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專題八 生物的變異、育種和進化 一、選擇題 1．下列關于可遺傳變異的敘述，正確的是(　　) A．A基因可以自發(fā)突變?yōu)閍1或a2基因，但a1基因不可以突變?yōu)锳基因 B．有性生殖的生物，非同源染色體上的非等位基因間可以發(fā)生基因重組 C．Ti質粒的TDNA片段整合到土壤農桿菌的DNA上，屬于染色體變異 D．殺蟲劑作為化學因素誘導害蟲產生抗藥性突變，導致害蟲抗藥性增強 解析：基因突變具有不定向性，由a1基因可以突變?yōu)锳基因，A錯誤；非同源染色體上的非等位基因自由組合發(fā)生在減數第一次分裂后期，屬于基因重組，B正確；Ti質粒的TDNA片段整合到土壤農桿菌的DNA上屬于基因重組，C錯誤；殺蟲劑作為環(huán)境因素不能誘導害蟲產生抗藥性突變，只能選擇已有的抗藥性變異，導致害蟲抗藥性增強，D錯誤。 答案：B 2．下列有關人工培育作物新品種的說法，不正確的是(　　) A．誘變育種不能定向改變種群的基因頻率 B．雜交育種所依據的主要遺傳學原理是基因重組 C．雜交育種可快速、高效地培育出具有新性狀的作物新品種 D．基因工程屬于定向改造新品種，人工選擇育種屬于定向選擇新品種 解析：誘變育種原理是基因突變，基因突變具有不定向性，A正確；雜交育種所依據的主要遺傳學原理是基因重組，B正確；單倍體育種可快速、高效地培育出具有新性狀的作物新品種，C錯誤；基因工程屬于定向改造新品種，人工選擇育種關鍵在于人工的選擇，屬于定向選擇新品種，D正確。 答案：C 3．果蠅灰體對黃體為顯性，相關基因E、e位于X染色體上。用X射線處理一只灰體雄蠅，然后將其與黃體雌蠅雜交，數千只子代(F1)中出現一只灰體雄蠅。檢測發(fā)現，這只灰體雄蠅Y染色體上多了一段帶有E基因的片段。下列判斷錯誤的是(　　) A．親代灰體雄蠅變異發(fā)生在胚胎時期 B．實驗結果說明突變具有低頻性 C．F1中灰體雄蠅的出現是染色體結構變異的結果 D．F1灰體雄蠅與黃體雌蠅交配，后代雄蠅都是灰體 解析：數千只子代(F1)中出現一只灰體雄蠅，所以突變應該發(fā)生在灰體雄蠅產生生殖細胞的過程中，A錯誤；數千只子代(F1)中出現一只灰體雄蠅說明突變具有低頻性，B正確；灰體雄蠅Y染色體上多了一段帶有E基因的片段，表明F1中灰體雄蠅的出現是發(fā)生染色體結構變異的結果，C正確；F1灰體雄蠅Y染色體上多了一段帶有E基因的片段，會把Y染色體傳遞給子代雄蠅，子代雄蠅都是灰體，D正確。 答案：A 4．下列關于基因突變和基因重組的說法正確的是(　　) A．姐妹染色單體間的互換屬于基因重組 B．基因突變和基因重組都能產生新的基因型 C．基因重組是變異產生的根本來源 D．基因決定生物性狀，基因突變后生物的性狀一定隨之改變 解析：同源染色體中，姐妹染色單體片段的交換不屬于基因重組，非姐妹染色單體片段交換屬于基因重組，A錯誤；基因突變能產生新的基因，進而產生新的基因型，基因重組不能產生新基因，但能產生新的基因型，B正確；基因突變是生物變異的根本來源，C錯誤；基因突變一定引起基因結構的改變，但由于密碼子的簡并性，不一定改變蛋白質中氨基酸的種類，也就不一定能改變生物性狀，D錯誤。 答案：B 5．下列有關生物遺傳變異的敘述，正確的是(　　) A．三倍體無子西瓜高度不育，但其無子性狀可遺傳 B．單倍體的體細胞中不存在同源染色體，其植株比正常植株弱小 C．轉基因技術是通過直接導入外源基因，使轉基因生物獲得新性狀 D．家庭中僅一代人出現過的疾病不是遺傳病，幾代人中都出現過才是遺傳病 解析：三倍體西瓜通過染色體變異原理培育而成，其無子性狀通過無性繁殖可以遺傳給后代，A正確；有些單倍體細胞中存在同源染色體，如同源四倍體產生的配子培育而成的單倍體細胞中存在同源染色體，B錯誤；轉基因技術需要將目的基因與運載體結合構成重組質粒，才能導入受體細胞內，不能直接導入，C錯誤；家庭中僅一代人出現過的疾病也可能是遺傳病，幾代人中都出現過的疾病也不一定是遺傳病，如感冒，D錯誤。 答案：A 6．洋蔥是二倍體植物，某同學用低溫誘導洋蔥根尖細胞染色體加倍并獲得成功。下列相關敘述中錯誤的是(　　) A．低溫誘導過程會使細胞出現不完整的細胞周期 B．低溫誘導只能使具有分裂能力的細胞染色體加倍 C．根尖細胞分裂包括細胞核分裂和細胞質分裂兩個過程，兩者是不同步的 D．經低溫誘導的根尖細胞，可能發(fā)生染色體數目變異，也可能發(fā)生基因重組 解析：低溫抑制紡錘體的形成，使染色體不能被拉向細胞兩極，細胞不能分裂成兩個子細胞，導致細胞出現不完整的細胞周期，A正確；低溫誘導染色體數目加倍的原理是抑制紡錘體的形成，紡錘體只出現在細胞分裂的過程中，因此，低溫誘導只可能使具有分裂能力的細胞染色體加倍，B正確；根尖細胞分裂包括細胞核分裂和細胞質分裂兩個過程，細胞質分裂在末期才開始發(fā)生，兩者的發(fā)生是不同步的，C正確；根尖細胞只能進行有絲分裂，不能發(fā)生基因重組，基因重組通常發(fā)生于減數分裂，D錯誤。 答案：D 7．下列對現代生物進化理論的理解，正確的是(　　) A．環(huán)境改變使生物產生的定向變異，為進化提供原材料 B．自然選擇使種群基因頻率發(fā)生改變，決定生物進化的方向 C．地理隔離使種群間基因不能交流，必然導致生殖隔離 D．共同進化就是物種間在相互影響中不斷發(fā)展和進化 解析：生物的變異是不定向的，突變和基因重組為生物進化提供原材料，A錯誤；自然選擇使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，導致生物朝著一定的方向緩慢進化，即自然選擇決定生物進化的方向，B正確；地理隔離是指同一物種由于地理上的障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發(fā)生基因交流的現象，但地理隔離不一定導致生殖隔離，C錯誤；共同進化是指不同生物之間及生物與環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，D錯誤。 答案：B 8．(2017山東青島模擬)下列關于生物進化的敘述中，不正確的是(　　) A．自然選擇能定向改變種群的基因頻率，決定生物變異與進化的方向 B．種群內基因頻率的改變在世代間具有連續(xù)性 C．人類進化過程中，基因庫中的基因是不斷變化的 D．若物種乙是由物種甲進化來的，則物種乙和物種甲之間一定存在生殖隔離 解析：變異是不定向的，而自然選擇是定向的，所以自然選擇不能決定生物變異的方向；A錯誤；種群內基因頻率的改變在世代間具有連續(xù)性，B正確；人類進化過程中，基因庫中的基因是不斷變化的，C正確；生殖隔離是產生新物種的標志，若物種乙是由物種甲進化來的，說明產生了新物種，則物種乙和物種甲之間一定存在生殖隔離，D正確。 答案：A 9．下列有關生物進化的敘述，錯誤的是(　　) A．基因突變會導致種群基因頻率發(fā)生定向改變 B．遺傳可使有利變異逐代積累，對生物進化具有重要意義 C．物種的形成必須經過種群間的隔離 D．不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間存在共同進化 解析：基因突變具有不定向性，導致種群基因頻率發(fā)生定向改變的不是基因突變而是自然選擇，A錯誤；遺傳可使有利變異逐代積累，為生物進化提供原材料，對生物進化具有重要意義，B正確；隔離是物種形成的必須條件，C正確；共同進化是指生物與生物之間、生物與環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展，D正確。 答案：A 10．基因型為AaBB的某二倍體動物細胞分裂示意圖如下，下列分析錯誤的是(　　) A．甲、乙細胞表明該動物發(fā)生了基因突變 B．丙細胞表明該動物可能在減數第一次分裂時發(fā)生過交叉互換 C．丙細胞的名稱是次級精母細胞或者第一極體 D．甲、乙、丙產生的變異均屬于可遺傳的變異 解析：圖甲細胞基因型由BB變?yōu)锽b，說明該細胞發(fā)生了基因突變，圖乙細胞的基因型也發(fā)生了變化，一對姐妹染色單體的基因型由BB變?yōu)锽b，根據圖甲和圖乙中細胞的基因型變化說明該動物發(fā)生了基因突變，A正確；圖丙細胞中由同一染色體形成的兩條子染色體所帶基因變成一對等位基因A、a，該動物細胞(AaBB)很可能在減數第一次分裂前期發(fā)生過同源染色體的非姐妹染色單體間的交叉互換，B正確；圖乙細胞處于減Ⅰ后期，由細胞質均等分裂可判斷該動物為雄性，因此丙細胞為次級精母細胞，不可能為第一極體，C錯誤；甲、乙、丙三圖中依次發(fā)生的是基因突變、基因突變、基因重組，均為可遺傳變異，D正確。 答案：C 11．枯草桿菌野生型與某一突變型的差異見下表，下列敘述正確的是(　　) 枯草 桿菌 核糖體S12蛋白第55～58位的氨基酸序列 鏈霉素與核糖體的結合 在含鏈霉素培養(yǎng)基中的存活率(%) 野生型 —P—K—K—P— 能 0 突變型 —P—R—K—P— 不能 100 注：P脯氨酸；K賴氨酸；R精氨酸。 A．S12蛋白結構改變使突變型具有鏈霉素抗性 B．鏈霉素通過與核糖體結合抑制其轉錄功能 C．突變型的產生是由于堿基對的缺失所致 D．鏈霉素可以誘發(fā)枯草桿菌產生相應的抗性突變 解析：分析表格可知，突變型在含有鏈霉素的培養(yǎng)基中的存活率為100%，說明S12蛋白結構改變使突變型具有鏈霉素抗性，A正確；鏈霉素通過與核糖體結合抑制其翻譯功能，B錯誤；分析可知，S12蛋白第55～58位僅56位氨基酸發(fā)生變化，因此突變型的產生是堿基對的替換所致，C錯誤；基因突變是不定向的，在使用鏈霉素之前就已發(fā)生，鏈霉素只是起選擇作用，D錯誤。 答案：A 12．普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個品種，控制兩對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗： 下列關于該實驗的說法，不正確的是(　　) A．A組和B組都利用雜交的方法，目的是一致的 B．A組F2中的矮稈抗病植株Ⅰ可以直接用于生產 C．B組育種過程中，必須用到生長素、細胞分裂素、秋水仙素等物質 D．C組育種過程中，必須用γ射線處理大量的高稈抗病植株，才有可能獲得矮稈抗病植株 解析：育種過程中直接用于生產的品種一般是純合子，在雜交育種過程中F2矮稈抗病植株有兩種基因型，其中純合子只占1/3，雜合子占2/3。 答案：B 二、非選擇題 13．玉米是重要的糧食作物，請回答下列有關玉米遺傳變異的問題： (1)玉米有早熟和晚熟兩個品種，該性狀的遺傳涉及兩對等位基因，分別用A、a，B、b表示。為探究玉米早熟和晚熟的遺傳規(guī)律，科學家進行了雜交實驗： 實驗1：早熟晚熟，F1表現為早熟，F2表現為15早熟∶1晚熟； 實驗2：早熟晚熟，F1表現為早熟，F2表現為3早熟∶1晚熟。 ①實驗1中F1測交后代的表現型及比例為________。如果對F2中早熟品種測交，其后代表現型為1∶1的個體占________。 ②實驗2的親本中，早熟品種的基因型為________，F2中早熟品種自交，后代中早熟與晚熟的比例為________。 (2)假設決定玉米抗寒與不抗寒的基因在葉綠體DNA上，用抗寒晚熟與不抗寒早熟的純合親本雜交，要得到抗寒早熟個體，需用表現型為__________的個體作母本，純合的抗寒早熟個體最早出現在________代。 (3)玉米有黃粒品種，如果有一黃粒玉米變異株，子粒變?yōu)榘琢?，經檢查，體細胞缺少一對染色體，這屬于________變異，將這一變異玉米和正常玉米雜交，得到的F1是淡黃粒。F1自交，則F2代中黃粒個體占________。如果讓淡黃粒玉米與白粒玉米雜交，后代玉米的表現型及比例為________。 解析：(1)①實驗1中F1的基因型為AaBb，自交后代的表現型及比例為早熟(A_B_、aaB_、A_bb)∶晚熟(aabb)＝15∶1。如果對F2中早熟品種(1AABB、2AABb、2AaBB、4AaBb、1AAbb、2Aabb、1aaBB、2aaBb)測交，其后代表現型為1∶1的個體有Aabb和aaBb，占。②由于實驗2中早熟晚熟，F1表現為早熟，F2表現為3早熟∶1晚熟。因此親本早熟品種的基因型為AAbb或aaBB，晚熟品種的基因型為aabb，F1表現為早熟，其基因型為Aabb或aaBb。F2中早熟品種(AAbb、Aabb或aaBB、aaBb)自交，后代中早熟與晚熟的比例為5∶1。(2)假設決定玉米抗寒與不抗寒的基因在葉綠體DNA上，用抗寒晚熟與不抗寒早熟的純合親本雜交，要得到抗寒早熟個體，需用表現型為抗寒晚熟的個體作母本，純合的抗寒早熟個體最早出現在F2代。(3)染色體變異包括結構變異和數目變異，經檢查發(fā)現白粒玉米的體細胞缺少一對染色體，屬于染色體數目的變異。將這一變異玉米和正常玉米雜交，得到的F1是淡黃粒，相當于雜合體。F1自交，則F2代中黃粒個體占。如果讓淡黃粒玉米與白粒玉米雜交，后代玉米的表現型及比例為淡黃粒∶白粒＝1∶1。 答案：(1)①早熟∶晚熟＝3∶1　　②AAbb或aaBB　5∶1 (2)抗寒晚熟　F2 (3)染色體數目　　淡黃粒∶白粒＝1∶1 14．某實驗室從野生型水稻(正常株高)中獲得了甲、乙兩種矮生突變體植株，并對其展開了以下研究，結果如下： 結果1：檢測發(fā)現，甲植株中僅赤霉素含量顯著低于野生型植株，噴施赤霉素后株高恢復正常；乙植株中各激素含量與野生型大致相等，噴施各種激素后株高都不能恢復正常。 結果2：將甲植株與野生型純合子雜交，F1均正常，F1自交，F2表現型和比例為正常∶矮生＝3∶1。 請回答下列問題： (1)有人提出甲、乙的突變可能是染色體變異或基因突變所致，請設計一個簡單的實驗加以判斷：_________________________________________。 (2)若證實甲、乙為基因突變所致。假設甲植株突變基因為A或a(其等位基因控制赤霉素的產生)，乙植株突變基因為B(b基因控制植物激素受體的合成)，且兩對等位基因位于兩對同源染色體上。只考慮甲、乙為純合子情況下，將甲、乙植株雜交后得F1，F1自交得到F2，則： ①控制株高的這兩對基因遺傳遵循______________定律。 ②根據結果2判斷，甲植株屬于________________(填“顯性”或“隱性”)突變。 ③F2中表現型矮生∶正常＝________，理論上F2矮生植株中能穩(wěn)定遺傳的占________。 解析：(1)若甲、乙的突變可能是染色體變異或基因突變所致，則可選取甲、乙植株分裂旺盛部位(分生區(qū)、根尖、莖尖等)的細胞，經染色、制片得到臨時裝片，在顯微鏡下觀察兩者的染色體是否發(fā)生變化，若染色體形態(tài)不發(fā)生變化，則是基因突變。(2)若甲、乙均為基因突變所致，并且控制株高的兩對等位基因位于兩對同源染色體上，則這兩對基因的遺傳遵循基因的自由組合定律。根據結果2甲植株與野生型純合子雜交所得的F1均正常，并且F2出現3∶1的性狀分離比，因此可判斷野生型植株的基因型為AA，甲植株的基因型為aa，屬于隱性突變。甲、乙植株都是純合子，甲植株噴施赤霉素后可恢復正常，因此其控制赤霉素受體合成的基因是正常的，植株的基因型為aabb；乙植株可合成赤霉素，但不能恢復正常株高，因此其控制赤霉素受體合成的基因是不正常的，乙植株的基因型為AABB，將甲、乙植株雜交后得F1(AaBb)，F1自交得到F2，則只有基因型為A_bb的植株才表現為正常，其余均表現為矮生，故F2中矮生∶正常＝(1－3/41/4)∶(3/41/4)＝13/16∶3/16＝13∶3，理論上F2矮生植株(9A_B_、3aaB_、1aabb)中能穩(wěn)定遺傳的占3/13。 答案：(1)選取甲、乙植株分裂旺盛部位(分生區(qū)、根尖、莖尖等)的細胞，經染色、制片得到臨時裝片，顯微鏡下觀察 (2)①基因的自由組合　②隱性?、?3∶3　3/13 15．設小麥的高產與低產受一對等位基因控制，基因型AA為高產，Aa為中產，aa為低產。小麥抗銹病(B)對不抗銹病(b)為顯性。這兩對等位基因的遺傳遵循基因的自由組合定律。如圖是某同學設計的以高產不抗銹病與低產抗銹病兩個純種品系為親本培育高產抗銹病小麥品種的過程圖。試回答： (1)通過步驟①→②獲得的高產抗銹病小麥品種基因型有________種。 (2)步驟④是____________，步驟⑤中最常用的藥劑是____________。 (3)基因重組發(fā)生在圖中的________(填步驟代號)。 (4)經步驟⑥(人工誘變)處理獲得的小麥品種不一定是高產抗病類型，這是因為誘發(fā)突變具有________，而且突變頻率________。 (5)與“①→②→③”途徑相比，通過“①→④→⑤”途徑育種具有能夠明顯縮短育種年限的優(yōu)點，這是因為__________________________________________； 已知小麥是兩年生植物(第一年秋冬季播種，第二年春夏季開花、結果)，則通過“①→④→⑤”途徑獲得基因型為aaBB的小麥植株至少需要________年。 解析：(1)圖中步驟“①→②→③”為雜交育種，通過方法①→②獲得的高產抗銹病小麥品種的基因型有AABB和AABb兩種。(2)步驟“①→④→⑤”為單倍體育種，過程④是花藥離體培養(yǎng)，過程⑤中最常用的藥劑是秋水仙素，其作用是使染色體數目加倍。(3)基因重組發(fā)生在減數分裂過程中，圖中①②③④步驟都發(fā)生過減數分裂。(4)基因突變具有多方向性，且突變頻率很低，因此人工誘變不一定獲得高產抗病類型。(5)與雜交育種相比，單倍體育種獲得的植株一定是純合子，后代不會發(fā)生性狀分離，因而能夠明顯縮短育種年限；根據題意，AAbbaaBB，第二年獲得基因型為AaBb的種子，第二年秋冬季播種，第三年春季開花時進行花藥離體培養(yǎng)，經秋水仙素處理即可獲得基因型為aaBB的小麥植株。 答案：(1)2　(2)花藥離體培養(yǎng)　秋水仙素 (3)①②③④　(4)多方向性　很低 (5)通過單倍體育種獲得的植株一定是純合子(能穩(wěn)定遺傳或不發(fā)生性狀分離)　3