专题六 变异、育种和进化
[A卷·基础达标练]
1．在减数第一次分裂前的间期，因某些原因使果蝇Ⅱ号染色体上的DNA分子缺失了一个基因，这种变异属于( )
A．染色体畸变 B．基因重组
C．基因突变 D．基因重组或基因突变
解析：选A DNA分子缺失了一个基因，涉及基因数目的改变，属于染色体结构的变异；而基因突变是DNA分子中碱基对的增加、缺失或替换，导致基因结构的改变。
2．自然选择是指( )
A．生物繁殖的能力超越生存环境的承受力
B．生物的过度繁殖引起生存斗争
C．在生存斗争中适者生存
D．遗传使微小有利变异得到积累和加强
解析：选C 在生存斗争中，具有有利变异的个体容易生存下来，具有不利变异的个体不容易生存。这样适者生存，不适者被淘汰的过程称为自然选择。
3．下图所示细胞代表四个物种的不同时期的细胞，其中含有染色体组数最多的是( )
解析：选D 在一个染色体组内不存在同源染色体，A选项相同染色体有3条，应含3个染色体组；B选项有两种形态的染色体，每种形态的染色体各有3条，也应含3个染色体组；C选项无同源染色体，应为1个染色体组；D选项相同染色体有4条，应含4个染色体组。
4．田间种植的三倍体香蕉某一性状发生了变异，其变异不可能来自( )
A．基因重组 B．基因突变
C．染色体畸变 D．环境变化
解析：选A 基因重组发生在有性生殖过程中，而三倍体香蕉的繁殖属于无性生殖。
5．人工养殖一群鸡，下列措施不会造成该鸡群基因库发生变化的是( )
A．淘汰鸡群中体质较弱的个体
B．从外地引进新的品种加入鸡群
C．将该鸡群置于条件与原来不同的环境中饲养
D．让该鸡群中的雌雄个体自由交配繁殖后代
解析：选D A选项为人工选择，可以使鸡群基因库发生变化；B选项可使鸡群基因库中基因的种类增加；自然选择可使鸡群基因库发生变化；鸡群中的雌雄个体自由交配时，基因频率不会发生变化，基因库也不会发生变化。
6．下列变化属于基因突变的是( )
A．玉米籽粒播于肥沃土壤，植株穗大粒饱；播于贫瘠土壤，植株穗小粒瘪
B．黄色饱满粒与白色凹陷粒玉米杂交，F2中出现黄色凹陷粒与白色饱满粒
C．在野外的棕色猕猴中出现了白色猕猴
D．21-三体综合征患者第21号染色体比正常人多一条
解析：选C A选项属于不遗传的变异；B选项为基因重组；D选项中多了一条染色体，属于染色体畸变。
7．下列关于染色体畸变的叙述，错误的是( )
A．由染色体结构或数目改变所引起的变异是可遗传的
B．染色体畸变区别于基因突变的特点之一是能够用显微镜直接观察到
C．染色体结构变异一定引起染色体中基因的增加或减少
D．染色体数目变异包括染色体组成倍增加或减少，也包括个别染色体的增加或减少
解析：选C 染色体结构变异中的倒位和易位，不一定引起基因数目的变化。
8．基因型为Aa的幼苗经秋水仙素处理后长成的植株，细胞减数分裂产生的配子的种类及其比例是( )
A．AA∶aa＝1∶1
B．AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
C．Aa∶Aa＝1∶1
D．AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1
解析：选D 基因型为Aa的幼苗经秋水仙素处理后长成的植株的基因型为AAaa，减数分裂时，A和A组合为AA，A和a组合为Aa，a和a组合为aa，结果为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1。
9．某花农用扦插、嫁接和分根的方法，培养了很多花卉。下列有关这些花卉变异的描述正确的是( )
A．不可能发生变异
B．若发生变异，一定是环境引起的
C．不可能发生基因重组的变异
D．产生的变异只能是基因突变
解析：选C 扦插、嫁接、分根的繁殖方式为无性繁殖，其变异不可能来自基因重组，因基因重组发生在有性生殖过程中。花卉变异可能是由环境引起的，也可能是由基因突变等引起的。
10．下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是( )
①利用杂交技术培育出超级水稻 ②通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 ③将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉 ④将健康人的正常基因植入病人体内治疗基因缺陷病
A．②③④ B．①②③
C．①③④ D．①②④
解析：选C 通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒属于诱变育种，其原理为基因突变或染色体畸变。
11．人的一个染色体组中( )
A．含46条染色体
B．染色体形态、功能各不相同
C．性染色体为XX或XY
D．可能存在等位基因
解析：选B 人是二倍体，含有23对同源染色体，因此一个染色体组中的染色体数目是23条；一个染色体组中的染色体形态、功能各不相同；一个染色体组中只能含有一条性染色体X或者Y；等位基因位于同源染色体上，一个染色体组中无同源染色体，因此没有等位基因。
12．为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是( )
A．利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体
B．用被γ射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体
C．将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体
D．用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体
解析：选D 卵裂是有丝分裂，若抑制受精卵的第一次卵裂不可能产生三倍体；精子被破坏，则只靠卵细胞的遗传物质发育而成的个体为单倍体；去核卵细胞中植入早期胚胎细胞的细胞核，则发育成由该细胞核决定的二倍体；受精后若极体不能正常释放，则极体中所含的一个染色体组将保留在受精卵中，导致产生三倍体。
13．1970年以前，未发现植物对除草剂有抗性，但到目前为止已发现有百余种植物至少对一种除草剂产生了抗性。下表表示苋菜叶绿体基因pbsA抗“莠去净”(一种除草剂)品系和敏感品系的部分DNA碱基序列和相应氨基酸所在位置。请分析选择有关苋菜能抗“莠去净”的正确说法是( )
抗性品系
CGT
丙氨酸
GGT
脯氨酸
AAG
苯丙氨酸
TTA
天冬酰胺
敏感品系
CGA
丙氨酸
AGT
丝氨酸
AAG
苯丙氨酸
TTA
天冬酰胺
氨基酸位置
227
228
229
230
A.由于基因突变，导致228号位的脯氨酸被丝氨酸取代
B．其抗性性状的遗传遵循基因的分离定律
C．其抗性产生的根本原因是密码子由AGT变成GGT
D．其抗性产生的根本原因是DNA模板链上决定228号位氨基酸的有关碱基中的A被G取代
解析：选D 抗“莠去净”品系是由于基因突变产生的，导致228号位的丝氨酸被脯氨酸取代；叶绿体基因控制的抗性性状的遗传不遵循基因的分离定律；苋菜抗性产生的根本原因是DNA模板链上决定228号位氨基酸的有关碱基中的A被G取代，而不是密码子的改变，而且表中AGT、GGT不是密码子。
14．在红粒高秆的麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质小麦，欲在两三年内获得大量的白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是( )
A．自交育种 B．诱变育种
C．人工嫁接 D．单倍体育种
解析：选A 小麦为高等被子植物，花小，为两性花，可利用自交法选育新品种，自交省去了人工去雄、授粉等复杂的操作工序，是最简单常用的方法；小麦一般无法用人工嫁接方法进行繁殖；由于白粒矮秆性状已出现，不需要诱变育种。
15．下列有关育种的说法，正确的是( )
A．用杂交的方法进行育种，F1自交后代有可能筛选出符合人类需要的优良品种
B．用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的具备更多的优良性状
C．用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的品种自交后代约有1/4为纯合子
D．用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的品种和原品种杂交一定能产生可育后代
解析：选A 用辐射的方法进行诱变育种，由于基因突变的多方向性和有害性，诱变后的植株不一定比诱变前具有更多的优良性状；用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，得到纯合子，自交后代全为纯合子；用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，若所育的品种是四倍体，和原二倍体品种杂交产生的后代是三倍体，高度不育。
16．某植物株色紫色对绿色是显性，分别由基因D和d控制，不含D、d基因的植物株色表现为白色。该植物株色在遗传时出现了变异(如图所示)，下列相关叙述错误的是( )
A．该变异是由某条染色体结构缺失引起的
B．该变异是由显性基因突变引起的
C．该变异在子二代中能够出现新的株色的表现型
D．该变异可以使用显微镜观察鉴定
解析：选B 题图中变异是由染色体中某一片段缺失所致；该变异可以传递到子二代，且会出现不含D、d基因的个体，表现出不同于紫色和绿色的第三种表现型(白色)；染色体结构变异可用显微镜观察鉴定。
17．为了防止滥用抗生素，多地规定普通感冒不准使用抗生素。滥用抗生素会对人体细菌造成耐药性，如果真的被细菌感染，则往往由于体内细菌能够抵抗各种抗生素而无药可救。下列有关说法错误的是( )
A．抗生素的滥用导致“耐药性”细菌优选出来
B．长期使用抗生素会导致细菌中“耐药性”基因频率下降
C．“耐药性”基因频率的改变使病菌发生了进化
D．基因频率虽然改变了，但是新的病菌(物种)不一定产生
解析：选B 细菌中本来就存在“耐药性”个体，长期使用抗生素不断淘汰不耐药的病菌，导致“耐药性”基因频率不断上升。
18．下列关于生物育种技术操作合理的是( )
A．用红外线照射青霉菌能使青霉菌的繁殖能力增强
B．年年栽种年年制种推广的杂交水稻一定是能稳定遗传的纯合子
C．单倍体育种时需用秋水仙素处理其萌发的种子或幼苗
D．马铃薯、红薯等用营养器官繁殖的作物只要杂交后代出现所需性状即可留种
解析：选D 由于基因突变是多方向性的，诱变育种不能定向改造生物的性状，所以用红外线照射青霉菌不一定使青霉菌的繁殖能力增强；由于杂合子自交后代会出现性状分离，所以年年栽种年年制种推广的杂交水稻中含有杂合子；单倍体植株不育，不产生种子，所以单倍体育种时需用秋水仙素处理其幼苗；用植物的营养器官来繁殖属于无性繁殖，后代的基因型、表现型与亲本相同，所以马铃薯、红薯等用营养器官繁殖的作物只要杂交后代出现所需性状即可留种。
19．在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，基因型为aa的个体占4%。基因A和a的频率分别是( )
A．18%、82% B．36%、64%
C．57%、43% D．92%、8%
解析：选C 根据公式A%＝AA%＋1/2 Aa%＝18%＋1/2×78%＝57%，a%＝1－57%＝43% 。
20．某水稻品种是纯合子，生产上用种子繁殖。控制水稻高秆的基因A和矮秆的基因a是一对等位基因，控制水稻抗病的基因B和控制水稻感病的基因b是一对等位基因，两对基因分别位于两对同源染色体上。某同学设计了如图所示的培育矮秆抗病(aaBB)的水稻新品种的方法。下列叙述错误的是( )
A．③过程表示花药离体培养
B．④过程应在甲植株幼苗期进行处理
C．乙植株中矮秆抗病个体占50%
D．该育种方法的原理是染色体畸变
解析：选C 由图示可知，该育种方法为单倍体育种，其中③过程为花药离体培养，获得的单倍体应该在幼苗期进行染色体加倍处理，乙植株实际上就是F1的配子经染色体加倍后形成的，F1可产生四种类型的配子(aB、Ab、AB和ab)，aB型配子经加倍处理后形成基因型为aaBB的植株，所占比例为25%，该育种方法的原理是染色体畸变。
21．某种群产生了一个突变基因S，其基因频率在种群中的变化如下图所示。对于这个突变基因，以下叙述错误的是( )
A．S的等位基因在自然选择中被逐渐淘汰
B．S纯合子的存活率可能高于s纯合子
C．S纯合子的生育率不一定高于杂合子
D．该种群基因库中S频率的变化表示新物种将产生
解析：选D 种群基因频率发生了改变，说明生物发生了进化，不能说明新物种将产生，形成新物种的标志是生殖隔离。
22．生物的某些变异可通过细胞分裂某一时期染色体的行为来识别。甲、乙两模式图分别表示细胞分裂过程中出现的“环形圈”“十字形结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。丙图是细胞分裂过程中染色体在某一时期所呈现的形态。下列有关叙述正确的是( )
A．甲、乙两种变异类型分别属于染色体结构变异和基因重组
B．甲图是由于个别碱基对的增加或缺失，导致染色体上基因数目改变的结果
C．乙图是由于四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果
D．甲、乙、丙三图均发生在减数分裂过程中
解析：选D 分析甲图，一对同源染色体中一条出现突起，可能是由于染色体片段缺失或重复所致，属于染色体结构变异；乙图的右上角的含s基因的黑色部分与左下角的含w基因的白色部分已发生互换，且它们之间的互换发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异；甲、乙两图中每条染色体都含有两条染色单体，且都发生同源染色体配对，所以发生于减数第一次分裂前期，丙图为四分体时期同源染色体的交叉互换。
23．下列有关水稻育种途径的叙述，错误的是( )
A．①②育种过程可以大幅度改良某些性状
B．③④过程可以将外源DNA直接注入水稻的受精卵或体细胞中
C．③④过程与⑤⑥过程的育种原理相同
D．⑦过程采用了花药离体培养技术，⑧过程采用了秋水仙素处理萌发的单倍体幼苗
解析：选B ③④过程属于转基因技术育种，必须将外源DNA与载体结合，形成重组DNA分子后，才能注入水稻的受精卵或体细胞中。
24．染色体部分缺失在育种方面也有重要作用。如图所示为育种专家对棉花品种的培育过程，相关叙述错误的是( )
A．太空育种依据的原理主要是基因突变
B．粉红棉M的出现是染色体缺失的结果
C．深红棉S与白色棉N杂交产生深红棉的概率为1/4
D．粉红棉M自交产生白色棉N的概率为1/4
解析：选C 太空育种的原理主要是基因突变，可以产生新的基因；由图可知，粉红棉M是由于染色体缺失了一段形成的；若用b－表示染色体缺失的基因，则bb×b－b－→bb－(全部为粉红棉)；粉红棉bb－自交，得白色棉b－b－的概率为1/4。
25．下面为利用玉米(2n＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型BbTt)进行实验的流程示意图。下列有关分析错误的是( )
A．基因重组发生在图中②过程，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期
B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成
C．植株a为二倍体，其体细胞内最多有4个染色体组，植株c属于单倍体，其发育起点为配子
D．利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株b纯合的概率为25%
解析：选D 据图分析，①表示植物组织培养，②表示减数分裂形成花药，用秋水仙素处理形成纯合的二倍体，正常培养形成单倍体植株，③表示有丝分裂，使得细胞数量增加。基因重组发生在减数分裂过程中，即图中的②；有丝分裂过程中，间期染色体复制形成染色单体，后期着丝粒分裂，染色单体消失，因此在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期。多倍体育种常用秋水仙素处理，原理是能够抑制纺锤体的形成。玉米为二倍体，体细胞内含有2个染色体组，在有丝分裂后期着丝粒分裂，含有4个染色体组，植株c发育的起点为配子，属于单倍体。利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株b纯合的概率为100%。
[B卷·强化提能练]
一、选择题
1．除草剂敏感型的大豆经辐射获得抗性突变体，且敏感基因与抗性基因是1对等位基因。下列叙述正确的是( )
A．突变体若为1条染色体的片段缺失所致，则该抗性基因一定为隐性基因
B．突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则再经诱变可恢复为敏感型
C．突变体若为基因突变所致，则再经诱变不可能恢复为敏感型
D．抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则该抗性基因一定不能编码肽链
解析：选A 假设敏感和抗性由基因A、a控制，若突变体为1条染色体的片段缺失所致，则原敏感型大豆基因型为Aa，缺失了基因A所在染色体片段导致抗性突变体出现，则抗性基因一定是隐性基因；突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则该个体没有控制这对性状的基因，再经诱变也不可能恢复为敏感型；由于基因突变是可逆的，再经诱变可能恢复为敏感型；抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，则此情况属于基因突变，抗性基因可能编码肽链，也可能不编码肽链。
2．下列关于染色体畸变的叙述，正确的是( )
A．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异
B．染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力
C．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响
D．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型
解析：选D 染色体增加某一片段不一定会提高基因的表达水平，且该基因的大量表达对生物体也不一定是有利的。若显性基因随染色体的缺失而丢失，可有利于隐性基因表达，但隐性基因的表达不一定能提高个体的生存能力。染色体易位不改变细胞内基因的数量，可能对当代生物体不产生影响，也可能产生影响，并且染色体畸变大多对生物体是不利的。不同物种作物可以通过杂交获得不育的子一代，然后经秋水仙素诱导可得到可育的多倍体，从而培育出作物新类型。
3．小白鼠体细胞内的6号染色体上有基因P和基因Q，它们编码各自蛋白质的前3个氨基酸的DNA序列如下图，起始密码子均为AUG。下列叙述正确的是( )
A．若箭头处的碱基突变为T，则对应反密码子变为UAG
B．基因P和基因Q转录时都以b链为模板合成mRNA
C．若基因P缺失，则该小白鼠发生了基因突变
D．基因P在该动物神经细胞中数目最多时可有4个
解析：选A 起始密码子均为AUG，对应DNA模板链碱基为TAC，故基因P以b链为模板链，基因Q以a链为模板链。基因Q对应密码子为AUG、GUC、UCC，箭头处的碱基突变为T，对应密码子突变为AUC，则反密码子变为UAG。若基因P缺失，则该小白鼠发生了染色体结构变异(缺失)。动物神经细胞不再分裂，基因不再复制，故最多有2个基因P在1对同源染色体上。
4．化学诱变剂EMS能使基因中的G烷基化，烷基化的G与T配对。CLH2基因控制合成叶绿素酶，该酶催化叶绿素分解。研究人员利用EMS处理野生型大白菜(叶片浅绿色)种子，获得CLH2基因突变的植株甲(叶片深绿色)和乙(叶片黄色)。下列叙述正确的是( )
A．植株乙叶片呈黄色，说明其叶绿素酶失去活性
B．若植株甲自交获得叶片浅绿色的植株，说明浅绿色为显性性状
C．获得植株甲和乙，说明EMS可决定CLH2基因突变的方向
D．EMS处理后，CLH2基因经两次复制可出现G－C替换为A－T的现象
解析：选D 植株乙叶片呈黄色，说明其叶绿素酶起作用；植株甲(叶片深绿色)自交产生浅绿色的植株，说明浅绿色为隐性性状；基因突变是不定向的。
5．某果蝇中，与正常酶1比较，失去活性的酶1氨基酸序列有两个突变位点，如下图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．失活酶1的产生是控制酶1合成的基因发生基因突变的结果
B．①处是发生碱基对的替换导致的
C．②处是发生碱基对的缺失导致的
D．若失活酶1的相对分子质量明显小于正常酶1，则其原因可能是蛋白质的合成提前终止了
解析：选C 分析图示可知，11的位置氨基酸T变成了N，其后的氨基酸序列没有变化，可推知①处发生了碱基对的替换，对应的mRNA上改变1个遗传密码；28位置以后的氨基酸序列发生了改变，相应mRNA分子上突变位点以后的遗传密码均改变了，这是由相应的基因中碱基对发生了增加或缺失引起的。
6．下列有关育种的叙述，正确的是( )
A．用生长素处理番茄(2N)花蕾，获得的无籽番茄为单倍体，利用了染色体畸变原理
B．八倍体小黑麦由普通小麦(6N)和黑麦(2N)培育而成，利用了体细胞杂交原理
C．诱变育种提高了变异频率，有利变异比有害变异多，利用了基因突变原理
D．将抗虫基因导入棉花体细胞中培育出了抗虫棉，利用了基因重组原理
解析：选D 用生长素处理番茄(2N)花蕾，直接由体细胞发育成果实，没有发生染色体畸变；八倍体小黑麦是由普通小麦(6N)和黑麦(2N)杂交，再用秋水仙素处理的结果，其原理是染色体畸变；诱变育种提高了变异频率，有害变异比有利变异多。
7．下列关于生物进化的叙述，正确的是( )
A．环境、突变、基因重组产生的变异为生物进化提供了原材料
B．不同基因型的个体对环境的适应性可相同，也可不同
C．某种群中RR个体的百分比增加，则R基因频率也增加
D．生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素
解析：选B 突变、基因重组产生的变异为生物进化提供了原材料，环境对变异进行选择；不同基因型的个体表现型可能相同，也可能不同；RR个体的百分比增加，但不知Rr个体的百分比是增加还是减少，故不能判断R基因频率的变化；自然选择是物种朝不同方向发展的决定性因素，生殖隔离是物种形成的标志。
8．在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。下列判断错误的是( )
A．此时，A的基因频率是60%，a的基因频率是40%
B．若表现型相同的雌雄个体间才能自由交配，子一代中aa的频率是10%
C．若基因型相同的雌雄个体间才能自由交配，子一代中aa的频率是25%
D．若所有的雌雄个体间都能自由交配，子一代中aa的频率是16%
解析：选B 根据基因频率的定义，A的基因频率为(30×2＋60)÷200×100%＝60%，a的基因频率为1－60%＝40%；由于只有表现型相同的个体间才能自由交配，即AA与Aa自由交配，Aa与Aa自由交配，aa与aa交配，由于aa与aa交配后代全为aa，所占比例为10%，而Aa与Aa自由交配后代也会出现aa，因此aa的频率大于10%；若只有基因型相同的个体间才能自由交配，即自交，子代中aa的频率为10%＋60%×1/4＝25%；若所有个体自由交配，根据哈迪－温伯格定律，则子代中aa的频率为40%×40%＝16%。
9．由于一次剧烈的地质变化，原来生活在某山谷的一个鼠种群被刚形成的一条汹涌的大河隔离成甲和乙两个种群， U基因在甲种群和乙种群中的基因型个体数如下表。通过分析不能得出的结论是( )
基因型
UaUa
UaUb
UbUc
UcUc
UaUc
种群甲(个)
50
200
100
150
100
种群乙(个)
120
0
200
50
80
A.甲种群的基因库大于乙种群
B．基因 Ua在甲种群中的频率约为33%
C．若甲、乙两种群长期隔离，表中基因型数量会发生变化
D．种群越小，基因的丧失对该基因频率的影响越小
解析：选D 由于甲种群中含有基因型为UaUb的个体，乙种群中不含有，故甲种群的基因库大于乙种群；基因Ua在甲种群中的频率为(200＋50×2＋100)÷(50×2＋200×2＋100×2＋150×2＋100×2)×100%≈33%；若甲、乙两种群长期地理隔离，两种群进化的方向不同，基因型数量会发生变化；种群越小，基因的丧失对该基因频率的影响越大。
10．某红眼(A)、正常刚毛(B)和灰体色(D)的正常果蝇经过人工诱变产生基因突变，下图表示该突变个体的X染色体和常染色体及其上的相关基因。下列叙述错误的是( )
A．人工诱变常用的物理方法有X射线、紫外线辐射等
B．由图可知控制果蝇的眼色、体色及刚毛类型的三对等位基因，在减数分裂过程中都遵循基因的自由组合定律
C．基因型为ddXaXa和DDXAY的雌雄果蝇杂交，F1果蝇的基因型及其比例是DdXAXa∶DdXaY＝1∶1
D．若只研究眼色，白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，F1雌雄果蝇的表现型及其比例是雌性红眼∶雄性白眼＝1∶1
解析：选B 图中显示基因a、b均位于X染色体上，不遵循基因的自由组合定律。
二、非选择题
11．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：
基因组成
表现型
等位基因
显性纯合
杂合
隐性纯合
A－a
红花
白花
B－b
宽叶
窄叶
C－c
粗茎
中粗茎
细茎
(1)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(如图所示)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配对是高度不育的。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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)对结果及结论的分析如下(只考虑B、b和C、c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：用假说－演绎法解答本题。(1)让该植株自交，观察并统计子代表现型和比例。(2)设没有发生染色体易位，则BbCc的植株自交，子代为(1宽叶∶3窄叶)(1粗茎∶2中粗茎∶1细茎)，有6种表现型。设单个(B或b)基因的染色体易位，则植株由于同源染色体不能正常配对是高度不育的，则BbCc的植株自交，不会产生子代。设B和b所在染色体都连在了C、c所在染色体的上末端，那么有两种情况：①B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，则BbCc的植株自交，产生配子为1BC∶1bc，故子代为1BBCC(宽叶粗茎)∶1bbcc(窄叶细茎)∶2BbCc(窄叶中粗茎)；②B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，则BbCc的植株自交，产生配子为1bC∶1Bc，故子代为1bbCC(窄叶粗茎)∶1BBcc(宽叶细茎)∶2BbCc(窄叶中粗茎)。
答案：(1)让该植株自交，观察子代表现型 (2)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
12．玉米(2N＝20)是重要的粮食作物之一。请分析回答下列有关遗传学问题：
(1)某玉米品种2号染色体上的基因对S、s和M、m各控制一对相对性状，基因S在编码蛋白质时，控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图1所示。已知起始密码子为AUG或GUG。
①基因S发生转录时，作为模板链的是图1中的______链。若基因S的b链中箭头所指碱基对G/C缺失，则该处对应的密码子将改变为________。
②某基因型为SsMm的植株自花传粉，后代出现了4种表现型，在此过程中出现的变异的类型属于________，其原因是在减数分裂过程中____________________________________。
(2)玉米的高秆易倒伏(H)对矮秆抗倒伏(h)为显性，抗病(R)对易感病(r)为显性，两对基因分别位于两对同源染色体上。图2表示利用品种甲(HHRR)和乙(hhrr)通过三种育种方法(Ⅰ～Ⅲ)培育优良品种(hhRR)的过程。
①利用方法Ⅰ培育优良品种时，获得hR植株常用的方法为______________，这种植株由于________________________，须经诱导染色体加倍后才能用于生产实践。图2所示的三种方法(Ⅰ～Ⅲ)中，最难获得优良品种(hhRR)的是方法________，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②用方法Ⅱ培育优良品种时，先将基因型为HhRr的植株自交获得子代(F2)，F2植株中自交会发生性状分离的基因型共有________种，这些植株在全部F2中的比例为________。若将F2的全部高秆抗病植株去除雄蕊，用F2矮秆抗病植株的花粉随机授粉，则杂交所得子代中的纯合矮秆抗病植株占________。
解析：(1)①根据起始密码子是AUG或GUG，以及DNA两条链的碱基排列顺序可知b链为模板链。若基因S的b链中箭头所指碱基对G/C缺失，则DNA模板链此处的三个碱基变为CAA，所以该处对应的密码子将改变为GUU。②已知基因对S、s和M、m位于同一对染色体上，所以SsMm的植株自花传粉，理论上应该有两种表现型的后代，但是后代出现了4种表现型，这是同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换的结果，属于基因重组。(2)①hR属于单倍体植株，长势弱小而且高度不育，在农业生产上常用花药离体培养获得单倍体植株。方法Ⅲ是诱变育种，具有多方向性、多害性，且基因突变频率很低，很难获得优良品种hhRR。②HhRr的植株自交获得子代的基因型有3×3＝9种，其中纯合子4种，杂合子5种，杂合子自交后代会发生性状分离，所以F2植株中自交会发生性状分离的基因型共有5种，这些植株在全部F2中的比例为12/16＝3/4。若将F2的全部高秆抗病植株(H_R_，产生配子hR的概率为1/3×2/3＝2/9)去除雄蕊，用F2矮秆抗病植株(hhR_，产生配子hR的概率为2/3)的花粉随机授粉，则杂交所得子代中的纯合矮秆抗病植株(hhRR)＝hR×hR＝2/9×2/3＝4/27。
答案：(1)①b GUU ②基因重组 同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换 (2)①花药离体培养 长势弱小而且高度不育 Ⅲ 基因突变频率很低而且是不定向的 ②5 3/4 4/27
13．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现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，请设计一个杂交实验，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、统计后代表现型及比例。
(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。
解析：确定基因型可用测交的方法，依题意选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株mr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，后代为MmRr、MoRo、Mmrr、Moro，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，后代为MmRr、MoRo、Mmro、Mooo(幼胚死亡)，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，后代为MmRr、MoRo、moro、oooo(幼胚死亡)，宽叶红花∶窄叶白花＝2∶1。本题也可用缺失一条2号染色体的窄叶红花植株进行检测。
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子代中宽叶红花∶窄叶白花＝2∶1
答案二：(1)①用该突变体与缺失一条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子代宽叶红花与宽叶白花植株的比例为3∶1 ②子代全部为宽叶红花植株 ③子代宽叶红花与窄叶红花植株的比例为2∶1
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“课下检测·双级提能”见“专题(六)”
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专题六变异、育种和进化
一、学前自检——对应考纲查缺漏
1．变异和育种
(1)什么是基因重组，有何意义？(a)
(2)基因突变的特点和原因是什么？(b)
(3)染色体结构变异和数目变异分别是什么？(a)
(4)什么是染色体组？(a)
(5)有几种常见的育种方式及其原理是什么？(a)
(6)生物变异在生产上的应用有哪些？(c)
(7)说说转基因生物和转基因食品的安全性(b)
2．生物的进化
(1)你能说出生物多样性和统一性的实例吗？(a)
(2)进化论对多样性和统一性是怎样进行解释的？(b)
(3)种群的基因频率、基因型频率、基因库等概念是什么，如何进行相关计算？(b)
(4)影响基因频率变化的因素有哪些？(a)
(5)自然选择与生物适应的关系及实例是什么？(b)
(6)自然选择为什么是生物进化的动力？(b)
(7)你能说出异地和同地的物种形成的有什么不同及实例吗？(a)
二、构建体系——依据网络串知识
三、澄清误区——突破迷点强认知
判断下列叙述的正误
(1)染色体组整倍性、非整倍性变化必然导致基因种类的增加(×)
(2)非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异(√)
(3)非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异仅发生在减数分裂过程中(×)
(4)同胞兄妹的遗传差异与父母基因重组有关(√)
(5)用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆属于诱变育种(√)
(6)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化(×)
(7)水稻F1花药经离体培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种属于单倍体育种(√)
(8)抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦属于杂交育种(√)
(9)将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株属于基因工程育种(√)
(10)三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体配对异常有关(√)
(11)一个物种可以形成多个种群，一个种群必须是同一物种。同一物种的多个种群间存在地理隔离(√)
(12)生物进化的方向与基因突变的方向一致(×)
(13)人、大猩猩和长臂猿的骨骼基本相似，说明生物界在模式上具有统一性(√)
(14)鸟的翅膀、海豚的鳍肢有相似的结构模式，说明生物界在模式上具有统一性(√)
(15)生物进化过程的实质在于有利变异的保存(×)
(16)动植物、真菌和细菌都由真核细胞构成，说明生物界在模式上具有统一性(×)
(17)原核细胞与真核细胞的遗传物质都是DNA，说明生物界在模式上具有统一性(√)
(18)种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减少(×)
(19)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率(√)
(20)生物进化时基因频率总是变化的(√)
考点一三种可遗传变异及其比较
1．“三看法”判断基因突变与基因重组
2．染色体结构变异类型的比较
项目
缺失
重复
倒位
易位
图解
联会
图像
结果
①染色体结构变异的机理是染色体上某一片段断裂后，发生了缺失或错误的移接，使位于染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，进而改变生物的性状；其对生物体一般是不利的
②在光学显微镜下可见，可进一步通过分析染色体组型来区别类型
3.界定三类基因重组
重组
类型
非同源染色体上非
等位基因间的重组
同源染色体上非等
位基因间的重组
人工基因重组
(DNA重组)
发生
时间
MⅠ后期
MⅠ四分体时期
目的基因导入
细胞后
图像
示意
4．突破生物变异的十个问题
(1)关于“互换”问题——易位与交叉互换的判别
染色体易位
交叉互换
图解
判别要点
发生于非同源染色体之间
发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
属于染色体结构变异
属于基因重组
可在显微镜下观察到
在显微镜下观察不到
(2)关于“缺失或增加”问题：DNA分子上若干基因的缺失或重复(增加)，属于染色体结构变异；基因中若干碱基对的缺失、增加，属于基因突变。
(3)关于变异的水平
①基因突变、基因重组属于“分子”水平的变化，光学显微镜下观察不到。
②染色体畸变是“细胞”水平的变异，涉及染色体的“某一片段”的改变，这一片段可能含有若干个基因，在光学显微镜下可以观察到，故常用分生组织制片观察的方法确认是否发生了染色体畸变。
(4)涉及基因“质”与“量”的变化
①基因突变——改变基因的(基因结构改变，成为新基因)，不改变基因的。
②基因重组——不改变基因的质，也不改变基因的量，但改变基因间组合搭配方式，即改变基因型(注：转基因技术可改变基因的量)。
③染色体畸变——不改变基因的质，但会改变基因的或改变基因的排列顺序。
(5)“两看”法界定二倍体、多倍体、单倍体
(6)生物变异原因的探究
自交或杂交获得子代，子代自交或子代之间杂交，如果子代自交或杂交的后代出现变异性状，则变异性状是由于遗传物质改变引起的，反之，变异性状的出现仅是由环境引起的，遗传物质没有改变。
(7)有丝分裂与减数分裂所发生的变异
无论是有丝分裂还是减数分裂，都可以发生基因突变及染色体畸变现象，但基因突变主要发生在间期，染色体畸变主要发生在分裂期。染色体畸变既有染色体数目变异，也有染色体结构变异；基因重组只能发生在减数分裂过程中，而不能发生在有丝分裂过程中。
(8)显性突变和隐性突变的判别
可以选择突变体与原始亲本杂交，通过观察后代变异性状的比例来判断基因突变的类型，若变异性状所占比例为1/2，则为显性突变，若变异性状所占比例为0，则为隐性突变；对于植物还可以利用突变体自交观察后代有无性状分离来进行显性突变与隐性突变的判断，若有性状分离则为显性突变，反之为隐性突变。
(9)染色体组与染色体组型的区别
染色体组是指细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息；而染色体组型是描述一个生物体内所有染色体的大小、形状和数量信息的图像，人们常用染色体组型分析方法，来描述染色体组在有丝分裂中期的特征。
(10)单体与三体的区别
“单体”是指二倍体生物中体细胞的某对同源染色体缺失一条染色体的个体，常用2n－1来表示，如人类中的特纳氏综合征(XO型，45)；在染色体畸变中，如果一对同源染色体多出一条染色体，那么称之为“三体”，常用2n＋1来表示，如人类中的21-三体综合征(47)；如果所有同源染色体均多出一条，则称之为“三倍体”。
题点(一) 考查变异类型和特点
[例1] 在某基因型为AA的二倍体水稻根尖中，发现一个如图所示的细胞(图中Ⅰ、Ⅱ表示该细胞中部分染色体，其他染色体均正常)，以下分析合理的是( )
A．a基因产生的原因可能是其亲代产生配子时发生了基因突变
B．该细胞一定发生了染色体畸变，一定没有发生基因自由组合
C．该细胞产生的各项变异均可在光学显微镜下直接进行观察
D．该细胞的变异均为可遗传变异，都可通过有性生殖传给后代
[解析] 由于实验材料是根尖，其中细胞只能进行有丝分裂，不能进行减数分裂，不是产生配子时发生的突变；该细胞中Ⅱ号染色体多了一条，因此发生了染色体数目变异，有丝分裂过程中不会发生基因自由组合；基因突变不能用光学显微镜观察；由于图中的变异发生在根尖细胞中，进行有丝分裂，不能通过有性生殖遗传给后代。
[答案] B
[针对训练]
1．如图表示某二倍体生物的正常细胞及几种突变细胞的一对常染色体(用虚线表示)和性染色体(用实线表示)，其中A、a表示基因。下列分析不合理的是( )
A．正常雄性个体产生含基因A和X的雄配子概率是1/4
B．突变体Ⅰ的形成可能是基因突变
C．突变体Ⅱ发生的变异能通过显微镜直接观察到
D．突变体Ⅲ发生的变异属于基因重组
解析：选D 图中正常雄性个体产生的雄配子类型有四种，即AX、AY、aX、aY，概率相等，都是1/4；突变体Ⅰ中A基因变成a基因，其形成原因最可能是基因突变；突变体Ⅱ所发生的变异为染色体结构变异(缺失)，能够通过显微镜直接观察到；突变体Ⅲ中发生了染色体结构变异(易位)。
题点(二) 考查通过图示判断变异类型
[例2] 如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。有关叙述正确的是( )
A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期
B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复
D．图中4种变异属于可遗传的变异是①③
[解析] 图①是发生在减数分裂的四分体时期的交叉互换，图②表示易位，可发生在有丝分裂和减数分裂的过程中；图③中的变异是基因突变；图④中的变异若上链是正常链，则属于染色体结构变异中的缺失，若下链是正常链，则属于染色体结构变异中的重复；图中4种变异都是可遗传的变异，都能够遗传。
[答案] C
染色体间的变异类型判断方法
[针对训练]
2．如图是某个二倍体动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因)。据图判断以下叙述错误的是( )
A．该动物的性别是雄性
B．乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组
C．1与2或1与4的片段交换，前者属于基因重组，后者属于染色体结构变异
D．丙细胞不能发生基因重组
解析：选B 根据题干信息可知图中细胞是同一生物个体的细胞，甲细胞的细胞质均等分裂，为初级精母细胞特征，该动物的性别为雄性。乙细胞处于有丝分裂时期，乙细胞中两条子染色体分别含有A和a基因，其原因是发生了基因突变。1与2片段交换属于同源染色体间的交叉互换，属于基因重组；1与4片段交换属于染色体结构变异。丙细胞处于减数第二次分裂后期，基因重组发生在减数第一次分裂四分体时期和后期。
题点(三) 考查设计实验探究变异类型
[例3] 研究植物激素作用机制常使用突变体作为实验材料，通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体。若诱变后某植株出现一个新性状，可通过____交判断该性状是否可以遗传，如果子代仍出现该突变性状，则说明该植株可能携带__________性突变基因，根据子代__________________，可判断该突变是否为单基因突变。
[解析] 突变后出现一个新性状个体，可通过该突变性状个体自交，判断该性状是否为可遗传的变异，如果子代仍出现该突变性状，说明该突变性状为显性。控制不同性状的基因对数不同，其杂交后代的性状分离比往往是不同的，故可通过杂交子代的性状分离比，确认是否为单基因突变。
[答案] 自 显 表现型的分离比
[针对训练]
3．几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如下图所示。
用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤：____________________________________________________________。
结果预测：
Ⅰ.若____________________________，则是环境改变；
Ⅱ.若____________________________，则是基因突变；
Ⅲ.若______________，则是减数分裂时X染色体不分离。
解析：本题应从分析M果蝇出现的三种可能原因入手，推出每种可能情况下M果蝇的基因型，进而设计实验步骤和预测实验结果。分析题干可知，三种可能情况下，M果蝇基因型分别为XRY、XrY、XrO。因此，本实验可以用M果蝇与正常白眼雌果蝇(XrXr)杂交，统计子代果蝇的眼色。第一种情况下，XRY与XrXr杂交，子代雌性果蝇全部为红眼，雄性果蝇全部为白眼；第二种情况下，XrY与XrXr杂交，子代全部是白眼；第三种情况下，由题干所给图示可知，XrO不育，因此与XrXr杂交，没有子代产生。
答案：实验步骤：M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表现型 结果预测：Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇 Ⅱ.子代表现型全部为白眼 Ⅲ.无子代产生
考点二变异原理在育种实践中的应用
1．理清育种原理和过程
(1)杂交育种
①培育显性纯合子品种
植物：选取双亲(P)杂交(♀×)→F1F2→选出表现型符合要求的个体?,F3?,……?,选出稳定遗传的个体推广种植。
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培育隐性纯合子品种
选取双亲(P)杂交(♀×)→F1?,F2→选出表现型符合要求的个体种植推广。
③培育杂合子品种
在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。其特点是利用杂种优势，品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育基本步骤如下：
选取符合要求的纯种双亲(P)杂交(♀×)→F1(即为所需品种)。
(2)单倍体育种的基本步骤
实例：用高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)小麦品种，培育矮秆抗病小麦的过程，见下图：
(3)多倍体育种
①多倍体育种的原理和过程
②实例：三倍体无籽西瓜的培育
[特别提醒] 多倍体育种中秋水仙素可处理“萌发的种子或幼苗”，单倍体育种中秋水仙素只能处理“单倍体幼苗”，切不可写成处理“种子”。
2．关注育种方法的四个注意点
(1)原核生物不能运用杂交育种，如细菌的育种一般采用诱变育种。
(2)杂交育种：不一定需要连续自交。
(3)花药离体培养只是单倍体育种中的一个环节，要想得到可育的品种，一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体加倍。
(4)澄清“可遗传”与“可育”
①三倍体无籽西瓜、骡子、单倍体等均表现“不育”，但它们均属于可遗传的变异——其遗传物质已发生变化，若将其体细胞培养为个体，则可保持其变异性状——这与仅由环境引起的不可遗传变异有着本质区别。
②无籽番茄“无籽”的原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无籽”性状是不可保留到子代的，将无籽番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有籽果实”。
3．不同需求的育种方法选择与分析
(1)若要求培育隐性性状的个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。
(2)若要求快速育种，则应用单倍体育种。
(3)若要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，则可利用诱变育种的方法。
(4)若要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。
(5)若要求将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可用杂交育种，亦可利用单倍体育种。
(6)若实验植物为营养繁殖类如马铃薯、甘薯等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。
(7)若要求克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改变现有性状，则可以选择基因工程育种。
(8)若要培育原核生物，因其不能进行减数分裂，则一般采用诱变育种。
题点(一) 考查育种方式的原理、步骤及其方法
[例1] 如图为某二倍体植物单倍体育种过程，下列叙述正确的是( )
AAbb × aaBB
宽叶、不抗病 窄叶、抗病
↓①
AaBb 宽叶、抗病
↓②
AB Ab aB ab
③秋水仙素处理
↓ ↓ ↓ ↓
④选择宽叶、抗病植株
A．①中发生了染色体数目变异
B．②一般采用花药离体培养的方法
C．③中秋水仙素抑制着丝粒分裂
D．④中选到的植株中1/4为纯合子
[解析] ①中发生了基因重组；②一般采用花药离体培养的方法获得单倍体植株；③中秋水仙素抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成；③秋水仙素处理后得到AABB、AAbb、aaBB、aabb，所以④中选到的宽叶、抗病植株都是纯合子。
[答案] B
关注对育种的四个要求
(1)最简便——侧重于技术操作，杂交育种操作最简便。
(2)最快——侧重于育种时间，单倍体育种所需时间明显缩短。
(3)最准确——侧重于目标精准度，基因工程技术可“定向”改变生物性状。
(4)产生新基因(或新性状)——侧重于“新”即原本无该性状，诱变育种可产生新基因，进而出现新性状。
[针对训练]
1．某自花且闭花授粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d，E、e)控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。请回答：
(1)自然状态下该植物一般都是________合子。
(2)若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有________________________________________________________________________
和有害性这三个特点。
(3)若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F2等分离世代中________抗病矮茎个体，再经连续自交等________手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的____________。若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F1在自然状态下繁殖，则理论上F2的表现型及其比例为____________________。
(4)若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有____________________。请用遗传图解表示其过程(说明：选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例)。
解析：(1)杂合子连续自交，后代纯合子比例逐渐增加，杂合子比例逐渐减小。因此，自然状态下闭花授粉(连续自交)的植物一般都是纯合子。(2)基因突变有多方向性、稀有性和有害性等特点，这决定了诱变育种需处理大量的材料。(3)杂交育种一般通过杂交、选择、纯合化手段培育新品种，控制性状的基因数越多，通过自交进行纯合化的时间会越长。根据题干信息可知，两个亲本感病矮茎和抗病高茎的基因型分别为rrDDEE和RRddee，若只考虑茎的高度，杂交得到的F1的基因型为DdEe，则F1自交后代F2有3种表现型：矮茎、中茎、高茎，其比例为9(D__E__)∶6(3D__ee、3ddE__)∶1(1ddee)。(4)单倍体育种的过程包括花药离体培养和染色体加倍两个过程，其中涉及基因重组、染色体畸变等原理。单倍体育种的遗传图解见答案。
答案：(1)纯 (2)多方向性、稀有性 (3)选择 纯合化 年限越长 高茎∶中茎∶矮茎＝1∶6∶9 (4)基因重组和染色体畸变 遗传图解如下图
题点(二) 考查生物变异的应用及转基因生物的安全性
[例2] 现有小麦种质资源包括：①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是( )
A．利用①、③品种间杂交筛选获得a
B．对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C．c的培育不可采用诱变育种方法
D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c
[解析] 欲获得a，应利用①和②品种间杂交；欲获得b应对③进行诱变育种；诱变育种可以产生新基因，因此a、b、c都可以通过诱变育种获得；基因工程可定向改变生物性状，用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c。
[答案] D
[针对训练]
2．下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是( )
A．种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中
C．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D．转基因植物的目的基因可能转入根际微生物
解析：选B 为防止对传统作物产生基因污染，种植的转基因作物应与传统农业种植区隔离；动物取食转基因作物后，要经过消化吸收才进入身体，目的基因不可能直接进入动物细胞；转基因植物可能与野生植物发生杂交而出现基因交流，影响野生植物的遗传多样性；目的基因被根际微生物摄入细胞后，可能进入这些微生物中。
题点(三) 考查育种方案的设计
[例3] 为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题：
(1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成____________________幼苗。
(2)用γ射线照射上述幼苗，目的是________________________________________；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有____________________________。
(3)取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体____________，获得纯合______________，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。
(4)对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与______________杂交，如果______________________，表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状分离比为15(敏感)∶1(抗性)，初步推测__________________________________________________________。
[解析] (1)单倍体育种常用的方法是花药离体培养，其发育成的个体为单倍体。(2)用γ射线照射上述幼苗，幼苗易发生基因突变，可能产生符合生产的新类型；然后用该除草剂喷洒其幼叶，个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织抗除草剂。(3)取该部分绿色组织再进行植物组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体加倍，从而获得纯合的抗该除草剂植物。(4)对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与敏感型植株杂交，如果后代全部为敏感型植株，表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状分离比为15(敏感)∶1(抗性)，表明抗性性状由两对等位基因控制，且两对基因均为隐性纯合时才表现为抗性，其他基因型表现为敏感型。
[答案] (1)单倍体 (2)使幼苗产生突变 抗该除草剂的能力 (3)数目加倍 抗性植株 (4)敏感型植株 F1个体全为敏感型植株 该抗性性状由两对等位基因共同控制，且两对基因均隐性纯合时，植株表现为抗性，其余表现为敏感型
[针对训练]
3．某科研小组利用植物染色体杂交技术，将携带R(抗倒伏基因)和A(抗虫基因)的豌豆染色质片段直接导入玉米体细胞，两种染色质片段可随机与玉米染色质融合形成杂交细胞，将杂交细胞筛选分化培育成既抗虫又抗倒伏性状的可育植株(F1)，然后从F1自交的后代寻找目标植株。其过程如下图，据图回答问题。
(1)杂交细胞发生的可遗传变异类型是________________________。杂交细胞培育成F1植株的原理是________________。杂交植物在________代首次出现性状分离，其中既抗虫又抗倒伏个体所占比例为________。
(2)植物染色体杂交育种的优点是____________________________________________________(要求写两点)。
(3)另一个科研小组利用相同技术进行了同样的育种过程，却发现F2出现了不同情况，只出现3种表现型：只抗虫不抗倒伏、只抗倒伏不抗虫、既抗虫又抗倒伏；他们推测这是R基因和A基因整合在杂交细胞染色体上的位置不同造成的，请用图示说明，用(·)在染色体上表示相关基因位置，并标上基因符号。
请设计一个简单的实验验证上述推测，并用遗传图解说明(遗传图解的基因型：染色体上有抗倒伏基因用R＋表示，没有用R－表示，染色体上有抗虫基因用A＋表示，没有用A－表示)。
解析：(1)根据题干信息“两种染色质片段可随机与玉米染色质融合形成杂交细胞”可知，杂交细胞发生的变异类型是染色体结构变异(易位)。杂交细胞培育成F1植株的原理是植物细胞的全能性，F1相当于双杂合子，则该杂交植物在F2代首次出现性状分离，其中既抗虫又抗倒伏个体(A_R_)所占比例为3/4×3/4＝9/16。(2)植物染色体杂交育种的优点：克服远缘杂交不亲和障碍；缩短育种时间；可同时导入多个目的基因；目的性强等。(3)若R(抗倒伏基因)和A(抗虫基因)导入到不同对同源染色体上，则F2代会有4种表现型，即只抗虫不抗倒伏、只抗倒伏不抗虫、既抗虫又抗倒伏、既不抗虫又不抗倒伏，可是科研小组利用相同技术进行了同样的育种过程，却发现F2出现了不同情况，只出现3种表现型，即只抗虫不抗倒伏、只抗倒伏不抗虫、既抗虫又抗倒伏，那说明R(抗倒伏基因)和A(抗虫基因)导入到一对同源染色体上，图示见答案。一般验证一个体的基因型用该个体和隐性表现型的个体杂交，即测交，故实验方案：用F1植株与野生型玉米杂交，观察并统计后代的表现型与比例，遗传图解见答案。
答案：(1)易位/染色体结构变异/染色体畸变 植物细胞的全能性 F2 9/16 (2)实现种间遗传物质的交换(克服远缘杂交不亲和障碍、克服物种间生殖隔离的障碍)；目的性强(针对性强)；可同时导入多个目的基因
(3)如图所示
实验方案：用F1植株与野生型玉米杂交，观察并统计后代的表现型与比例。
遗传图解：
考点三生物的进化
1．理清现代生物进化理论的脉络
2．现代生物进化理论中的“两两三三”
地理隔离：因地理屏障阻碍基因交流，如两个池塘中的鲤鱼生殖隔离：两物种间不能进行天然基因交流
(3)物种形成
三个环节
(4)物种形成
三种模式渐变式：经长期地理隔离、逐渐形成生殖隔离，直到形成新物种骤变式：不经历地理隔离直接形成新物种，如多倍体植物的形成
3．物种形成和生物进化的区别与联系
项目
物种形成
生物进化
标志
生殖隔离出现
种群基因频率改变
变化后的生物与原生物的关系
新物种形成，出现生殖隔离，质变
生物进化，基因频率改变，量变
二者联系
①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种；②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化
4.突变和基因重组、自然选择与隔离的关系
5．基因频率、基因型频率及相关计算
(1)基因频率的计算
①定义法：根据定义“基因频率是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比例”，则
基因频率＝×100%
②基因位置法：
若某基因在常染色体上，则
基因频率＝×100%
若某基因只出现在X染色体上，则
基因频率＝×100%
③借助基因型频率法：若基因在常染色体上，则该对等位基因中，显(或隐)性基因的频率＝显(或隐)性纯合子基因型频率＋1/2杂合子基因型频率。
(2)基因型频率：是指某种特定基因型的个体数占群体内全部个体数的比例。
基因型频率＝×100%
(3)通过基因型频率计算基因频率
①在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
②一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋1/2杂合子的频率。
③已知基因型AA或aa的频率，求A或a的频率经常用到开平方的方法。即：
A(a)基因频率＝(对于XY型性别决定的生物，雄性的伴性遗传除外)
例如，在某一个人群中，经调查得知，隐性性状者为16%，该性状不同类型的基因频率求解如下：
由于题中告知隐性性状者为16%，即基因型为aa的个体为16%，也就是aa同时出现的频率为16%，因此a的基因频率为40%，故知A的基因频率为1－40%＝60%。
(4)运用哈迪—温伯格(遗传平衡)定律，由基因频率计算基因型频率
①内容：在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有一对(A、a)时，设p代表A基因的频率，q代表a基因的频率，则：
(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1，
其中p2是AA(纯合子)基因型的频率，2pq是Aa(杂合子)基因型的频率，q2是aa(纯合子)基因型的频率。
②适用条件：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和基因型频率在一代代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。这5个条件是：种群大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变的发生；没有新基因的加入；没有自然选择。
题点(一) 考查生物的多样性和生物进化
[例1] 下列有关生物进化及生物多样性的叙述，错误的是( )
A．两个种群若存在地理隔离，则一定是两个物种
B．判断种群是否进化，即看其基因频率是否发生了变化
C．有性生殖提高了物种的变异性，有利于生物多样性的形成
D．捕食者的存在有利于增加物种的多样性
[解析] 判断两个种群是否属于同一物种，要看它们之间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，则一定是两个物种。判断种群是否发生进化，要看其基因频率是否发生了变化，若种群基因频率没有发生变化，则种群没有发生进化。有性生殖的出现，实现了基因重组，增加了生物变异的多样性，有利于生物多样性的形成。捕食者的存在有利于增加物种的多样性。
[答案] A
[针对训练]
1．下列关于生物进化的叙述，正确的是( )
A．用皮康霜治疗皮肤病，使用一段时间后，药效下降，这是由于引起皮肤病的病原体接触药物后，产生了对皮康霜药物有效成分的抗药性变异
B．海南热带野生动植物园的公狮和母虎交配，产下不育的“狮虎兽”，说明狮子和老虎存在生殖隔离
C．华南虎和东北虎的形成，是由于地理隔离导致生殖隔离的结果
D．19世纪的英国工业革命，使灰色桦尺蠖逐渐减少，黑色桦尺蠖增多，成为一个新物种
解析：选B 突变和基因重组提供生物进化的原材料，自然选择导致不能适应环境的不利变异个体被淘汰，用皮康霜治疗皮肤病，使用一段时间后，能生存的病原体是抗药的病原体；生殖隔离是指物种间不能交配或能交配但产生的后代是不可育的；华南虎和东北虎的形成，是由于地理隔离导致的，但它们没有产生生殖隔离，仍是同一物种；桦尺蠖有灰色和黑色，由于灰色桦尺蠖不适应环境，被环境淘汰了，但黑色桦尺蠖和灰色桦尺蠖仍是一个物种。
题点(二) 考查隔离与物种形成
[例2] 如图a、b、c表示自然条件有差异、存在地理隔离的3个地区。a地区物种甲某些个体迁移到b、c地区，经长期进化逐渐形成两个新物种乙、丙。下列叙述正确的是( )
A．上述过程说明地理隔离是新物种形成的标志
B．留居a地区甲种群的基因频率不再发生改变
C．甲、乙两个种群间存在生殖隔离，它们的基因库组成完全不同
D．乙、丙两个种群间不能进行基因交流，它们的基因库存在较大差异
[解析] 生殖隔离是新物种形成的标志；留居在a地区的甲种群的基因频率因为自然选择、基因突变等因素，基因频率也会发生改变；甲、乙是两个不同的物种，它们之间存在生殖隔离，两种群的基因库有较大的差异但不是完全不同的；乙、丙两种群的基因库存在较大差异，不能进行基因交流。
[答案] D
“新物种”必须具备两个条件
(1)与原物种间已形成生殖隔离(不能杂交或能杂交但后代不育)。
(2)物种必须是可育的。如三倍体无籽西瓜、骡均不可称为“物种”，因为它们均是“不育”的，而四倍体西瓜相对于二倍体西瓜则是“新物种”，因它与二倍体西瓜杂交产生的子代(三倍体西瓜)不育，意味着二者间已产生生殖隔离，故已成为另一类物种。
[针对训练]
2．如图表示某种小鼠进化过程，X、Y、Z表示物种形成的基本环节。下列叙述正确的是( )
A．X表示基因突变和染色体畸变，为进化提供原材料
B．在Y作用下，种群的基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向
C．Z为地理隔离，能阻断种群间基因交流，导致新物种产生
D．小鼠原种与小鼠新种可组成一个种群
解析：选B X表示可遗传的变异，包括基因突变、基因重组和染色体畸变，为进化提供原材料；Y表示自然选择，能使种群的基因频率发生定向改变并决定生物进化的方向；Z表示生殖隔离，标志着新物种的产生；小鼠原种与小鼠新种之间存在生殖隔离，不能产生可育后代，所以其后代不能组成一个种群。
题点(三) 考查基因频率的相关计算
[例3] 某种蛾翅膀的颜色由一对等位基因T和t决定，基因型为TT和Tt的个体翅膀颜色为褐色，基因型为tt的个体翅膀颜色为黄色。生物学家对此蛾种群进行了十年的跟踪调查，结果如图。下列相关叙述正确的是( )
A．基因型为TT个体的数量逐年增加
B．第8年时，t的基因频率为0.5
C．自然选择直接选择基因t导致其频率上升
D．黄色翅膀的蛾能适应环境的变化，数量增加
[解析] 由题图可知，黄色个体逐年增加，黄色个体的基因型是tt，TT、Tt是褐色个体，种群所占的百分比降低，说明TT、Tt表现的性状不适应环境，因此TT个体的数量会下降；第8年，褐色个体与黄色个体的百分比相等，但不能确定T、t的基因频率相等；自然选择通过作用于个体的表现型而导致基因频率发生变化，使基因t频率升高；由曲线可知，随着时间推移，黄色个体的百分比逐渐增大，说明黄色翅膀的蛾能适应环境的变化，数量增加。
[答案] D
[针对训练]
3．舞蹈症属于常染色体上的隐性遗传病，人群中每2 500人就有一个患者。一对健康的夫妇，生了一个患此病的女儿，两人离异后，女方又与另一个健康的男性再婚，这对再婚的夫妇生一个患此病的孩子的概率约为( )
A．1/25 B．1/50
C．1/102 D．1/625
解析：选C 若把舞蹈症的致病基因记作a，则女方的基因型为Aa，女方(Aa)与另一男性结婚，如果也生一个患此病的孩子，则该男性的基因型也应为Aa。根据题意，假设a的基因频率为q，则aa的基因型频率为q×q＝1/2 500，可得q＝1/50，A的基因频率p＝1－q＝49/50。杂合子Aa的基因型频率＝2pq＝2×49/50×1/50，健康男性为杂合子的概率为2/51，又考虑到双亲均为杂合子时，后代出现隐性纯合子aa的可能性是1/4，由此可得这对再婚夫妇生一个患此病的孩子的概率为2/51×1/4＝1/102。
