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第3讲　变异、育种和进化

[考纲要求]　1.基因重组及其意义(Ⅱ)。2.基因突变的特征和原因(Ⅱ)。3.染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)。4.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。5.转基因食品的安全(Ⅰ)。6.现代生物进化理论的主要内容(Ⅱ)。7.生物进化与生物多样性的形成(Ⅱ)。

考点一　生物的变异与育种

1．变异与育种的整合

2．生物可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异

(1)基因突变：具有普遍性、随机性、低频性、不定向性和多害少利性，产生新基因，是生物变异的根本来源。

(2)基因重组：包括交叉互换和自由组合，产生新的基因型，导致重组性状出现，是形成生物多样性的重要原因之一。

(3)染色体变异：包括染色体结构变异和染色体数目变异，是生物可遗传变异的重要来源。

3．生物变异在育种上的应用

[错混诊断]

1．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变(2011·江苏，22A)(　√　)

2．A基因突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因(2011·上海，8A)(　√　)

3．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化(2011·海南，19C)(　×　)

4．低温可抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极导致染色体加倍(2010·福建，3A改编)(　×　)

5．多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会(2009·广东，7D)(　×　)

6．在有丝分裂和减数分裂过程中，非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异(2011·江苏，22C)(　√　)

7．染色体组整倍性、非整倍性变化必然导致基因种类的增加(2011·海南，19AB改编)(　×　)

8．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养(2013·江苏，11D)(　√　)

9．用秋水仙素处理细胞群体，M(分裂)期细胞的比例会减少(2013·浙江，1D)(　×　)

10．三倍体西瓜植株的高度不育与减数分裂同源染色体联会行为有关(2013·安徽，4③)(　√　)

题组一　从生物变异的种类及实质进行考查

1．(2014·江苏，7)下列关于染色体变异的叙述，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

答案　D

解析　A项，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。B项，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。C项，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，并且染色体变异大多对生物体是不利的。D项，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。

2．下图表示某种生物的部分染色体发生了两种变异的示意图，图中①和②，③和④互为同源染色体，则图a、图b所示的变异(　　)

A．均为染色体结构变异

B．均使基因的数目和排列顺序发生改变

C．均使生物的性状发生改变

D．均可发生在减数分裂过程中

答案　D

解析　由图可知，图a为同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，属于基因重组，基因的数目和排列顺序未发生改变，生物的性状可能没有改变；图b是染色体结构变异，基因的数目和排列顺序均发生改变，性状也随之改变；二者均可发生在减数分裂过程中。

3．(2014·浙江，6)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

答案　A

解析　A项，突变体若为1条染色体的片段缺失所致，缺失后表现为抗性突变体，则可推测出除草剂敏感型的大豆是杂合子，缺失片段中含有显性基因，缺失后即表现了隐性基因控制的性状。B项，突变体若为1对同源染色体相同位置的片段缺失所致，则会导致控制该性状的一对基因都丢失，经诱变后不可能使基因从无到有。C项，突变体若为基因突变所致，由于基因突变具有不定向性，所以经诱变仍可能恢复为敏感型。D项，抗性基因若为敏感基因中的单个碱基对替换所致，若该碱基对不在基因的前端(对应起始密码)就能编码肽链，肽链的长短变化需要根据突变后对应的密码子是否为终止密码子来判断。

1.易位与交叉互换的区别

2.基因突变对性状的影响

题组二　从生物变异在育种上的应用进行考查

4．普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：

下列关于该实验的说法，不正确的是(　　)

A．A组和B组都利用杂交的方法，目的是一致的

B．A组F2中的矮秆抗病植株Ⅰ可以直接用于生产

C．B组育种过程中，必须用到生长素、细胞分裂素、秋水仙素等物质

D．C组育种过程中，必须用γ射线处理大量的高秆抗病植株，才有可能获得矮秆抗病植株

答案　B

解析　

育种过程中直接用于生产的品种必须是纯合子，在杂交育种过程中F2矮秆抗病植株有两种基因型，其中纯合子只占word/media/image17.gif，杂合子占word/media/image18.gif。

5．如图为普通小麦的培育过程。据图判断下列说法正确的是(　　)

A．普通小麦的单倍体中含有一个染色体组，共7条染色体

B．将配子直接培养成单倍体的过程称为单倍体育种

C．二粒小麦和普通小麦均能通过自交产生可育种子

D．染色体加倍只能通过秋水仙素处理萌发的种子实现

答案　C

解析　普通小麦是六倍体，其单倍体内含有21条染色体，每个染色体组中含有7条形状、大小不同的染色体；将配子直接培养成单倍体的过程只是单倍体育种的一个环节；二粒小麦和普通小麦细胞内均含有同源染色体，均能通过自交产生可育种子；使染色体加倍除可利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗外，还可以对其进行低温处理。

6．染色体部分缺失在育种方面也有重要作用。下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(双选)(　　)

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word/media/image21.gif

D．粉红棉M自交产生白色棉N的概率为word/media/image22.gif

答案　CD

解析　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bb的概率为word/media/image21.gif。

单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程，将配子离体培养只是单倍体育种的一个环节。后代是否可育关键要看体细胞中是否含有同源染色体，有则可育，无则不可育。单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同，两种育种方法都出现了染色体加倍的情况，单倍体育种的操作对象是花药，通过花药离体培养和秋水仙素处理，得到的植株是纯合子；多倍体育种的操作对象是萌发的种子或幼苗。

题组三　从细胞分裂异常引起的变异进行考查

7．某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲。减数分裂时异常染色体的联会如图乙，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是(双选)(　　)

A．图甲所示的变异属于染色体结构变异

B．观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞

C．如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有8种

D．该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代

答案　AD

解析　图甲所示的变异属于染色体结构变异；观察异常染色体可选择有丝分裂的中期或减数分裂的联会或四分体时期；在不考虑其他染色体的情况下，理论上该男子产生的精子类型有6种，即仅具有异常染色体、同时具有14号和21号染色体、同时具有异常染色体和14号染色体、仅具有21号染色体、同时具有异常染色体和21号染色体、仅具有14号染色体；该男子的14号和21号染色体在一起的精子与正常女子的卵细胞结合能生育染色体组成正常的后代。

8．牙鲆生长快、个体大，且肉嫩、味美、营养价值高，已成为海水养殖中有重要经济价值的大型鱼类，而且雌性个体的生长速度比雄性明显快，下面是利用卵细胞培育二倍体牙鲆示意图。其原理是经紫外线辐射处理过的精子入卵后不能与卵细胞核融合，只激活卵母细胞完成减数分裂，后代的遗传物质全部来自卵细胞。关键步骤包括：①精子染色体的失活处理；②卵细胞染色体二倍体化等。下列叙述不正确的是(　　)

A．图中方法一获得的子代是纯合二倍体，原因是低温抑制了纺锤体的形成

B．方法二中的杂合二倍体，是同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换所致

C．如果图中③在正常温度等条件下发育为雄性，则牙鲆的性别决定方式为ZW型

D．经紫外线辐射处理的精子失活，属于染色体变异，不经过②过程处理将得到单倍体牙鲆

答案　D

解析　由于低温抑制第一次卵裂，DNA复制后，纺锤体的形成受到抑制，导致细胞不能分裂，因为方法一导致细胞核中基因相同，是纯合二倍体。减Ⅰ时期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，而导致同一染色体上的两条姐妹染色单体中可能会含有等位基因，因此方法二低温抑制极体排出，会获得杂合二倍体。③来自卵细胞或次级卵母细胞，由于细胞中的染色体为姐妹染色单体分离后所形成的，细胞中含有的是两条同型的性染色体，根据性别决定方式，若③发育为雄性则为ZW型。经紫外线辐射处理的精子失活，不一定属于染色体变异，不经过②过程处理可得到单倍体牙鲆。

本题的解题关键首先在于依据基础知识正确完成图文转换。如低温抑制第一次卵裂，如何得到纯合二倍体，低温抑制极体排出，如何得到杂合二倍体；其次在于熟记可遗传变异的种类、诱变机理及适用范围。

题组四　从生物变异的类型探究进行命题

9．(2014·山东，28节选)果蝇的灰体(E)对黑檀体(e)为显性，灰体纯合果蝇与黑檀体果蝇杂交，在后代群体中出现了一只黑檀体果蝇。出现该黑檀体果蝇的原因可能是亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。现有基因型为EE、Ee和ee的果蝇可供选择，请完成下列实验步骤及结果预测，以探究其原因。(注：一对同源染色体都缺失相同片段时胚胎致死；各型配子活力相同)

实验步骤：①用该黑檀体果蝇与基因型为________的果蝇杂交，获得F1；

②F1自由交配，观察、统计F2表现型及比例。

结果预测：Ⅰ.如果F2表现型及比例为______________，则为基因突变；

Ⅱ.如果F2表现型及比例为______________，则为染色体片段缺失。

答案　答案一：①EE　②Ⅰ.灰体∶黑檀体＝3∶1　Ⅱ.灰体∶黑檀体＝4∶1　答案二：①Ee　②Ⅰ.灰体∶黑檀体＝7∶9　Ⅱ.灰体∶黑檀体 ＝7∶8

解析　分析题中信息可推知后代群体中这只黑檀体果蝇的基因型为ee(基因突变)或_e(染色体片段缺失)，由于选择隐性个体ee进行杂交实验，后代无性状分离，无法判断该个体的基因型，所以应选择基因型为EE或Ee的个体与变异个体进行杂交，而选择Ee个体进行杂交后代配子种类多，计算繁琐，最好选择基因型为EE的个体与变异个体杂交。

方法一：选择基因型为EE的个体与变异个体进行杂交，过程如下：

Ⅰ.若为基因突变，则：

Ⅱ.若为染色体片段缺失，则：

计算方法提示：可采用配子法。

F1的雌雄配子均为word/media/image28.gif

雌雄配子结合情况有EE＝word/media/image22.gif×word/media/image22.gif＝word/media/image21.gif

ee＝word/media/image21.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image29.gif

__＝word/media/image21.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image29.gif

Ee＝2×word/media/image22.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image21.gif

_E＝2×word/media/image22.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image21.gif

_e＝2×word/media/image21.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image30.gif

方法二：选择基因型为Ee的个体与变异个体进行杂交，过程如下：

Ⅰ.若为基因突变，则：

计算方法提示：可采用配子法。

F1的雌雄配子均为word/media/image32.gif

雌雄配子结合情况有EE＝word/media/image21.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image29.gif

ee＝word/media/image33.gif×word/media/image33.gif＝word/media/image34.gif

Ee＝2×word/media/image33.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image35.gif

Ⅱ.若为染色体片段缺失，则：

计算方法提示：可采用配子法。

F1的雌雄配子均为word/media/image37.gif

雌雄配子结合情况有EE＝word/media/image21.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image29.gif

ee＝word/media/image22.gif×word/media/image22.gif＝word/media/image21.gif

__＝word/media/image21.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image29.gif

Ee＝2×word/media/image22.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image21.gif

_E＝2×word/media/image21.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image30.gif

_e＝2×word/media/image22.gif×word/media/image21.gif＝word/media/image21.gif

　利用递推法准确解答遗传实验结果预测题

此类题目多为探究性实验，实验结果可能有多种。实验结论比较容易写出，但一般很难直接写出实验结果。若实验结论已给出，可以从所给实验结论入手，逆推可能的实验结果。在没有给出实验结论时，应注意思路上是先设想可能的结论，然后逆推实验结果，但在书写答案时仍应把结果写在前，结论写在后，不能把结论写在前，结果写在后。

考点二　生物进化与物种形成

1．现代生物进化理论图解

2．物种形成的方式

(1)渐变式物种形成：

(2)爆发式物种形成

(3)人工创造新物种：通过植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。

[错混诊断]

1．外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向(2012·江苏，5C)(　√　)

2．大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向(2013·四川，5改编)(　×　)

3.如图为四个物种的进化关系树(图中百分数表示各物种与人类的DNA相似度)。DNA碱基进化速率按1%/百万年计算，大猩猩和人类的亲缘关系，与大猩猩和非洲猴的亲缘关系的远近相同(2013·江苏，12改编)(　×　)

4．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境(2010·大纲全国Ⅰ，4C)(　√　)

5．物种的形成可以不经过隔离(2010·山东，2A)(　×　)

6．自然选择决定了生物变异和进化的方向(2011·江苏，6A)(　×　)

7．生物进化过程的实质在于有利变异的保存(2010·山东，2B)(　×　)

8．人工培育的新物种只能生活在人工环境中(2010·江苏，12A)(　×　)

9．生物进化时基因频率总是变化的(2008·山东，5B)(　√　)

题组一　利用现代生物进化理论解释问题

1．(2014·江苏，8)某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验，结果显示70%的致病菌具有耐药性。下列有关叙述正确的是(　　)

A．孕妇食用了残留抗生素的食品，导致其体内大多数细菌突变

B．即使孕妇和新生儿未接触过抗生素，感染的细菌也有可能是耐药菌

C．新生儿体内缺少免疫球蛋白，增加了致病菌的耐药性

D．新生儿出生时没有及时接种疫苗，导致耐药菌形成

答案　B

解析　A项，抗生素不能诱导细菌发生突变，而是对具有不同耐药性的细菌进行选择。B项，细菌本身就存在耐药性的与非耐药性的两种类型，所以即使新生儿未接触过抗生素，新生儿感染的细菌也可能存在耐药性的类型。C项，新生儿体内缺少免疫球蛋白，将会导致体内的致病菌数量增加，但不会增加其耐药性，耐药性的增加是药物对致病菌进行选择的结果。D项，新生儿出生时没有及时接种疫苗，不能对该类细菌产生免疫力，将导致致病菌在体内繁殖。

2．(2014·北京，4)为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致兔种群数量大幅下降，兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出(　　)

A．病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用

B．毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系

C．中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致

D．蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用

答案　C

解析　A项，病毒感染对兔种群的抗性进行选择，抗性较强的个体保留下来，抗性弱的个体被淘汰；B项，若病毒毒性过强，兔被感染后会死亡，种群数量急剧减少，则病毒也失去了宿主，不利于维持病毒与兔的寄生关系；C项，兔病毒对兔具有选择作用，抗病毒能力强的兔数量增多，低毒性病毒被兔体内的免疫物质杀死，中毒性病毒比例升高，因此中毒性病毒比例升高是兔抗性增强的结果；D项，兔病毒主要由蚊子传播，故蚊子在兔和病毒的共同进化中发挥了作用。

1.不要错误地认为细菌抗药性的产生是抗生素的诱导作用。

2．不要错误地认为病毒与野兔之间只存在单向选择。

3．不要错误的认为共同进化只发生在生物与生物之间。

题组二　从生物进化与物种形成进行综合考查

3．(2014·四川，5)油菜物种甲(2n＝20)与乙(2n＝16)通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是(　　)

A．秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍

B．幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体

C．丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向

D．形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种

答案　B

解析　A项，在有丝分裂过程中，秋水仙素的作用是在分裂前期抑制纺锤体的形成，从而达到使染色体数目加倍的目的。B项，油菜物种甲、乙杂交，子代丙是异源二倍体，其染色体数为10＋8＝18，用秋水仙素处理其顶芽后，发育成的幼苗丁中部分细胞染色体加倍为36条，该类细胞在有丝分裂后期可观察到72条染色体，其他时期可观察到36条染色体。C项，决定生物进化方向的是自然选择，不是丙到丁发生的染色体变化(染色体变异)。D项，虽然形成戊的过程没有经过地理隔离，但是其体细胞中染色体组成为物种甲(2n＝20)＋物种乙(2n＝16)，为异源四倍体，与二倍体物种甲、二倍体物种乙都存在生殖隔离，因而戊是新物种。

4．某小岛上有两种蜥蜴，一种脚趾是分趾性状(游泳能力弱)，由显性基因W表示；另一种脚趾是联趾性状(游泳能力强)，由隐性基因w控制。下图显示了自然选择导致蜥蜴基因库变化的过程，对该过程的叙述正确的是(双选)(　　)

A．基因频率的改变标志着生物发生了进化

B．当蜥蜴数量增加，超过小岛环境容纳量时，将会发生图示基因库的改变

C．当基因库中W下降到10%时，两种蜥蜴将会发生生殖隔离，形成两个新物种

D．蜥蜴中所有基因W与基因w共同构成了蜥蜴的基因库

答案　AB

解析　基因频率的改变标志着生物发生了进化，A正确；当蜥蜴数量超过小岛环境容纳量时，剧烈的种内斗争使适宜环境的基因频率上升，不适宜环境的基因频率下降，从而发生图示基因库的改变，B正确；基因库中W的基因频率下降到10%，表示生物进化了，但并不能成为两种蜥蜴将会发生生殖隔离的依据，C错误；蜥蜴的基因库不但包括基因W与基因w，还包括蜥蜴的其他基因，D错误。

　隔离、物种形成与进化的关系

(1)生物进化≠物种的形成

①生物进化的实质是种群基因频率的改变，物种形成的标志是生殖隔离的产生。

②生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成要经过生物进化，即生物进化是物种形成的基础。

(2)物种形成与隔离的关系：物种的形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。

题组三　基因频率与基因型频率的相关计算

5．将某生物种群分成两组，分别迁移到相差悬殊的两个区域A和B中，若干年后进行抽样调查。调查结果显示：A区域中基因型频率分别为SS＝80%，Ss＝18%，ss＝2%；B区域中基因型频率分别为SS＝2%，Ss＝8%，ss＝90%。下列基因频率结果错误的是(　　)

A．A地S基因的频率为89%

B．A地s基因的频率为11%

C．B地S基因的频率为6%

D．B地s基因的频率为89%

答案　D

解析　由题给数据可知A种群内S的基因频率＝(80×2＋18)÷(100×2)×100%＝89%，s的基因频率＝1－89%＝11%，而B种群内S的基因频率＝(2×2＋8)÷(100×2)×100%＝6%，而s的基因频率＝1－6%＝94%。

6．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. word/media/image45.gif B. word/media/image46.gif

C. word/media/image47.gif D. word/media/image48.gif

答案　C

解析　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＝word/media/image49.gif，可得q＝word/media/image46.gif，A的基因频率p＝1－q＝word/media/image50.gif。杂合子Aa的基因型频率＝2pq＝2×word/media/image50.gif×word/media/image46.gif，又考虑到双亲均为杂合子，后代出现隐性纯合子aa的可能性是word/media/image21.gif，由此可得这对再婚夫妇生一患此病孩子的概率为2×word/media/image50.gif×word/media/image46.gif×word/media/image21.gif≈word/media/image47.gif。

7．(2014·山东，28节选)果蝇的灰体(E)对黑檀体(e)为显性。在没有迁入迁出、突变和选择等条件下，一个由纯合果蝇组成的大种群个体间自由交配得到F1，F1中灰体果蝇8 400只，黑檀体果蝇1 600只。F1中e的基因频率为________，Ee的基因型频率为________。亲代群体中灰体果蝇的百分比为________。

答案　40%　48%　60%

解析　题干给出的条件符合遗传平衡定律，根据F1中黑檀体果蝇ee所占的比例1 600/(1 600＋8 400)＝16%，可以推出e的基因频率为40%，所以E的基因频率为60%，F1中Ee的基因型频率为2×40%×60%＝48%。由于理想条件下不发生基因频率的改变，故亲本E和e的基因频率与F1相同，从题目中可获取信息“亲本都是纯合子，只有EE和ee个体”，假设亲代有100个个体，其中EE有x个，根据基因频率的计算公式，E基因的频率＝2x/200＝60%，得x＝60，所以亲代群体中灰体果蝇的百分比为60%。

　基因频率和基因型频率的计算方法

(1)定义法

基因频率＝word/media/image51.gif×100%。

(2)基因位置法

①若某基因在常染色体上，则

基因频率＝word/media/image52.gif×100%。

②若某基因只出现在X染色体上，则

基因频率＝word/media/image53.gif×100%。

(3)通过基因型频率计算

若已知AA、Aa、aa的频率，求A(a)的基因频率，则

A%＝AA%＋word/media/image22.gif×Aa%；a%＝aa%＋word/media/image22.gif×Aa%。

(4)运用哈迪—温伯格平衡定律，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(Aa)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)的基因型频率，2pq是Aa(杂合子)的基因型频率，q2是aa(纯合子)的基因型频率。

②适用条件：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下五个条件的情况下，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着动态平衡的。这五个条件是：种群足够大；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。

专题突破练

1．下列与遗传变异相关的叙述，不正确的是(　　)

A．一个基因型为AaBb(位于两对染色体上)的精原细胞可形成两种精子

B．染色体之间交换部分片段属于染色体结构变异

C．男性色盲的色盲基因可通过其女儿传给其外孙

D．染色体结构的改变会使染色体上的基因数目或排列顺序发生改变

答案　B

解析　一个基因型为AaBb(位于两对染色体上)的精原细胞经过减数分裂，产生4个精子，但4个精子两两相同，即只能形成两种类型的精子，A正确。根据交换片段的两条染色体间的关系进行判断：若是同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换则属于基因重组，若是非同源染色体之间交换部分片段则属于染色体结构变异，B错误。男性色盲的色盲基因只可传给其女儿，而女儿接受的色盲基因可传给她的儿子，即男性色盲的外孙，C正确。染色体结构的改变会使染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，D正确。

2．(2014·中山模拟)某植物高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(T)对易感锈病(t)为显性，两对基因位于两对同源染色体上。下列对DdTt和Ddtt杂交后代的预测中，错误的是(双选)(　　)

A．由于等位基因分离，后代可出现矮秆类型

B．由于基因重组，后代可出现矮秆抗锈病类型

C．由于基因突变，后代可出现DDdTt类型

D．由于自然选择，后代的T基因频率可能下降

答案　CD

解析　由“某植物高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(T)对易感锈病(t)为显性，两对基因位于两对同源染色体上”，分析高秆与矮秆这对性状可知Dd×Dd→3D_高秆、1dd矮秆，是等位基因分离导致，A正确。DdTt×Ddtt→D_Tt、D_tt、ddTt、ddtt，后代出现矮秆抗锈病是基因重组的结果，B正确。后代可出现DDdTt类型是染色体变异导致的，C错误。抗锈病植株在相应病原体的选择下，存活下来的几率大，可使后代的T基因频率上升，D错误。

3．(2014·江苏，13)下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是(　　)

A．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株

B．X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异

C．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程

D．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高

答案　D

解析　A项，图示育种过程为诱变育种，因未进行酶活性检测等，故该过程获得的高产菌株不一定符合生产要求。B项，X射线等物理因素既可以引起基因突变，也可能导致染色体变异。C项，筛选高产菌株的过程是定向选择符合人类特定需求的菌株的过程，属于人工选择。D项，人工诱变的突变率高于自发突变，但不一定每轮诱变都是与高产相关的基因发生突变。

4．褐鼠的不同基因型对灭鼠强药物的抗性及对维生素E的依赖性(即需要从外界环境中获取维生素E才能维持正常生命活动)的表现型如下表。若对维生素E含量不足环境中的褐鼠种群长期连续使用灭鼠强进行处理，则该褐鼠种群中(　　)

A.基因t的频率最终下降至0

B．抗性个体TT∶Tt＝1∶1

C．Tt基因型频率会接近100%

D．基因库会发生显著变化

答案　C

解析　维生素E含量不足环境中TT、Tt、tt三种基因型褐鼠的生活能力逐渐增强，长期连续使用灭鼠强进行处理，tt褐鼠会被大量消灭，Tt个体较多地存活下来。基因t的频率不会下降至0，A错误；TT个体被大量淘汰，B错误；Tt基因型频率会接近100%，C正确；该种群基因库不会发生显著变化，D错误。

5．(2014·新课标Ⅰ，32) 现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒状)品种，已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。

回答下列问题：

(1)在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有____________优良性状的新品种。

(2)杂交育种前，为了确定F2代的种植规模，需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是____________________________________

________________________________________________________________________。

(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验，请简要写出该测交实验的过程。

答案　(1)抗病矮秆　(2)高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；控制这两对相对性状的基因位于非同源染色体上　(3)将纯合的抗病高秆植株与感病矮秆植株杂交，产生F1，让F1与感病矮秆植株杂交。

解析　(1)杂交育种能将两个或多个品种的优良性状通过杂交集中在一起，抗病与矮秆(抗倒伏)为优良性状。(2)杂交育种依据的原理是基因重组，控制两对相对性状的基因位于非同源染色体上，遵循基因的自由组合定律，每对基因单独考虑时符合分离定律。(3)测交是指用F1和隐性纯合子杂交，故应先用纯合的抗病高秆植株与感病矮秆植株杂交得到F1，然后再进行测交实验。

6．某雌雄异株植物为XY型性别决定，该植物花色(红、紫、白)由两对独立遗传的基因控制，其中A、a基因位于常染色体上。A、B基因共存时植株开紫花；仅有A基因而没有B基因时植株开红花；没有A基因时，不管有无B基因植株都开白花。现有两个亲本杂交，其中雄紫花为纯合子，结果如图：

(1)等位基因B、b位于________染色体上，判断的依据是

________________________________________________________________________。

(2)研究者用射线照射亲本雄紫花的花粉并授于亲本雌红花的个体上，发现在F1代雄花中出现了1株白花。镜检表明，其原因是射线照射导致一条染色体上载有基因A的区段缺失。由此可推知亲本中雌红花植株的基因型为________________，F1雄白花植株的基因型为________________。

(3)镜检时最好选择F1代雄白花植株正在进行减数分裂的细胞观察和比较染色体，原因是________________________________________________________________________。

(4)用杂交方法也能验证上述变异类型，原理是：虽然一条染色体区段缺失不影响个体生存，但是当两条染色体均缺失相同区段时则有致死效应。当杂交后代出现致死效应时，就会表现出特殊的性状比例。请完善下面的验证实验。

实验步骤：①选F1雄白花植株与纯合的雌红花植株杂交，得到种子(F2代)；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

结果分析：F3代植株中红花∶白花为________________时，即可验证上述变异类型。

答案　(1)X　子代性状与性别相关联　(2)AaXbXb　aXbY　(3)减数分裂同源染色体联会时，便于比较二者的异同　(4)答案一：实验步骤：②种植F2，F2代雌雄植株杂交，得到种子(F3代)　③种植F3，观察统计F3代植株花的颜色比例　结果分析：4∶1　答案二：实验步骤：②F2代雌植株与F1雄白花植株杂交，得到种子(F3代)

③种植并统计F3代植株花的颜色比例　结果分析：4∶3

解析　(1)纯合雄紫花与雌白花杂交，子代中雄的全是红花，雌的全是紫花，与性别有关，B、b基因位于X染色体上，是伴性遗传。

(2)研究者用射线照射亲本雄紫花的花粉并授于亲本雌红花的个体上，发现在F1代雄花中出现了1株白花。镜检表明，其原因是射线照射导致一条染色体上载有基因A的区段缺失，雌红花没有B基因，XbXb，因为开红花，所以含有A基因，基因型是A_XbXb，射线照射导致一条染色体上载有基因A的区段缺失，即表现出了白花性状，所以亲本中雌红花植株的基因型为AaXbXb，F1雄白花的基因型是aXbY。

(3)减数分裂过程中会产生联会现象，由于这只白花染色体中缺失A片段，在联会过程中，会产生明显的变化，便于比较异同。

(4)选F1雄白花植株与纯合的雌红花植株杂交，得到种子(F2代)；种植F2，F2代雌雄植株杂交，得到种子(F3代)；种植F3，观察统计F3代植株花的颜色比例；结果分析。

7．(2014·安徽，31)香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。

(1)香稻品种甲的香味性状受隐性基因(a)控制，其香味性状的表现是因为_________________

____________，导致香味物质积累。

(2)水稻香味性状与抗病性状独立遗传。抗病(B)对感病(b)为显性。为选育抗病香稻新品种，进行了一系列杂交实验。其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是______________。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为________。

(3)用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在F1中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出两种合理的解释：①____________________________________；

②________________________________________________________________________。

(4)单倍体育种可缩短育种年限。离体培养的花粉经脱分化形成________________，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需的____________。若要获得二倍体植株，应在________时期用秋水仙素进行诱导处理。

答案　(1)a基因纯合，参与香味物质代谢的某种酶缺失

(2)Aabb、AaBb　word/media/image57.gif　(3)某一雌配子形成时，A基因突变为a基因　某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失　(4)愈伤组织　全部遗传信息　幼苗

解析　(1)根据题意分析，a基因控制香味性状的出现，说明a基因纯合时，参与香味物质代谢的某种酶缺失，导致香味物质不能转化为其他物质，从而使香味物质积累。

(2)据图中杂交结果分析，无香味∶有香味＝3∶1，抗病∶感病＝1∶1，可知亲本的基因型为Aabb(无香味感病)、AaBb(无香味抗病)，则F1基因型为word/media/image30.gifAABb、word/media/image30.gifAAbb、word/media/image21.gifAaBb、word/media/image21.gifAabb、word/media/image30.gifaaBb、word/media/image30.gifaabb，其中只有AaBb、aaBb的植株自交才能获得能稳定遗传的有香味抗病植株(aaBB)，有香味抗病植株(aaBB)占F2的比例为word/media/image21.gif×word/media/image21.gif×word/media/image21.gif＋word/media/image30.gif×1×word/media/image21.gif＝3/64。

(3)纯合无香味植株基因型为AA，香稻品种甲的基因型为aa，正常情况下两者杂交后代基因型为Aa，表现为无香味，但子代出现了有香味的植株，可能是由于某一雌配子形成时，A基因突变为a基因，在子代中出现了基因型为aa的植株；或者某一雌配子形成时，含A基因的染色体片段缺失，子代由于只含基因a而出现香味性状。

(4)植物组织培养过程中，离体细胞在培养基中先脱分化形成愈伤组织，再通过再分化形成根或芽等，最终形成完整植株。单倍体育种中，花粉细胞能够表现出全能性是因为花粉细胞中含有该种植物的全部遗传信息。花药离体培养获得的是单倍体植株，对单倍体幼苗用秋水仙素处理可使幼苗细胞中染色体数目加倍，最终发育为正常的二倍体植株。

8．球茎紫堇的有性生殖为兼性自花受粉，即若开花期遇到持续阴雨，只进行自花、闭花受粉；若天气晴朗，则可借助蜜蜂等昆虫进行传粉。控制球茎紫堇的花色与花梗长度的等位基因独立遗传，相关表现型及基因型如表所示。

现将相同数量的紫花短梗(AAbb)和黄花长梗(AaBB)球茎紫堇间行种植，请回答：

(1)若开花期连续阴雨，黄花长梗(AaBB)植物上收获种子的基因型有________种，所控制对应性状的表现型为__________________________。若开花期内短暂阴雨后，天气晴朗，则紫花短梗植株上所收获种子的基因型为________________________________。

(2)研究发现，基因型aaBB个体因缺乏某种酶而表现白花性状，则说明基因A控制性状的方式是________________________。如果基因a与A的转录产物之间只有一个密码子的碱基序列不同，则翻译至mRNA的该点时发生的变化可能是：编码的氨基酸________________，或者是________________。

(3)紫堇花瓣的单瓣与重瓣是由一对等位基因(E、e)控制的相对性状。自然界中紫堇大多为单瓣花，偶见重瓣花。人们发现所有的重瓣紫堇都不育(雌、雄蕊发育不完善)，某些单瓣自交后代总是产生大约50%的重瓣花。研究发现，造成上述实验现象的根本原因是等位基因(E、e)所在染色体发生部分缺失，而染色体缺失的花粉致死所致。

①根据实验结果可知，紫堇的单瓣花为__________性状，F1单瓣花的基因型为________。

②下图为F1单瓣紫堇花粉母细胞中等位基因(E、e)所在染色体联会示意图，请在染色体上标出相应基因。

③为探究“染色体缺失的花粉致死”这一结论的真实性，某研究小组设计了以下实验方案：

F1单瓣紫堇―→花药word/media/image59.gif单倍体幼苗word/media/image60.gifF2单瓣紫堇

图示方案获得F2的育种方式称为____________。该过程需要经过a________________、b________________后得到F2，最后观察并统计F2的花瓣性状表现。

预期结果和结论：

若________________________，则上述结论是真实的；

若________________________，则上述结论是不存在的。

答案　(1)3　紫花长梗、黄花长梗、白花长梗　AAbb、AABb、AaBb

(2)通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状　种类改变　翻译终止(或肽链合成终止)

(3)①显性　Ee　②见下图

③单倍体育种　花药离体培养　秋水仙素诱导　F2花瓣只有重瓣花　F2花瓣有单花瓣和重花瓣

解析　开花期连续阴雨，黄花长梗(AaBB)植物只进行自花、闭花受粉，即自交，则后代基因型为AABB、AaBB、aaBB共三种，其性状分别为紫花长梗、黄花长梗、白花长梗；“开花期遇到持续降雨，只进行自花、闭花受粉；天气晴朗，可借助蜜蜂等昆虫进行传粉”知“开花期内短暂阴雨后，天气晴朗”时紫花短梗植株(AAbb)既存在自交又存在与黄花长梗(AaBB)杂交，其后代的基因型为：自交后代基因型：AAbb，杂交后代基因型：AaBb、AABb，则紫花短梗植株上所收获种子的基因型为AAbb、AaBb、AABb。

(2)基因对性状的控制有条途径：一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，二是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。由“基因型aaBB个体因缺乏某种酶而表现白花性状”知是途径一。由“基因a与A的转录产物之间只一密码子的碱基序列不同”知翻译至mRNA的该点时发生的变化可能是：编码的氨基酸种类改变或者翻译终止。

(3)①由“单瓣植株自交后代总是产生大约50%的重瓣花”知单瓣花为显性性状，重瓣花为隐性性状。③该图示的育种方法为单倍体育种，该过程需要经过花药离体培养和秋水仙素处理。

2015届人教版生物高考二轮复习专题四 第3讲 变异、育种和进化（精品解析）