第一部分 专题四 第3讲.docx

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第一部分专题四第3讲

第3讲　变异、育种和进化

直击考纲

1.染色体结构变异和数目变异（Ⅰ）。

2.转基因食品的安全（Ⅰ）。

3.基因重组及其意义（Ⅱ）。

4.基因突变的特征和原因（Ⅱ）。

5.生物变异在育种上的应用（Ⅱ）。

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）。

1．判断有关生物变异的叙述

（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）诱变获得的突变体多数表现出优良性状，其方向由环境决定

（2008·江苏，23D和广东理基，47B）（　×　）

（3）观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置

（2010·江苏，6C）（　×　）

（4）非姐妹染色单体的交换和非同源染色体的自由组合均可导致基因重组，但不是有丝分裂和减数分裂均可产生的变异（2008·宁夏，5B和2011·江苏，22B）（　√　）

（5）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）（　√　）

（6）XYY个体的形成及三倍体无子西瓜植株的高度不育均与减数分裂中同源染色体的联会行为有关（2013·安徽，4改编）（　×　）

（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）甲、乙两图中的变异类型都可以用显微镜观察检验，但只会出现在有丝分裂中

（2009·江苏，16）（　×　）

（9）三倍体植物不能由受精卵发育而来（2008·江苏，23C）（　×　）

2．如图是与水稻有关的一些遗传育种途径。

请据图回答下列问题：

（1）采用A→B育种过程培育抗某种除草剂的水稻时，若用γ射线照射幼苗，其目的是诱发基因突变，检测照射后的组织是否具备抗该除草剂能力的措施是用该除草剂喷洒其幼叶，观察其表现。

若对抗性的遗传基础做进一步探究，可以选用抗性植株与纯合敏感型植株杂交，如果F1都是敏感型，表明抗性是隐性性状。

F1自交，若F2的性状比为15（敏感）∶1（抗性），则可初步推测该抗性性状由两对基因共同控制

（2009·广东，33

（2）（4）改编）

（2）在F过程中可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成胚状体获得再生植株，其细胞仍具有全能性（2012·浙江，32

（2）和2013·四川，5A改编）

（3）若要改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用图中F、G（填字母）途径所用的方法

（2008·广东单科，8改编）

（4）若以矮秆易感稻瘟病品种（ddrr）和高秆抗稻瘟病品种（DDRR）水稻为亲本进行杂交，经E过程培育矮秆抗稻瘟病水稻品种，F2矮秆抗稻瘟病类型中，能稳定遗传的占1/3（2007·山东理综，26

（1）改编）。

若利用上述亲本，尽快选育出矮秆抗稻瘟病纯合水稻品种，则应选用F、G（填字母）途径所用的方法，并用遗传图解和必要的文字表示。

图解提示：

3．判断下列关于生物进化的叙述

（1）盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果（2011·重庆，4A）（　×　）

（2）因自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率，所以进化改变的是个体而不是群体（2010·山东，2D和2008·山东，5D）（　×　）

（3）基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向（2010·山东，2C）（　×　）

（4）在自然条件下，某随机交配种群中等位基因A、a频率的变化只与环境的选择作用有关

（2010·大纲全国Ⅰ，4B）（　×　）

（5）种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小（2011·江苏，6D）（　×　）

（6）受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代

（2010·江苏，12D）（　√　）

（7）物种的形成必须经过生殖隔离，因此生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素

（2010·山东，2A和2013·江苏，12B改编）（　×　）

（8）下图表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化的基本环节，Y是自然选择（2009·上海，34

（1）改编）（　√　）

（9）某岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状，W代表蜥蜴脚趾的分趾基因；w代表联趾（趾间有蹼）基因。

如图表示这两种性状比例变化的过程，说明自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的基因频率发生了改变；从生物多样性角度分析，下图所示群体中不同个体的存在反映了遗传多样性

（2009·上海34（4）改编）（　√　）

重点一　立足“关键点”区分判断变异类型

典例剖析1

　某科研小组在研究某些生物的变异现象过程，绘制如下几种变异的示意图，并对其中某些具体变异类型做了进一步的探究，请思考回答下列问题：

（1）图中①表示__________，发生在________________________时期，而图②表示________。

（2）图③和④分别属于__________________________________________变异类型，分别列举属于图⑤⑥所示变异的例子：

________________________________________。

（3）图甲表示基因型为AaBbDd的某生物正在进行分裂的细胞，若⑦上有A基因，⑩上有a基因，可能曾经发生了上图中________（填序号）所示的变异类型。

（4）图乙是某果蝇体细胞的染色体组成，已知果蝇正常肢（A）对短肢（a）为显性，该等位基因位于Ⅳ号染色体上，如果Ⅳ号染色体多一条（Ⅳ－三体）或少一条（Ⅳ－单体）均能正常生活，而且可以繁殖后代。

单体和三体多出的1条染色体在减数分裂过程时随机移向细胞的一极，各种配子的形成机会和可育性相同。

a．若正常肢（AA）果蝇与Ⅳ－单体短肢果蝇交配，后代出现Ⅳ－单体正常肢果蝇的概率为________。

b．若让短肢果蝇（aa）与Ⅳ－三体正常肢（AAA）果蝇交配，则子一代中正常果蝇与三体果蝇的比例为________。

（5）在进一步的研究中发现若杂合子中某条染色体部分缺失，且缺失部分包括某些显性基因，则同源染色体上隐性等位基因就得以表现，这一现象称为假显性，其中X染色体上缺失往往会导致雄性个体死亡。

已知决定果蝇翅形的基因位于X染色体上，正常翅（H）对缺刻翅（h）为显性，现有一只雌性缺刻翅果蝇与雄性正常翅果蝇杂交：

a．若________________________________________________________________________，

则这只缺刻翅雌果蝇是由基因突变引起；

b．若________________________________________________________________________，

则这只缺刻翅雌果蝇是由假显性引起。

答案　

（1）交叉互换　减数第一次分裂的四分体　易位　

（2）基因突变、染色体结构变异中的缺失或重复　⑤：

譬如三倍体无子西瓜；⑥：

譬如21三体综合征　（3）①或③

（4）a.1/2　b．1∶1　（5）a.杂交子代中雌雄果蝇数之比为1∶1　b．杂交子代中雌雄果蝇数之比为2∶1

审答思考

1．图①和②中各自两条的染色体是什么关系？

答案　前者中是一对同源染色体，后者是非同源染色体。

2．图②、③、④、⑤、⑥的变异分别是以什么为单位发生什么改变？

答案　②：

染色体片段（易位）、③：

碱基对（缺失）、④：

染色体片段（重复或缺失）、⑤：

染色体组（增加）、⑥：

染色体（增加）。

3．思考判断图甲所示细胞的分裂时期、分裂方式和细胞名称？

其中有同源染色体吗？

其中⑦与⑩在上一时期是什么关系？

答案　减数第二次分裂后期、次级卵母细胞。

没有同源染色体。

姐妹染色单体。

4．尝试写出正常肢（AA）果蝇与Ⅳ－单体短肢果蝇交配的遗传图解和短肢果蝇（aa）与Ⅳ－三体正常肢（AAA）果蝇交配的遗传图解。

答案　

5．若缺刻翅雌果蝇是由基因突变引起的，其与雄性正常翅果蝇杂交的遗传图解如何书写？

若缺刻翅雌果蝇是由假显性引起的呢？

答案　

变式拓展

1．填充下表，并掌握所填关键点

项目

基因突变

基因重组

染色体变异

概念

基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失和替换

控制不同性状的非等位基因重新组合

由染色体结构或数目变化而引起的变异

类型

自然突变、诱发突变

交叉互换、自由组合

染色体结构变异、染色体数目变异

原因

DNA复制（有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期）过程出现差错

减数分裂时非同源染色体上的非等位基因自由组合或同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换；基因工程

内外因素使染色体结构出现异常，或细胞分裂过程中，染色体的分开出现异常

实质

产生新的基因（改变基因的质，不改变基因的量）

产生新的基因型（不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量）

基因数目或基因排列顺序发生改变（不改变基因的质）

关系

基因突变是生物变异的根本来源，为基因重组提供原材料。

三种可遗传变异都为生物进化提供了原材料

2.原题图中所示的各种变异可以在光学显微镜下观察到的有哪些？

属于分子水平变化的有哪些？

能产生新基因的是什么变异？

答案　可以在光学显微镜下观察到的有②④⑤⑥；属于分子水平变化的是①③；能产生新基因的是③。

3.③所属变异类型一定会改变子代的性状吗？

若③所属变异类型发生在植物的体细胞中，能否传递给子代呢？

答案　不一定。

能。

4．尝试判断图⑤、图甲和基因型为AaBbDd的某生物的正常体细胞中最多分别含有多少个染色体组？

尝试总结判断染色体组的方法有哪些？

答案　图⑤有3个、图甲有2个、基因型为AaBbDd的某生物的正常体细胞中最多有4个。

判断方法：

根据染色体形态判断；根据基因型判断；根据染色体的数目和染色体的形态数来推算。

5．下图是什么分裂方式，其变异来源是什么呢？

答案　有丝分裂（后期）。

基因突变。

6．图乙所示生物的性别是什么类型？

答案　雄性。

对位训练

1．（2013·福建卷，5）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

（　　）

A．图甲所示的变异属于基因重组

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　D

解析　图甲所示的变异属于染色体结构的变异；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；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正常的后代。

技能点拨

1．探究某一变异性状是否是可遗传的变异的方法思路

（1）若染色体变异，可直接借助显微镜观察染色体形态、数目、结构是否改变。

（2）与原来类型在相同环境下种植，观察变异性状是否消失，若不消失则为可遗传的变异，反之则为不可遗传的变异。

（3）设计杂交实验，根据实验结果确定变异性状的基因型是否改变。

2．显性突变和隐性突变的判定

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；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。

3．单倍体、二倍体和多倍体的区分

重点二　理解变异原理，掌握育种流程

典例剖析2

　如图甲、乙表示水稻两个品种（两对相对性状独立遗传），①～⑧表示培育水稻新品种的过程。

下列说法正确的是（　　）

A．如果过程②中逐代自交，那么自交代数越多纯合植株的比例越高

B．⑤与⑧过程的育种原理不同，③过程表示单倍体育种

C．育种过程②⑤⑥中需要进行筛选，筛选不会改变任何一个基因的频率

D．经过①和⑦过程培育的品种和甲、乙品种基因型不同，但是仍然属于同一个物种

答案　A

解析　由图可知，①②为杂交育种，①③④为单倍体育种，①⑧为基因工程育种；①⑦为多倍体育种，⑤⑥为诱变育种。

杂合子连续自交，随自交代数的增加纯合子的比例逐代增加；诱变育种的原理是基因突变，基因工程育种的原理是基因重组；筛选过程种群基因频率发生改变；甲、乙品种为二倍体植物，经过①和⑦过程培育的品种为四倍体植物，二倍体植物与四倍体植物杂交后代是三倍体，由于三倍体植物不可育，因此二倍体与四倍体间存在生殖隔离，为不同的物种。

审答思考

1．图中①和②为杂交育种，原理是基因重组，其中①为杂交过程，②为连续自交并不断选择过程。

2．图中①、③、④为单倍体育种，其中③为花药离体培养过程，④为用秋水仙素处理单倍体幼苗过程。

3．图中①⑧为基因工程育种，其原理是基因重组；①⑦为多倍体育种，⑦为用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，⑤⑥为诱变育种，其原理是基因突变。

4．图中甲、乙生物与AAaaBBbb之间是否存在生殖隔离呢？

答案　存在。

前者为二倍体，后者为四倍体，若杂交，其后代不可育。

5．若Aa连续自交n次，在下面的坐标系中绘出后代中纯合子、杂合子和显隐性纯合子所占比例的变化曲线。

答案　

变式拓展

1．图中②和⑦的变异分别发生在什么时期？

答案　前者发生在减数第一次分裂的后期，后者发生在有丝分裂的前期。

2．图中④⑦过程中使用秋水仙素处理组织细胞有何区别？

答案　前者是处理单倍体幼苗，而后者处理的是萌发的种子或幼苗。

3．无子西瓜的获得所依据的原理是什么？

是否属于可遗传变异？

如何证明？

答案　获得无子西瓜的原理是染色体变异；这种变异属于可遗传变异；可利用离体培养无子西瓜组织细胞观察子代是否能够产生无子西瓜。

4．一般情况下，在单倍体育种过程中何时开始选择？

答案　从人工诱导单倍体细胞中的染色体加倍，得到正常植株后，从其中选择。

对位训练

2．假设a、B为玉米的优良基因，现有AABB、aabb两个品种，控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，实验小组用不同方法进行了实验（见图），下列说法不正确（　　）

A．过程①⑧育种方法运用的原理是基因突变，最大优点是能提高突变率，在短时间内获得更多的优良变异类型

B．过程⑤使用的试剂是秋水仙素，它可作用于正在分裂的细胞，抑制纺锤体的形成

C．过程②③④育种方法运用的原理是基因重组，基因型aaB__的类型经④后，子代中aaBB所占比例是5/6

D．过程②⑥⑦应用了单倍体育种的方法，最大的优点是明显缩短育种年限

答案　C

解析　①⑧是诱变育种。

②③④是杂交育种，原理是基因重组，基因型aaB__的类型中aaBB占1/3，aaBb占2/3，经过自交后，子代中aaBB所占比例是1/2，故C错误。

技能点拨

1．不同需求的育种方法选择与分析

（1）若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。

（2）有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。

（3）若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。

（4）若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。

（5）若要培育原先没有的品种，则可用诱变育种。

（6）若要定向改变生物的性状，可利用基因工程育种。

2．“可遗传”≠“可育”

三倍体无子西瓜、骡子、单倍体等均表现“不育”，但它们均属可遗传变异——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。

无子番茄的“无子”原因是植株未受粉，生长素促进了果实发育，这种“无子”性状是不可保留到子代的，将无子番茄进行组织培养时，若能正常受粉，则可结“有子果实”。

重点三　透过图解理解现代生物进化理论

典例剖析3

　如图1所示为某地区中某生物原种群被一条河分割成甲、乙两个种群后的进化过程图，图2为在某段时间内，种群甲中的A基因频率的变化情况，请思考回答下列问题：

（1）图1中a过程为______________，b过程的实质是

________________________________________，其直接作用对象是________________，地球新物种的形成必须经过[　]________________。

（2）由图可知物种形成过程中________是不定向的，而图中过程[　]________________是定向的。

（3）图2中在________时间段内甲种群生物发生了进化，其中____________基因控制的性状更加适应环境，在T点时________（填“是”、“否”或“不一定”）形成新物种。

（4）若时间单位为年，在某年时，甲种群AA、Aa和aa的基因型频率分别为10%、30%和60%，则此时A基因频率为________________。

现假设甲种群所生存的环境发生一种新的变化，使得生存能力AA＝Aa>aa，其中aa个体每年减少10%，而AA和Aa个体每年增加10%，则下一年时种群中的aa的基因型频率为________________，该种群______（会、不会）发生进化。

（5）若A和a基因位于X染色体上，在某个时间点统计甲种群中XAXA个体占42%、XAXa个体占6%、XAY个体占45%、XaY个体占5%，则该种群的a基因频率为________________。

（6）若说“该地区生物多样性的形成过程就是新物种的形成过程”是否正确呢？

____________。

答案　

（1）地理隔离　定向改变种群的基因频率　生物个体的表现型　c　生殖隔离　

（2）变异　b　自然选择　（3）QR　A　不一定　（4）25%　55.1%　会　（5）7.5%　（6）不正确

审答思考

1．完善下面渐变式物种形成过程图解

2．完善物种形成的突变和基因重组、自然选择和隔离三个环节的关系图

3．基因频率的计算方法

（1）定义法：

根据定义“基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例”，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：

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。

4．完善生物进化理论综合图解

变式拓展

1．从理论上分析，在图2中的P时间点时种群中Aa的基因型频率最大。

2．在图2中绘出a基因频率的变化曲线。

答案　

3．发生a过程后，若乙种群中AA、Aa和aa的基因型个体起始数量比例分别为30%、50%和20%，在新环境中的生存能力AA＝Aa>aa，请绘出该种群中A和a基因频率随时间的变化曲线。

答案　

对位训练

3．假设在某一个群体中，AA、Aa、aa三种基因型的个体数量相等，A和a的基因频率均为50%。

如图表示当环境发生改变时，自然选择对基因A或a有利时，其基因频率的变化曲线。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．曲线甲表示当自然选择对隐性基因不利时显性基因频率变化曲线

B．曲线甲、乙变化幅度不同主要取决于生物生存环境引起的变异

C．自然选择直接作用的是生物个体的表现型而不是决定表现型的基因

D．有利基因的基因频率变化如曲线甲所示时，该种群已进化成新物种

答案　C

解析　在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应的基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应的基因的频率会下降。

自然选择直接作用的是生物个体的表现型而不是决定表现型的基因。

技能点拨

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

网络小结

1．（2013·海南卷，22）某二倍体植物染色体上的基因B2是由其等位基因B1突变而来的，如不考虑染色体变异，下列叙述错误的是（　　）

A．该突变可能是碱基对替换或碱基对插入造成的

B．基因B1和B2编码的蛋白质可以相同，也可以不同

C．基因B1和B2指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码

D．基因B1和B2可同时存在于同一个体细胞中或同一个配子中

答案　D

解析　A正确，新基因的产生依靠基因突变，基因突变包括碱基的缺失、增添或替换。

B正确，B1和B2基因的碱基排列顺序不同，其转录的mRNA碱基序列也不同，但是mRNA可能出现不同的密码子决定同一种氨基酸的情况，所以能出现合成相同蛋白质的情况。

而碱基排列顺序不同，也可能导致合成蛋白质不同的情况。

C正确，生物指导蛋白质合成的过程中，都是使用同一套密码子，这也是证明生物共同起源的有力证据。

D错误，B1和B2为等位基因，在同一个细胞中时，存在于同源染色体上，故而可以存在于同一个细胞中。

但是二倍体生物的配子遗传物质减半，不考虑染色体变异的情况下，配子中只含有一个染色体组，不可能含有两个等位基因，故而不可能存在于同一个配子中。

2．（2013·江苏卷，25）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（多选）（　　）

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．a、b和c的培育均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

答案　CD

解析　利用①、③品种间杂交不能得到抗病性状，A错误；染色体加倍并不改变原有的基因，只有通过诱变育种，可由③选育出b，B错误；诱变育种和转基因技术均可获得原品种不具有的新性状，C、D正确。

3.

（2013·北京卷，4）安第斯山区有数十种蝙蝠以花蜜为食。

其中，长舌蝠的舌长为体长的1.5倍。

只有这种蝙蝠能从长筒花狭长的花冠筒底部取食花蜜，且为该植物的唯一传粉者。

由此无法推断出（　　）

A．长舌有助于长舌蝠避开与其他蝙蝠的竞争

B．长筒花可以在没有长舌蝠的地方繁衍后代

C．长筒花狭长的花冠筒是自然选择的结果

D．长舌蝠和长筒花相互适应，共同（协同）进化

答案　B

解析　由题干信息知，长舌蝠为长筒花的“唯一传粉者”，体现了二者的共同进化，相互依赖关系，故在没有长舌蝠的地方长筒花因不能传粉而无法繁衍后代，长舌蝠独具的“长舌”可有效避开与其他蝙蝠间的竞争，长筒花狭长花冠筒等生物性状的形成是长期自然选择的结果，故A、C、D选项均正确，B项错误。

4．（2013·海南卷，15）果蝇长翅（V）和残翅（v）由一对常染色体上的等位基因控制。

假定某果蝇种群有20000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入20000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，关于纯合长翅果蝇引入后种群的叙述，错误的是（　　）

A．v基因频率降低了50%

B．V