③子代宽叶红花∶窄叶白花=2∶1
答案二:(1)①用该宽叶红花突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交,收集并种植种子,长成植株 (2)①子代宽叶红花∶宽叶白花=3∶1 ②子代全部为宽叶红花 ③子代宽叶红花∶窄叶红花=2∶1
4.解析:(1)基因型为AaBb的雌雄个体交配,子代中外壳硬度最大的个体对应的基因型为AABB,占1/4×1/4=1/16。该育种方法为杂交育种,原理是基因重组。
(2)若经育种方案1获得的三倍体的基因型为AaaBbb,其父本的基因型为aabb,则说明父本提供精子基因组成为ab,又因育种方案1中,第一极体未释放,所以母本的基因型为AaBb。因育种方案2中,第二极体未释放,说明卵细胞中没有等位基因,若经育种方案2获得的三倍体的基因型为AAaBBb,则其父本能产生含ab的精子,基因型为AaBb或Aabb或aaBb或aabb的父本都能产生含ab的精子。
(3)若经育种方案3获得的四倍体的基因型均为AAaaBBbb,单独分析每一对基因,能产生的配子AA∶Aa∶aa=1∶4∶1,能产生的配子BB∶Bb∶bb=1∶4∶1,则该四倍体雌雄个体间随机交配,所得子代中基因型为AAaaBBbb的个体所占比例为(1/6×1/6×2+4/6×4/6)×(1/6×1/6×2+4/6×4/6)=1/4。
(4)利用育种方案3获得的四倍体与二倍体交配,所得子代即为三倍体,该方法最简易。
答案:(1)1/16 基因重组 (2)AaBb AaBb或Aabb或aaBb或aabb (3)1/4 (4)利用育种方案3获得的四倍体与二倍体交配,所得子代即为三倍体
5.解析:(1)由于水稻花多且花小、花粉存活时间短,所以不能通过人工去雄的方法大量生产杂交种。
(2)据题意“雄性不育系通过与保持系杂交维持雄性不育品系”,结合基因型S(r1r1r2r2)的水稻表现为雄性不育,只能作为母本,而依据题干中“保持系和恢复系能够通过自交进行自身品系的保持”说明保持系为纯合子,为了得到子代即雄性不育品系S(r1r1r2r2),则保持系基因型为N(r1r1r2r2)。
(3)①科研人员用基因型为S(r1r1r2r2)和N(R1R1R2R2)的亲本杂交得到F1,F1基因型为S(R1r1R2r2),F1自交得到F2,根据表格中F2株数比例1∶4∶6∶4∶1为9∶3∶1∶1的比例变式可知,R1(r1)和R2(r2)的遗传遵循自由组合定律。
②表格中F2株数理论比例为“1∶4∶6∶4∶1”,该比例是由显性基因的叠加作用导致的,即显性基因个数越多平均结实率越高,则F2中30%≤f<70%的植株与育性相关的核显性基因有2个,其基因型共有S(R1r1R2r2)、S(R1R1r2r2)、S(r1r1R2R2)这三种。
(4)两系杂交中光温敏(对光照温度敏感)水稻在不同条件下育性不同的根本原因是基因的选择性表达,即在不同条件下表达的基因不同;水稻两系育种利用光温敏不育系在一定的光照或温度条件下育性发生转换的特性,可在具有育性时繁种,不育时制种,实现一系两用,不存在三系法中的“恢保”问题,降低了育种成本。
答案:(1)花多且花小、花粉存活时间短
(2)N(r1r1r2r2) (3)①F2株数比例为1∶4∶6∶4∶1符合,9∶3∶3∶1的变式 ②S(R1r1R2r2)、S(R1R1r2r2)、S(r1r1R2R2) (4)基因的选择性表达 实现一系两用,不存在三系法中的“恢保”问题,降低了育种成本和劳动强度(或光温敏不育系冲破了不育系和恢复系种质资源的束缚,提高选到优良组合的概率)(合理即可)
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