高考生物大二輪專題復(fù)習(xí)與增分策略 專題9 生物的變異、育種與進(jìn)化
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專題9 生物的變異、育種與進(jìn)化 [重溫考綱要求] 1.基因重組及其意義(Ⅱ)。2.基因突變的特征和原因(Ⅱ)。3.染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異(Ⅰ)。4.生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ)。5.轉(zhuǎn)基因食品的安全(Ⅰ)。6.現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容(Ⅱ)。7.生物進(jìn)化與生物多樣性的形成(Ⅱ)。 1.有關(guān)生物變異的正誤判斷 (1)A基因突變?yōu)閍基因，a基因還可能再突變?yōu)锳基因( √ ) (2)染色體片段的缺失和重復(fù)必然導(dǎo)致基因種類的變化( ) (3)低溫可抑制染色體著絲點(diǎn)分裂，使子染色體不能分別移向兩極導(dǎo)致染色體加倍( ) (4)多倍體形成過程增加了非同源染色體重組的機(jī)會(huì)( ) (5)在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中，非同源染色體之間交換一部分片段，導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異( √ ) 2.有關(guān)生物育種的正誤判斷 (1)抗病植株連續(xù)自交若干代，純合抗病植株的比例逐代降低( ) (2)某種極具觀賞價(jià)值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可采用幼葉、莖尖等部位的組織進(jìn)行組織培養(yǎng)( √ ) (3)用秋水仙素處理細(xì)胞群體，M(分裂)期細(xì)胞的比例會(huì)減少( ) (4)三倍體西瓜植株的高度不育與減數(shù)分裂同源染色體聯(lián)會(huì)行為有關(guān)( √ ) 3.有關(guān)生物進(jìn)化的正誤判斷 (1)長舌蝠為長筒花的唯一傳粉者，兩者相互適應(yīng)，共同(協(xié)同)進(jìn)化( √ ) (2)生殖隔離是物種朝不同方向發(fā)展的決定性因素( ) (3)生物的種間競爭是一種選擇過程( √ ) (4)自然選擇決定了生物變異和進(jìn)化的方向( ) (5)外來物種入侵能改變生物進(jìn)化的速度和方向( √ ) (6)一般來說，頻率高的基因所控制的性狀更適應(yīng)環(huán)境( √ ) (7)物種的形成可以不經(jīng)過隔離( ) (8)生物進(jìn)化過程的實(shí)質(zhì)在于有利變異的保存( ) (9)人工培育的新物種只能生活在人工環(huán)境中( ) 一、“千變?nèi)f化”的生物變異 1.(2015海南，19)關(guān)于等位基因B和b發(fā)生突變的敘述，錯(cuò)誤的是( ) A.等位基因B和b都可以突變成為不同的等位基因 B.X射線的照射不會(huì)影響基因B和基因b的突變率 C.基因B中的堿基對G－C被堿基對A－T替換可導(dǎo)致基因突變 D.在基因b的ATGCC序列中插入堿基C可導(dǎo)致基因b的突變 答案 B 解析 根據(jù)基因突變的不定向性，突變可以產(chǎn)生多種等位基因，A正確；X射線屬于物理誘變因素，可以提高基因突變率，B錯(cuò)誤；基因突變包括堿基對的替換、增添和缺失三種情況，C選項(xiàng)屬于替換，D選項(xiàng)屬于增添，C、D正確。 2.(2015全國Ⅱ，6)下列關(guān)于人類貓叫綜合征的敘述，正確的是( ) A.該病是由于特定的染色體片段缺失造成的 B.該病是由于特定染色體的數(shù)目增加造成的 C.該病是由于染色體組數(shù)目成倍增加造成的 D.該病是由于染色體中增加某一片段引起的 答案 A 解析 人類貓叫綜合征是人的第5號染色體部分缺失引起的，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 3.(2016全國丙，32)基因突變和染色體變異是真核生物可遺傳變異的兩種來源。回答下列問題： (1)基因突變和染色體變異所涉及到的堿基對的數(shù)目不同，前者所涉及的數(shù)目比后者_(dá)_____。 (2)在染色體數(shù)目變異中，既可發(fā)生以染色體組為單位的變異，也可發(fā)生以_________為單位的變異。 (3)基因突變既可由顯性基因突變?yōu)殡[性基因(隱性突變)，也可由隱性基因突變?yōu)轱@性基因(顯性突變)。若某種自花受粉植物的AA和aa植株分別發(fā)生隱性突變和顯性突變，且在子一代中都得到了基因型為Aa的個(gè)體，則最早在子______________代中能觀察到該顯性突變的性狀；最早在子______________代中能觀察到該隱性突變的性狀；最早在子______________代中能分離得到顯性突變純合子；最早在子______________代中能分離得到隱性突變純合子。 答案 (1)少 (2)染色體 (3)一 二 三 二 解析 (1)基因突變是指DNA分子中發(fā)生的堿基對的替換、增添或缺失，而染色體變異往往會(huì)改變基因的數(shù)目和排列順序，所以與基因突變相比，后者所涉及的堿基對數(shù)目更多。(2)在染色體數(shù)目變異中，既可發(fā)生以染色體組為單位的變異，也可發(fā)生以個(gè)別染色體為單位的變異。(3)AA植株發(fā)生隱性突變后基因型變?yōu)锳a，而aa植株發(fā)生顯性突變后基因型也變?yōu)锳a，該種植物自花受粉，所以不論是顯性突變還是隱性突變，子一代為Aa時(shí)在子二代中的基因型都有AA、Aa和aa三種，故最早可在子一代觀察到該顯性突變的性狀(A_)；最早在子二代中觀察到該隱性突變的性狀(aa)；顯性純合子和隱性純合子均出現(xiàn)于子二代，且隱性純合子一旦出現(xiàn)，即可確認(rèn)為純合，從而可直接分離出來，而顯性純合子的分離，卻需再令其自交一代至子三代，若不發(fā)生性狀分離方可認(rèn)定為純合子，進(jìn)而分離出來。 悟規(guī)律 各種變異的基本概念與特征、各種變異的圖形分析與判斷、區(qū)分各種變異的雜交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析等是考查的核心。 1.突破生物變異的4大問題 (1)關(guān)于“互換”問題：同源染色體上非姐妹染色單體之間的交叉互換，屬于基因重組，參與互換的基因?yàn)榈任换颍环峭慈旧w之間的互換，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位，參與互換的基因?yàn)榉堑任换颉? (2)關(guān)于“缺失”問題：DNA分子上若干“基因”的缺失屬于染色體變異；基因內(nèi)部若干“堿基對”的缺失屬于基因突變。 (3)關(guān)于變異的水平問題 ①基因突變、基因重組屬于分子水平的變化，光學(xué)顯微鏡下觀察不到。 ②染色體變異是細(xì)胞水平的變異，涉及染色體的“某片段”的改變，這一片段可能含有若干個(gè)基因，在光學(xué)顯微鏡下可以觀察到，故常用分生組織制片觀察的方法確認(rèn)是否發(fā)生了染色體變異。 (4)涉及基因“質(zhì)”和“量”的變化問題 ①基因突變——改變基因的質(zhì)(基因結(jié)構(gòu)改變，成為新基因)，不改變基因的量。 ②基因重組——不改變基因的質(zhì)，也不改變基因的量，但改變基因間的組合搭配方式及改變基因型(注：轉(zhuǎn)基因技術(shù)可改變基因的量)。 ③染色體變異——不改變基因的質(zhì)，但會(huì)改變基因的量或改變基因的排列順序。 2.“兩看”法界定二倍體、多倍體、單倍體 題型一 由細(xì)胞分裂圖判斷變異類型 1.在細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)了甲、乙2種變異，甲圖中英文字母表示染色體片段。下列有關(guān)敘述正確的是( ) ①甲圖中發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異，增加了生物變異的多樣性?、谝覉D中出現(xiàn)的這種變異屬于染色體變異?、奂?、乙兩圖中的變化只會(huì)出現(xiàn)在有絲分裂中?、芗住⒁覂蓤D中的變異類型都可以用顯微鏡觀察檢驗(yàn) A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ 答案 C 解析 甲圖中發(fā)生的是染色體變異，屬于染色體中某一片段位置顛倒，屬于染色體結(jié)構(gòu)的變異；乙圖中在著絲點(diǎn)分裂時(shí)，兩條姐妹染色單體移向了同一極，使子細(xì)胞中染色體數(shù)目多或少了一條，也屬于染色體數(shù)目變異。染色體變異可以用顯微鏡觀察到。甲圖可出現(xiàn)在減數(shù)分裂中，也可出現(xiàn)在有絲分裂中，故③錯(cuò)誤，因此選C。 2.如圖是某個(gè)二倍體動(dòng)物的幾個(gè)細(xì)胞分裂示意圖(數(shù)字代表染色體，字母代表染色體上帶有的基因)。據(jù)圖判斷不正確的是( ) A.該動(dòng)物的性別是雄性 B.乙細(xì)胞表明該動(dòng)物發(fā)生了基因突變或基因重組 C.1與2或1與4的片段交換，前者屬于基因重組，后者屬于染色體結(jié)構(gòu)變異 D.丙細(xì)胞不能發(fā)生基因重組 答案 B 解析 根據(jù)題干，圖中細(xì)胞是同一生物個(gè)體的細(xì)胞。由甲圖可知，該動(dòng)物的性別為雄性。乙圖為有絲分裂圖像，乙圖所示的細(xì)胞中兩條子染色體分別含有A和a基因，其原因是發(fā)生了基因突變。1與2片段交換屬于同源染色體間的交叉互換，屬于基因重組；1與4片段交換屬于染色體結(jié)構(gòu)變異。丙細(xì)胞處于減數(shù)第二次分裂后期，基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期和后期。 技法提煉 根據(jù)染色體圖示判定變異類型 (1)如果是有絲分裂后期圖，若兩條子染色體上的兩基因不同，則為基因突變的結(jié)果。 (2)如果是減數(shù)第二次分裂后期圖，若兩條子染色體(同白或同黑)上的兩基因不同，則為基因突變的結(jié)果。 (3)如果是減數(shù)第二次分裂后期圖，若兩條子染色體(顏色不一致)上的兩基因不同，則為交叉互換(基因重組)的結(jié)果。 題型二 生物變異類型的分析 3.如圖①②③④分別表示不同的變異類型，其中圖③中的基因2由基因1變異而來。有關(guān)說法正確的是( ) A.圖①②都表示易位，發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時(shí)期 B.圖③中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失 C.圖④中的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失或重復(fù) D.圖中4種變異能夠遺傳的是①③ 答案 C 解析 圖①是發(fā)生在減數(shù)分裂的四分體時(shí)期的交叉互換，圖②表示易位，可發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)分裂的過程中；圖③中的變異是基因突變；圖④中的變異若上鏈?zhǔn)钦ｆ湥瑒t屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失，若下鏈?zhǔn)钦ｆ?，則屬于染色體結(jié)構(gòu)變異中的重復(fù)；圖中4種變異都是可遺傳的變異，都能夠遺傳。 4.在某基因型為AA的二倍體水稻根尖中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)如圖所示的細(xì)胞(圖中Ⅰ、Ⅱ表示該細(xì)胞中部分染色體，其他染色體均正常)，以下分析合理的是( ) A.a基因產(chǎn)生的原因可能是其親代產(chǎn)生配子時(shí)發(fā)生了基因突變 B.該細(xì)胞一定發(fā)生了染色體變異，一定沒有發(fā)生基因自由組合 C.該細(xì)胞產(chǎn)生的各項(xiàng)變異均可在光學(xué)顯微鏡下直接進(jìn)行觀察 D.該細(xì)胞變異均為可遺傳變異，都可通過有性生殖傳給后代 答案 B 解析 植物的根尖分生區(qū)細(xì)胞不能進(jìn)行減數(shù)分裂，只能進(jìn)行有絲分裂，所以a基因的出現(xiàn)是有絲分裂過程中發(fā)生了基因突變，A錯(cuò)誤；由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的生物是二倍體，而Ⅱ號染色體在細(xì)胞中有三條，說明發(fā)生了染色體數(shù)目變異；同時(shí)基因的自由組合發(fā)生在減數(shù)過程中，而根尖細(xì)胞中只能發(fā)生有絲分 裂，不能發(fā)生減數(shù)分裂，B正確；基因突變在顯微鏡下看不見，C錯(cuò)誤；可遺傳變異的來源有基因突變、基因重組和染色體變異，體細(xì)胞中發(fā)生的變異不能通過有性生殖傳給后代，D錯(cuò)誤。 5.脆性X染色體是由于染色體上的FMR1基因出現(xiàn)過量的CGG//GCC重復(fù)序列，導(dǎo)致DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合異常，從而出現(xiàn)“縊溝”，染色體易于從“縊溝”處斷裂。下列分析錯(cuò)誤的是( ) A.脆性X染色體出現(xiàn)的根本原因是基因突變 B.脆性X染色體更易發(fā)生染色體的結(jié)構(gòu)變異 C.男性與女性體細(xì)胞中出現(xiàn)X染色體“縊溝”的概率不同 D.由于存在較多的GC重復(fù)序列，脆性X染色體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定 答案 D 解析 脆性X染色體是因?yàn)榛蛑谐霈F(xiàn)過量的CGG//GCC重復(fù)序列，即基因中插入一定堿基序列，基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，即基因突變，A正確；脆性X染色體易于從“縊溝”處斷裂，說明易于發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異，B正確，男性細(xì)胞中只有一條X染色體，女性細(xì)胞中有兩條X染色體，女性出現(xiàn)X染色體“縊溝”的概率更大些，C正確；由于“縊溝”的存在，染色體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，D錯(cuò)誤。 二、“學(xué)以致用”的遺傳育種 1.(2014新課標(biāo)全國Ⅰ，32)現(xiàn)有兩個(gè)純合的某作物品種：抗病高稈(易倒伏)和感病矮稈(抗倒?fàn)?品種，已知抗病對感病為顯性，高稈對矮稈為顯性，但對于控制這兩對相對性狀的基因所知甚少。回答下列問題： (1)在育種實(shí)踐中，若利用這兩個(gè)品種進(jìn)行雜交育種，一般來說，育種目的是獲得具有________________優(yōu)良性狀的新品種。 (2)雜交育種前，為了確定F2代的種植規(guī)模，需要正確預(yù)測雜交結(jié)果。若按照孟德爾遺傳定律來預(yù)測雜交結(jié)果，需要滿足3個(gè)條件：條件之一是抗病與感病這對相對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律；其余兩個(gè)條件是______________________________________。 (3)為了確定控制上述這兩對性狀的基因是否滿足上述3個(gè)條件，可用測交實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行檢驗(yàn)，請簡要寫出該測交實(shí)驗(yàn)的過程。 ________________________________________________________________________。 答案 (1)抗病矮稈 (2)高稈與矮稈這對相對性狀受一對等位基因控制，且符合分離定律；控制這兩對相對性狀的基因位于非同源染色體上 (3)將純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交，產(chǎn)生F1，讓F1與感病矮稈植株雜交 解析 (1)雜交育種能將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，抗病與矮稈(抗倒伏)為優(yōu)良性狀。(2)雜交育種依據(jù)的原理是基因重組，控制兩對相對性狀的基因位于非同源染色體上，遵循基因的自由組合定律，每對基因單獨(dú)考慮時(shí)符合分離定律。(3)測交是指用F1和隱性純合子雜交，故應(yīng)先用純合的抗病高稈植株與感病矮稈植株雜交得到F1，然后再進(jìn)行測交實(shí)驗(yàn)。 2.(2015浙江，32)某自花且閉花受粉植物，抗病性和莖的高度是獨(dú)立遺傳的性狀?？共『透胁∮苫騌和r控制，抗病為顯性；莖的高度由兩對獨(dú)立遺傳的基因(D、d，E、e)控制，同時(shí)含有D和E表現(xiàn)為矮莖，只含有D或E表現(xiàn)為中莖，其他表現(xiàn)為高莖?，F(xiàn)有感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子，欲培育純合的抗病矮莖品種。請回答： (1)自然狀態(tài)下該植物一般都是________合子。 (2)若采用誘變育種，在γ射線處理時(shí)，需要處理大量種子，其原因是基因突變具有________和有害性這三個(gè)特點(diǎn)。 (3)若采用雜交育種，可通過將上述兩個(gè)親本雜交，在F2等分離世代中____________抗病矮莖個(gè)體，再經(jīng)連續(xù)自交等____________手段，最后得到穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種。據(jù)此推測，一般情況下，控制性狀的基因數(shù)越多，其育種過程所需的____________。若只考慮莖的高度，親本雜交所得的F1在自然狀態(tài)下繁殖，則理論上F2的表現(xiàn)型及其比例為____________。 (4)若采用單倍體育種，該過程涉及的原理有__________________________。請用遺傳圖解表示其過程(說明：選育結(jié)果只需寫出所選育品種的基因型、表現(xiàn)型及其比例)。 答案 (1)純 (2)稀有性、多方向性 (3)選擇 純合化 年限越長 矮莖∶中莖∶高莖＝9∶6∶1 (4)基因重組和染色體變異 遺傳圖解如圖 解析 (1)已知該植物為自花且閉花受粉的植物，所以在自然狀態(tài)下發(fā)生的是自交過程，一般都是純合子。(2)誘變育種主要利用基因突變的原理，因?yàn)榛蛲蛔兙哂杏泻π浴⑾∮行院投喾较蛐?，所以需要處理大量種子。(3)雜交育種是利用基因重組的原理，有目的地將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀組合在同一個(gè)個(gè)體上，一般通過雜交、選擇和純合化等手段培養(yǎng)出新品種。如果控制性狀的基因數(shù)越多，則育種過程中所需要的時(shí)間越長。若只考慮莖的高度，據(jù)題意可知親本為純合子，所以它們的基因型為DDEE(矮莖)和ddee(高莖)，其F1的基因型為DdEe，表現(xiàn)型為矮莖，F(xiàn)1自交后F2的表現(xiàn)型及其比例分別為矮莖(D－E－)∶中莖(D－ee和ddE－)∶高莖(ddee)＝9∶6∶1。(4)單倍體育種的原理是基因重組和染色體變異。遺傳圖解見答案。 悟規(guī)律 生物變異在育種實(shí)踐中的應(yīng)用一向?yàn)楦呖紵狳c(diǎn)，題型多為非選擇題，考查內(nèi)容多涉及育種方法的選擇、育種方案的設(shè)計(jì)、育種過程分析等，備考時(shí)應(yīng)加大針對性訓(xùn)練，并注重育種方法的歸納整合。 1.據(jù)圖理清“5”種生物育種 (1)“親本新品種”為雜交育種。 (2)“親本新品種”為單倍體育種。 (3)“種子或幼苗新品種”為誘變育種。 (4)“種子或幼苗新品種”為多倍體育種。 (5)“植物細(xì)胞新細(xì)胞愈傷組織胚狀體人工種子―→新品種”為基因工程育種。 2.根據(jù)不同的需求選擇育種的方法 (1)若要培育隱性性狀個(gè)體，則可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。 (2)有些植物如小麥、水稻等，雜交實(shí)驗(yàn)較難操作，則最簡便的方法是自交。 (3)若要快速獲得純種，則用單倍體育種方法。 (4)若實(shí)驗(yàn)植物為營養(yǎng)繁殖類如馬鈴薯、甘薯等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。 (5)若要培育原先沒有的性狀，則可用誘變育種。 (6)若要定向改變生物的性狀，可利用基因工程育種。 題型一 育種的原理、過程及特點(diǎn) 1.染色體部分缺失在育種方面也有重要作用。下圖所示為育種專家對棉花品種的培育過程，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( ) A.太空育種依據(jù)的原理主要是基因突變 B.粉紅棉M的出現(xiàn)是染色體缺失的結(jié)果 C.深紅棉S與白色棉N雜交產(chǎn)生深紅棉的概率為 D.粉紅棉M自交產(chǎn)生白色棉N的概率為 答案 C 解析 太空育種的原理主要是基因突變，可以產(chǎn)生新的基因。由圖可知，粉紅棉M是由于染色體缺失了一段形成的。若用b－表示染色體缺失的基因，則bbb－b－→bb－(全部為粉紅棉)。粉紅棉bb－自交，得白色棉bb的概率為。 2.如圖為普通小麥的培育過程。據(jù)圖判斷下列說法正確的是( ) A.普通小麥的單倍體中含有一個(gè)染色體組，共7條染色體 B.將配子直接培養(yǎng)成單倍體的過程稱為單倍體育種 C.二粒小麥和普通小麥均能通過自交產(chǎn)生可育種子 D.染色體加倍只能通過秋水仙素處理萌發(fā)的種子實(shí)現(xiàn) 答案 C 解析 普通小麥?zhǔn)橇扼w，其單倍體內(nèi)含有21條染色體，每個(gè)染色體組中含有7條形狀、大小不同的染色體；將配子直接培養(yǎng)成單倍體的過程只是單倍體育種的一個(gè)環(huán)節(jié)；二粒小麥和普通小麥細(xì)胞內(nèi)均含有同源染色體，均能通過自交產(chǎn)生可育種子；使染色體加倍除可利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗外，還可以對其進(jìn)行低溫處理。 技法提煉 育種方案的選擇 (1)欲獲得從未有過的性狀——誘變育種，如對從不抗旱的玉米誘變處理獲得抗旱品種。 (2)欲將分散于不同品系的性狀集中在一起(優(yōu)勢組合)——雜交育種，如利用抗倒伏不抗銹病的小麥和抗銹病不抗倒伏的小麥培育出既抗銹病、又抗倒伏的“雙抗”品系。 (3)欲增大原品種效應(yīng)(如增加產(chǎn)量、增加營養(yǎng)物質(zhì)含量等)——多倍體育種，如用二倍體西瓜人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍獲得“四倍體”，進(jìn)而與二倍體雜交培育成“三倍體無子西瓜”。 題型二 育種方案的設(shè)計(jì) 3.為了快速培育抗某種除草劑的水稻，育種工作者綜合應(yīng)用了多種育種方法，過程如下。請回答問題。 (1)從對該種除草劑敏感的二倍水稻植株上取花藥離體培養(yǎng)，誘導(dǎo)成________________幼苗。 (2)用γ射線照射上述幼苗，目的是__________________________________________； 然后用該除草劑噴灑其幼葉，結(jié)果大部分葉片變黃，僅有個(gè)別幼葉的小片組織保持綠色，表明這部分組織具有______________________。 (3)取該部分綠色組織再進(jìn)行組織培養(yǎng)，誘導(dǎo)植株再生后，用秋水仙素處理幼苗，使染色體__________，獲得純合__________，移栽到大田后，在苗期噴灑該除草劑鑒定其抗性。 (4)對抗性的遺傳基礎(chǔ)做進(jìn)一步研究，可以選用抗性植株與________雜交，如果__________，表明抗性是隱性性狀。F1自交，若F2的性狀分離比為15(敏感)∶1(抗性)，初步推測____________________________________________________________。 答案 (1)單倍體 (2)使幼苗產(chǎn)生突變 抗該除草劑能力 (3)數(shù)目加倍 抗性植株 (4)敏感型植株 F1個(gè)體全為敏感型植株 該抗性性狀由兩對基因共同控制，且兩對基因均隱性純合時(shí)，植株表現(xiàn)為抗性，其余表現(xiàn)為敏感型 解析 (1)單倍體育種常用的方法是花藥離體培養(yǎng)，其發(fā)育成的個(gè)體為單倍體。(2)用γ射線照射上述幼苗，幼苗易發(fā)生基因突變，可能產(chǎn)生符合生產(chǎn)的新類型；然后用該除草劑噴灑其幼葉，個(gè)別幼葉的小片組織保持綠色，表明這部分組織抗除草劑。(3)取該部分綠色組織再進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，誘導(dǎo)植株再生后，用秋水仙素處理幼苗，使染色體加倍，從而獲得純合的抗該除草劑植物。(4)對抗性的遺傳基礎(chǔ)做進(jìn)一步研究，可以選用抗性植株與敏感型植株雜交，如果后代全部為敏感型植株，表明抗性是隱性性狀。F1自交，若F2的性狀分離比為15(敏感)∶1(抗性)，表明抗性性狀由兩對基因控制，且兩對基因均為隱性純合時(shí)才表現(xiàn)為抗性，其他基因型表現(xiàn)為敏感型。 4.草魚(2n＝48)是中國淡水養(yǎng)殖的四大家魚之一，草魚因其能迅速清除水體各種草類而被稱為“拓荒者”。多倍體魚類與相同的二倍體魚類相比，其個(gè)體大、生長速度快、抗病及耐寒性強(qiáng)，可以通過人工方法誘導(dǎo)多倍體魚類形成。多倍體魚類的產(chǎn)生機(jī)制如圖所示，a、b、c為成熟個(gè)體。請回答下列問題： (1)上述育種方法稱為________，原理是______________________________________。 (2)通過上述方法，得到的成熟個(gè)體a為______________倍體；通過“方法三”獲得的草魚個(gè)體體細(xì)胞中含____________條染色體。 (3)秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍的原理是_________________________________________。 (4)草魚雖可控制雜草生長，但其天然繁殖能力強(qiáng)，易對水生植物造成嚴(yán)重?fù)p壞，因此可以通過方法__________(填寫圖中方法的序號)培育不育的草魚解決該問題。 答案 (1)多倍體育種 染色體變異 (2)三 96 (3)抑制細(xì)胞分裂前期紡錘體形成，使染色體數(shù)目加倍 (4)一、二 解析 (1)上述育種方法稱為多倍體育種，利用的原理是染色體變異。(2)通過上述方法，得到的成熟個(gè)體a、b為三倍體，成熟個(gè)體c為四倍體；通過“方法三”獲得的草魚個(gè)體為四倍體，其體細(xì)胞中含244＝96條染色體。(3)秋水仙素可抑制細(xì)胞分裂前期紡錘體形成，從而使染色體數(shù)目加倍。(4)草魚雖可控制雜草生長，但其天然繁殖能力強(qiáng)，易對水生植物造成嚴(yán)重?fù)p壞，因此可以通過方法一、二培育不育的草魚(三倍體)解決該問題。 三、“撥開迷霧”的進(jìn)化理論 1.(2014四川，5)油菜物種甲(2n＝20)與乙(2n＝16)通過人工授粉雜交，獲得的幼胚經(jīng)離體培養(yǎng)形成幼苗丙，用秋水仙素處理丙的頂芽形成幼苗丁，待丁開花后自交獲得后代戊若干。下列敘述正確的是( ) A.秋水仙素通過促進(jìn)著絲點(diǎn)分裂，使染色體數(shù)目加倍 B.幼苗丁細(xì)胞分裂后期，可觀察到36或72條染色體 C.丙到丁發(fā)生的染色體變化，決定了生物進(jìn)化的方向 D.形成戊的過程未經(jīng)過地理隔離，因而戊不是新物種 答案 B 解析 A項(xiàng)，在有絲分裂過程中，秋水仙素的作用是在分裂前期抑制紡錘體的形成，從而達(dá)到使染色體數(shù)目加倍的目的。B項(xiàng)，油菜物種甲、乙雜交，子代丙是異源二倍體，其染色體數(shù)為10＋8＝18條，用秋水仙素處理其頂芽后，發(fā)育成的幼苗丁中部分細(xì)胞染色體加倍為36條，該類細(xì)胞在有絲分裂后期可觀察到72條染色體，還有一部分細(xì)胞染色體并未加倍，該類細(xì)胞在有絲分裂后期可觀察到36條染色體。C項(xiàng)，決定生物進(jìn)化方向的是自然選擇，不是丙到丁發(fā)生的染色體變化(染色體變異)。D項(xiàng)，雖然形成戊的過程沒有經(jīng)過地理隔離，但是其體細(xì)胞中染色體組成為物種甲(2n＝20)＋物種乙(2n＝16)，為異源四倍體，與二倍體物種甲、二倍體物種乙都存在生殖隔離，因而戊是新物種。 2.(2015全國Ⅰ，32)假設(shè)某果蠅種群中雌雄個(gè)體數(shù)目相等，且對于A和a這對等位基因來說只有Aa一種基因型?；卮鹣铝袉栴}： (1)若不考慮基因突變和染色體變異，則該果蠅種群中A基因頻率∶a基因頻率為_________。理論上，該果蠅種群隨機(jī)交配產(chǎn)生的第一代中AA、Aa和aa的數(shù)量比為________________，A的基因頻率為________________。 (2)若該果蠅種群隨機(jī)交配的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是第一代中只有Aa和aa兩種基因型，且比例為2∶1，則對該結(jié)果最合理的解釋是________________________。根據(jù)這一解釋，第一代再隨機(jī)交配，第二代中Aa和aa基因型個(gè)體數(shù)量的比例應(yīng)為________。 答案 (1)1∶1 1∶2∶1 0.5 (2)A基因純合致死 1∶1 解析 (1)由題干可知，種群中只有Aa一種基因型個(gè)體，因此種群中A∶a比例是1∶1，產(chǎn)生的配子中A配子∶a配子＝1∶1，配子隨機(jī)結(jié)合，后代中基因型AA為＝、Aa為2＝、aa基因型為＝。A的基因頻率為AA基因型頻率＋的Aa基因型頻率＝＋＝。(2)該種群隨機(jī)交配后，由于后代只有Aa和aa兩種基因型，說明AA基因型個(gè)體死亡。且Aa和aa兩種基因型比例為2∶1，這時(shí)種群中產(chǎn)生的配子比例為A(1/3)、a(2/3)，依據(jù)遺傳平衡定律，求得后代AA為1/9、Aa為4/9、aa為4/9，其中AA個(gè)體死亡，Aa和aa的比例為1∶1。 悟規(guī)律 高考對本考點(diǎn)的考查多以選擇題形式呈現(xiàn)，考查重點(diǎn)包括自然選擇學(xué)說、現(xiàn)代生物進(jìn)化理論、基因頻率的計(jì)算、物種形成環(huán)節(jié)及共同進(jìn)化等，題目難度不大，多為基礎(chǔ)送分題，強(qiáng)化記憶是備考關(guān)鍵。 1.理清生物進(jìn)化脈絡(luò) 2.明確隔離、物種形成與進(jìn)化的關(guān)系 (1) (2) (3) (4) 題型一 生物變異與生物進(jìn)化的分析 1.以下關(guān)于生物變異和生物進(jìn)化的敘述，不正確的是( ) A.種群基因頻率改變，生物一定會(huì)進(jìn)化 B.不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間共同進(jìn)化導(dǎo)致生物多樣性 C.種群中控制某性狀的全部等位基因稱為種群的基因庫 D.生物變異的有利性是相對的，自然選擇決定生物進(jìn)化的方向 答案 C 解析 生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，A項(xiàng)正確；共同進(jìn)化是指不同生物之間及生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，共同進(jìn)化導(dǎo)致生物多樣性形成，B項(xiàng)正確；基因庫是指一個(gè)種群中全部個(gè)體所含有的全部基因，C項(xiàng)錯(cuò)誤；生物變異的有利性和有害性不是絕對的，而是相對的，往往取決于環(huán)境，自然選擇決定生物進(jìn)化的方向，D項(xiàng)正確。 2.下列敘述與現(xiàn)代生物進(jìn)化理論不相符合的是( ) A.新物種的產(chǎn)生不一定是因?yàn)殚L期的地理隔離最終導(dǎo)致生殖隔離而形成的 B.生物體所發(fā)生的可遺傳變異可為生物進(jìn)化提供原材料 C.噴灑農(nóng)藥可使害蟲種群的抗藥基因頻率提高，從而使害蟲的抗藥性逐代增強(qiáng) D.生殖隔離是形成新物種的標(biāo)志，物種是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位 答案 D 解析 新物種的產(chǎn)生不一定是因?yàn)殚L期的地理隔離最終導(dǎo)致生殖隔離而形成的，如多倍體的形成，A正確；變異包括可遺傳變異和不可遺傳變異，只有可遺傳的變異才能為生物進(jìn)化提供原材料，B正確；噴灑農(nóng)藥選擇了害蟲種群的抗藥性強(qiáng)的個(gè)體，使害蟲種群的抗藥基因頻率提高，從而使害蟲的抗藥性逐代增強(qiáng)，C正確；生殖隔離是新物種形成的標(biāo)志，種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位，D錯(cuò)誤。 易錯(cuò)警示 1.隔離、物種形成與生物進(jìn)化的關(guān)系 (1)生物進(jìn)化≠物種的形成 ①生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，物種形成的標(biāo)志是生殖隔離的產(chǎn)生。 ②生物發(fā)生進(jìn)化，并不一定形成新物種，但是新物種的形成要經(jīng)過生物進(jìn)化，即生物進(jìn)化是物種形成的基礎(chǔ)。 (2)物種形成與隔離的關(guān)系：物種的形成不一定要經(jīng)過地理隔離，但必須要經(jīng)過生殖隔離。 2.“新物種”必須具備兩個(gè)條件 (1)與原物種間已形成生殖隔離(不能雜交或能雜交但后代不育)。 (2)物種必須是可育的。如三倍體無子西瓜、騾均不可稱為“物種”，因?yàn)樗鼈兙恰安挥钡模谋扼w西瓜相對于二倍體西瓜則是“新物種”，因它與二倍體西瓜雜交產(chǎn)生的子代(三倍體西瓜)不育，意味著二者間已產(chǎn)生生殖隔離，故已成為另類物種。 題型二 基因頻率的相關(guān)計(jì)算 3.一個(gè)種群中AA占25%，Aa占50%，aa占25%。如果因?yàn)榄h(huán)境的變化，每年aa的個(gè)體減少20%，AA和Aa的個(gè)體分別增加20%，一年后，a基因的基因頻率約為( ) A.45.5% B.20% C.18.2% D.15.6% 答案 A 解析 假設(shè)某隨機(jī)交配的種群有100個(gè)個(gè)體，其中AA占25%，Aa占50%，則AA個(gè)體數(shù)目為25個(gè)，Aa個(gè)體數(shù)為50個(gè)，aa個(gè)體數(shù)目為25個(gè)。如果因?yàn)榄h(huán)境的變化，每年aa的個(gè)體減少20%，AA和Aa的個(gè)體分別增加20%，一年后，aa的個(gè)體數(shù)量為2580%＝20個(gè)，Aa的個(gè)體數(shù)量為50120%＝60個(gè)，AA的個(gè)體數(shù)量為25120%＝30個(gè)，所以a的基因頻率＝＝≈45.5%。 4.調(diào)查某校學(xué)生中關(guān)于某種性狀的各種基因型及比例為：XBXB－42.32%、XBXb－7.36%、XbXb－0.32%、XBY－46%、XbY－4%，則該校學(xué)生中XB和Xb的基因頻率分別是( ) A.6%、8% B.92%、8% C.78%、92% D.8%、92% 答案 B 解析 伴性遺傳的基因頻率計(jì)算，只計(jì)數(shù)等位基因所存在的染色體，即男性只統(tǒng)計(jì)一個(gè)基因，女性統(tǒng)計(jì)兩個(gè)基因，故該校學(xué)生中Xb的基因頻率為100%＝8%，則XB的基因頻率為92%。 5.舞蹈癥屬于常染色體上的隱性遺傳病，人群中每2 500人就有一個(gè)患者。一對健康的夫婦，生了一個(gè)患此病的女兒，兩人離異后，女方又與另一個(gè)健康的男性再婚，這對再婚的夫婦生一個(gè)患此病的孩子的概率約為( ) A. B. C. D. 答案 C 解析 若把舞蹈癥的致病基因記作a，則女方的基因型為Aa，女方(Aa)與另一男性結(jié)婚，如果也生一患此病的孩子，則該男性的基因型也應(yīng)為Aa。根據(jù)題意，假設(shè)a的基因頻率為q，則aa的基因型頻率為qq＝，可得q＝，A的基因頻率p＝1－q＝。雜合子Aa的基因型頻率＝2pq＝2，健康男性為雜合子的概率為＝，又考慮到雙親均為雜合子，后代出現(xiàn)隱性純合子aa的可能性是，由此可得這對再婚夫婦生一患此病孩子的概率為＝。 6.用基因型為Aa的小麥分別進(jìn)行連續(xù)自交、隨機(jī)交配、連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個(gè)體、隨機(jī)交配并逐代淘汰隱性個(gè)體，根據(jù)各代Aa基因型頻率繪制曲線如圖。下列分析錯(cuò)誤的是( ) A.曲線Ⅱ的F3中Aa基因型頻率為0.4 B.曲線Ⅲ的F2中Aa基因型頻率為0.4 C.曲線Ⅳ的Fn中純合子的比例比上一代增加(1/2)n＋1 D.曲線Ⅰ和Ⅳ的各子代間A和a的基因頻率始終相等 答案 C 解析 若Aa分別連續(xù)自交和隨機(jī)交配并淘汰隱性個(gè)體，則后代都為(1/4AA＋1/2Aa＋1/4aa)，淘汰掉aa則F1Aa的基因型比例都是2/3。而若F1再自交則其后代是1/3AA＋2/3Aa(1/4AA＋1/2Aa＋1/4aa)，淘汰掉aa以后，得到的后代F2是3/5AA＋2/5Aa，Aa所占的比例是0.4；若F1再隨機(jī)交配則可先計(jì)算出F1的A和a的基因頻率分別為2/3和1/3，依據(jù)遺傳平衡可計(jì)算出F2中AA＝4/9、Aa＝4/9、aa＝1/9，淘汰aa之后則Aa＝1/2，由此推知圖中曲線Ⅱ是隨機(jī)交配并淘汰aa的曲線，曲線Ⅲ是自交并淘汰aa的曲線，進(jìn)而可知B項(xiàng)正確；曲線Ⅱ所示F2的A、a基因頻率分別為3/4和1/4，則隨機(jī)交配后代中AA＝9/16、Aa＝6/16、aa＝1/16，淘汰aa后，則F3中Aa的基因型頻率為2/5，所以A項(xiàng)正確；Aa分別連續(xù) 自交和隨機(jī)交配不淘汰隱性個(gè)體，F(xiàn)1Aa的基因型頻率都是1/2，若F1再隨機(jī)交配，后代的基因型頻率不會(huì)發(fā)生改變，則圖中曲線Ⅰ是Aa隨機(jī)交配的曲線。而若F1再連續(xù)自交Aa的基因型頻率＝(1/2)n，F(xiàn)2中Aa＝1/4，則可推知圖中曲線Ⅳ是自交的結(jié)果，曲線Ⅳ中在Fn中純合子的比例是1－(1/2)n，則比上一代Fn－1增加的數(shù)值是1－(1/2)n－[(1－(1/2)n－1)]＝(1/2)n，C項(xiàng)錯(cuò)誤；連續(xù)自交和隨機(jī)交配這兩者都不存在選擇，所以不會(huì)發(fā)生進(jìn)化，A和a的基因頻率都不會(huì)改變，D項(xiàng)正確。 技法提煉 基因頻率的計(jì)算方法 (1)定義法 基因頻率＝100%。 (2)基因位置法 ①若某基因在常染色體，則： 基因頻率＝100%。 ②若某基因只出現(xiàn)在X染色體上，則： 基因頻率＝100%。 (3)通過基因型頻率計(jì)算 若已知AA、Aa、aa的頻率，求A(a)的基因頻率，則A%＝AA%＋Aa%；a%＝aa%＋Aa%。 (4)根據(jù)遺傳平衡定律計(jì)算 若A%＝p，a%＝q，則：AA%＝p2，aa%＝q2，Aa%＝2pq。 1.下列有關(guān)遺傳和變異的敘述，正確的是( ) A.基因重組可以產(chǎn)生新的性狀，但不能改變基因頻率 B.三倍體西瓜的培育原理屬于染色體變異 C.花藥離體培養(yǎng)過程中，基因突變、基因重組、染色體變異均有可能發(fā)生 D.基因型為AAbb和aaBB的個(gè)體雜交，F(xiàn)2雙顯性性狀中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占1/16 答案 B 解析 基因重組是原有基因的重新組合，不能改變基因頻率，也不能產(chǎn)生新的性狀，A錯(cuò)誤；三倍體西瓜的培育原理屬于染色體數(shù)目變異，B正確；花藥離體培養(yǎng)過程中沒有進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不可能發(fā)生基因重組，C錯(cuò)誤；基因型為AAbb和aaBB的個(gè)體雜交，子一代基因型為AaBb，則F2雙顯性性狀(A_B_)中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體的基因型為AABB，占1/31/3＝1/9，D錯(cuò)誤。 2.某昆蟲的等位基因(A、a)位于常染色體上，一對基因型為Aa的雌雄個(gè)體交配，子代♀∶♂＝3∶5。下列假設(shè)能解釋該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是( ) A.aX的雌配子不能受精 B.AAXX的個(gè)體不能存活 C.aaXX的受精卵發(fā)育為雄蟲 D.AY的雄配子存活率顯著降低 答案 C 解析 在后代中雌雄比例本應(yīng)是1∶1，現(xiàn)在出現(xiàn)了3∶5的比例，最有可能是有1/4的雌蟲發(fā)育成了雄蟲，故C正確；aX的雌配子不能受精后代中雌雄比應(yīng)為1∶1，故A錯(cuò)誤；AAXX的個(gè)體不能存活雌雄比應(yīng)是3∶4，故B錯(cuò)誤；AY的雄配子存活率顯著降低，應(yīng)是雄性少，故D錯(cuò)誤。 3.研究發(fā)現(xiàn)，雞的性別(ZZ為雄性，ZW為雌性)不僅和性染色體有關(guān)，還與只存在于Z染色體上的DMRT1基因有關(guān)，該基因在雄性性腺中的表達(dá)量約是雌性性腺中表達(dá)量的2倍。該基因的高表達(dá)量開啟性腺的睪丸發(fā)育，低表達(dá)量開啟性腺的卵巢發(fā)育。下列敘述錯(cuò)誤的是( ) A.性染色體缺失一條的ZO個(gè)體性別為雌性 B.性染色體增加一條的ZZW個(gè)體性別為雌性 C.性染色體缺失一條的WO個(gè)體可能不能正常發(fā)育 D.母雞性反轉(zhuǎn)為公雞可能與DMRT1的高表達(dá)量有關(guān) 答案 B 解析 性染色體缺失一條的ZO個(gè)體，DMRT1基因表達(dá)量低，性別為雌性，A正確；性染色體增加一條的ZZW個(gè)體的DMRT1基因表達(dá)量高開啟性腺的睪丸發(fā)育，性別為雄性，B錯(cuò)誤；性染色體缺失一條的WO個(gè)體，沒有Z染色體，也就沒有DMRT1基因，可能不能正常發(fā)育，C正確；已知ZZ中DMR1基因表達(dá)量高表現(xiàn)為雄性、ZW中DMR1表達(dá)量低表現(xiàn)為雌性，母雞性反轉(zhuǎn)為公雞可能與特殊條件下DMRT1的高表達(dá)量有關(guān)，D正確。 4.單倍體育種可以明顯地縮短育種年限，這是由于( ) A.育種技術(shù)操作簡單 B.單倍體植物生長迅速 C.誘導(dǎo)出苗成功率高 D.后代不發(fā)生性狀分離 答案 D 5.六倍體的普通小麥體細(xì)胞含42條染色體，用紫外線處理小麥種子后，篩選出一株抗銹病的植株X，取其花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到若干單倍體植株，其中抗病植株占50%，下列敘述正確的是( ) A.用花粉離體培養(yǎng)獲得的抗病植株，自交后代無性狀分離 B.單倍體植株的體細(xì)胞中有三個(gè)染色體組，最多時(shí)含有42條染色體 C.植株X連續(xù)自交若干代，純合抗病植株的比例逐代降低 D.紫外線誘發(fā)的突變，決定小麥向抗病的方向進(jìn)化 答案 B 解析 用花粉離體培養(yǎng)獲得的抗病植株都是單倍體，單倍體高度不育，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由題意可知，抗銹病的植株X的體細(xì)胞含6個(gè)染色體組、42條染色體，單倍體植株體細(xì)胞中染色體組數(shù)目及染色體數(shù)目都是植株X體細(xì)胞中的一半，即含有3個(gè)染色體組、21條染色體，在有絲分裂后期，由于著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分開成為子染色體，導(dǎo)致細(xì)胞中的染色體數(shù)目暫時(shí)加倍，含有42條染色體，B項(xiàng)正確；植株X連續(xù)自交過程中，因不抗病的植株逐代被淘汰，導(dǎo)致不抗病基因的頻率逐漸降低，抗病基因的頻率逐漸升高，進(jìn)而引起純合抗病植株的比例逐代升高，C項(xiàng)錯(cuò)誤；生物的變異是不定向的，誘發(fā)產(chǎn)生的基因突變是隨機(jī)的，不能決定小麥的進(jìn)化方向，決定生物進(jìn)化方向的是自然選擇，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 6.(2014上海，9)果蠅的長翅(V)對殘翅(v)為顯性。在一個(gè)由600只長翅果蠅和400只殘翅果蠅組成的種群中，若雜合子占所有個(gè)體的40%，那么隱性基因v在該種群內(nèi)的基因頻率為( ) A.20% B.40% C.60% D.80% 答案 C 解析 根據(jù)題意，vv有400只，Vv有400只，VV有200只，依據(jù)基因頻率的計(jì)算方式，v的基因頻率為[(4002＋4001)(1 0002)]100%＝60%。 7.(2015山東，6)玉米的高稈(H)對矮稈(h)為顯性?，F(xiàn)有若干H基因頻率不同的玉米群體，在群體足夠大且沒有其他因素干擾時(shí)，每個(gè)群體內(nèi)隨機(jī)交配一代后獲得F1。各F1中基因型頻率與H基因頻率(p)的關(guān)系如圖。下列分析錯(cuò)誤的是( ) A.0下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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