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[直击考纲]　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(Ⅱ)。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16　立足“关键点”区分变异类型
1．抓住“本质、适用范围”2个关键点区分3种可遗传变异
(1)本质：基因突变是以碱基对为单位发生改变，基因重组是以基因为单位发生重组，染色体变异则是以“染色体片段”、“染色体条数”或“染色体组”为单位发生改变。
(2)适用范围：基因突变适用于所有生物(是病毒和原核生物的唯一变异方式)，基因重组适用于真核生物有性生殖的减数分裂过程中，染色体变异适用于真核生物。
2．抓住“镜检、是否产生新基因、实质”3个关键点区分染色体变异和基因突变
(1)镜检结果：前者能够在显微镜下看到，而后者不能。
(2)是否能产生新基因：前者不能，而后者能。
(3)变异的实质：前者是“基因数目或排列顺序改变”，而后者是碱基对的替换、增添和缺失。
3．抓住“图解、范围和所属类型”3个关键点区分易位和交叉互换
项目
易位
交叉互换
图解
发生范围
发生在非同源染色体之间
发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间
变异类型
属于染色体结构变异
属于基因重组
4.二看法区分单倍体、二倍体和多倍体
一看发育起点：若是配子发育成的个体，则一定是单倍体；若是受精卵发育成的个体，则再看染色体组个数，若含2个染色体组则为二倍体，若含3个或3个以上染色体组则为多倍体。
5．利用3大方法快判染色体组个数
(1)看细胞内形态相同的染色体数目。
(2)看细胞或个体的基因型。
(3)根据染色体数目和形态数来推算。
6．澄清“可遗传”与“可育”
(1)三倍体无子西瓜、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)无子番茄中“无子”的原因是植株未受粉，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”。
7．有关可遗传变异的5个易错点提示
(1)体细胞中发生的基因突变一般不能通过有性生殖传递给后代，但有些植物可以通过无性繁殖传递给后代。
(2)基因重组一般发生在控制不同性状的基因间，至少两对或者两对以上的基因，如果是一对相对性状的遗传，后代出现新类型可能来源于性状分离或基因突变，而不会是基因重组。
(3)自然条件下，细菌等原核生物和病毒的可遗传变异只有基因突变；真核生物无性繁殖时的可遗传变异有基因突变和染色体变异。
(4)单倍体并非都不育，其体细胞中也并非都只有一个染色体组，也并非都一定没有等位基因和同源染色体，譬如若是多倍体的配子发育成的个体，若含偶数个染色体组，则形成的单倍体可含有同源染色体及等位基因。
(5)变异的利与害是相对的，而不是绝对的，其利害取决于所生存的环境条件。
题组一　辨析变异类型和特点
1．(2016·全国Ⅲ，32)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：
(1)基因突变和染色体变异所涉及到的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者____________。
(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以____________为单位的变异。
(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子__________代中能观察到该显性突变的性状；最早在子____________代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子__________代中能分离得到显性突变纯合子；最早在子____________代中能分离得到隐性突变纯合子。
答案　(1)少　(2)染色体　(3)一　二　三　二
解析　(1)基因突变是指DNA分子中发生的碱基对的替换、增添或缺失，而染色体变异往往会改变基因的数目和排列顺序，所以与基因突变相比，后者所涉及的碱基对数目更多。(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以个别染色体为单位的变异。(3)AA植株发生隐性突变后基因型变为Aa，而aa植株发生显性突变后基因型也变为Aa，该种植物自花受粉，所以不论是显性突变还是隐性突变，子一代为Aa时在子二代中的基因型都有AA、Aa和aa三种，故最早可在子一代观察到该显性突变的性状(A_)；最早在子二代中观察到该隐性突变的性状(aa)；显性纯合子和隐性纯合子均出现于子二代，且隐性纯合子一旦出现，即可确认为纯合，从而可直接分离出来，而显性纯合子的分离，却需再令其自交一代至子三代，若不发生性状分离方可认定为纯合子，进而分离出来。
真题重组　判断下列有关生物变异的叙述：
(1)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，基因的突变与重组不会同时发生
(2013·四川，1D)(　√　)
(2)基因突变与染色体结构变异都可导致碱基序列的改变(2015·海南，21C)(　√　)
(3)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)(　×　)
(4)秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍(2014·四川，5A)(　×　)
(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。则图甲所示的变异属于基因重组，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 (2013·福建，5AC)(　×　)
2．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
答案　D
解析　图中正常雄性个体产生的雄配子类型有四种，即AX、AY、aX、aY，概率是相等的，即为×＝，A正确；突变体Ⅰ中A基因变成a基因，其形成最可能是基因突变，B正确；突变体Ⅱ所发生的变异为染色体结构变异，能够通过显微镜直接观察到，C正确；突变体Ⅲ中发生了染色体结构变异(易位)，D错误。
思维延伸　判断下列叙述的正误：
(1)上述原题中突变体Ⅱ的形成一定是染色体缺失所致(　×　)
(2)上述原题中从正常细胞到突变体Ⅰ可通过有丝分裂形成(　√　)
(3)上述原题中突变体Ⅲ中基因A和a的分离符合基因的分离定律(　×　)
(4)花药离体培养过程中，基因突变、基因重组、染色体变异均有可能发生(　×　)
(5)基因重组可以产生新的性状，但不能改变基因频率(　×　)
(6)某二倍体动物的一个精原细胞在减数分裂过程中只发生一次变异，产生的4个精细胞如图所示，则可推断发生的变异类型为基因突变(　√　)
题组二　辨析新情景信息中的变异
3．(2016·天津，5)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：
枯草
杆菌
核糖体S12蛋白第55～58位的氨基酸序列
链霉素与核
糖体的结合
在含链霉素培养
基中的存活率/%
野生型　
…－P－－K－P－…
能
0
突变型　
…－P－－K－P－…
不能
100
注：P：脯氨酸；K：赖氨酸；R：精氨酸。
下列叙述正确的是(　　)
A．S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性
B．链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能
C．突变型的产生是由碱基对的缺失所致
D．链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变
答案　A
解析　S12蛋白结构改变后的突变型在含链霉素的培养基中存活率为100%，具有链霉素抗性，A正确；链霉素通过与核糖体结合抑制其翻译功能，B错误；突变型只改变了一种氨基酸，其产生是由碱基对的替换所致，C错误；链霉素起到选择作用，不能诱导其产生抗性突变，D错误。
4．(2017·南昌模拟)通过60Co诱变二倍体水稻种子，得到黄绿叶突变体。经测序发现，编码叶绿素a氧化酶的基因(OSCAOl)中从箭头所指的碱基开始连续5个碱基发生缺失(如图所示)，导致该基因编码的多肽链异常(已知终止密码子为UAA、UAG、UGA)。下列叙述正确的是 (　　)
A．题干中人工诱变的方法是辐射诱变，引起的变异属于染色体结构变异中的缺失
B．基因 OsCAOl发生上述变化导致终止密码子UGA提前出现
C．若黄绿叶突变体再经诱变，则不可能恢复为正常叶个体
D．碱基发生缺失前后，转录的两种mRNA中的四种碱基所占比例一定不同
答案　B
解析　题干中人工诱变的方法是辐射诱变，引起的变异属于基因突变，A错误；从基因表达水平分析，该突变体的产生是由于碱基缺失后，终止密码子提前出现，使翻译提前终止，形成异常蛋白，B正确；基因突变具有不定向性，若黄绿叶突变体再经诱变，则可能恢复为正常叶个体，C错误；碱基发生缺失前后，转录的两种mRNA中的四种碱基所占比例不一定相同，D错误。
题组三　透过实验探究相关变异的类型
5．(1)(2013·山东，27节选)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，请设计一步杂交实验，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)
实验步骤：①______________________________________________________；
②观察、统计后代表现型及比例。
结果预测：Ⅰ.若________________________________，则为图甲所示的基因组成；
Ⅱ.若__________________________________________，则为图乙所示的基因组成；
Ⅲ.若__________________________________________，则为图丙所示的基因组成。
答案　答案一：①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
Ⅰ.子代宽叶红花∶宽叶白花＝1∶1　Ⅱ.子代宽叶红花∶宽叶白花＝2∶1　Ⅲ.子代中宽叶红花∶窄叶白花＝2∶1
答案二：①用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交　Ⅰ.宽叶红花与宽叶白花植株的比例为3∶1
Ⅱ.后代全部为宽叶红花植株　Ⅲ.宽叶红花与窄叶红花植株的比例为2∶1
解析　确定基因型可用测交的方法，依据题意选择缺失一条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，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。也可用缺失一条2号染色体的窄叶红花植株进行测交。
(2)(2016·北京，30节选)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。
答案　自　显　表现型的分离比
解析　突变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。
6. (2017·绵阳模拟节选)某多年生植物(2n＝10)，茎的高度由一对等位基因(E和e)控制。研究发现：茎的高度与显性基因E的个数有关(EE为高秆、Ee为中秆、ee为矮秆)，并且染色体缺失会引起花粉不育。育种工作者将一正常纯合高秆植株(甲)在花蕾期用γ射线照射后，让其自交，发现子代有几株中秆植株(乙)，其他均为高秆植株。子代植株(乙)出现的原因有三种假设：
假设一：仅由环境因素引起；
假设二：γ射线照射植株(甲)导致其发生了隐性突变；
假设三：γ射线照射植株(甲)导致一个染色体上含有显性基因的片段丢失。
(1)γ射线照射花蕾期的植株(甲)后，植株叶芽细胞和生殖细胞均发生了突变，但在自然条件下，叶芽细胞突变对子代的性状几乎无影响，其原因是_______________________________。
(2)现欲确定哪个假设正确，进行如下实验：
将中秆植株(乙)在环境条件相同且适宜的自然条件下单株种植，并严格自交，观察并统计子代的表现型及比例。请你预测可能的结果并得出相应结论：___。
答案　(1)突变发生在体细胞中(体细胞突变)，一般不能遗传给后代　(2)若子代性状全为高秆，则假设一正确；若子代性状高秆∶中秆∶矮秆＝1∶2∶1，则假设二正确；若子代性状高秆∶中秆＝1∶1，则假设三正确
解析　(1)叶芽细胞属于体细胞，而体细胞突变一般不遗传给子代，因此植株叶芽细胞突变对子代的性状几乎无影响。(2)本题应该根据三个假设逆向解题。将中秆植株(乙)在环境条件相同且适宜的自然条件下单株种植，并严格自交，观察并统计子代的表现型及比例。若假设一正确，该变异仅由环境因素引起，则其基因型仍为EE，自交子代都表现为高秆。 若假设二正确，γ射线照射植株(甲)导致其发生了隐性突变，则其基因型为Ee，自交后代的基因型及比例为EE∶Ee∶ee＝1∶2∶1，因此子代表现型及比例为高秆∶中秆∶矮秆＝1∶2∶1。 若假设三正确，γ射线照射植株(甲)导致一个染色体上含有显性基因的片段丢失，则其基因型为Eo，由于染色体缺失会引起花粉不育，则其自交后代的基因型及比例为EE∶Eo＝1∶1，因此子代表现型及比例为高秆∶中秆＝1∶1。
思维延伸　(1)正常的水稻(雌雄同株)体细胞染色体数为2n＝24。现有一种三体水稻，细胞中7号染色体的同源染色体有三条，即染色体数为2n＋1＝25。如图为该三体水稻细胞及其产生的配子类型和比例示意图(6、7为染色体标号；A为抗病基因，a为非抗病基因；①～④为四种类型配子)。已知染色体数异常的配子(如①、③)中雄配子不能参与受精作用，其他配子均能参与受精作用且个体存活。请回答：
Ⅰ.图中“？”处的基因是______，若减数分裂过程没有发生基因突变和染色体交叉互换，则配子②和④________(填“可能”或“不可能”)来自同一个初级精母细胞。
Ⅱ.现有一株基因型为Aaa的抗病植株，可能是三体植株(假说1)；也可能是如图中⑤所示由于____________________导致的(假说2)。请设计一最简捷的交配实验方案(设假说2中产生的各种配子均能受精且后代均能存活)，探究何种假说成立。(写出实验设计思路，预期结果和结论)
实验思路：_______________________________________________________________________
预期结果和结论：________________________________________________________________。
答案　Ⅰ.A　不可能　Ⅱ.染色体结构变异　让该植株进行自交　自交后代中抗病∶不抗病＝2∶1，则可能是三体植株(假说1)；自交后代中抗病∶不抗病＝3∶1，则是如图中⑤所示的染色体结构变异
(2)玉米紫株(B)对绿株(b)为显性，当用X射线照射纯种紫株玉米花粉后，将其授于绿株的个体上，发现F1有732株紫、2株绿。对这2株绿株的出现，有人进行了如下推测：
推测一：绿株是由于载有紫株基因的染色体部分区段缺失导致的。已知该区段缺失的雌、雄配子可育，而缺失的纯合子(两条同源染色体均缺失相同片段)致死。
推测二：绿株是经X射线照射的少数花粉中紫株基因突变为绿株基因。
某人设计了以下实验，以探究X射线照射花粉后产生的变异类型：
第一步：选F1中绿株与纯种紫株杂交，得到F2；
第二步：F2自交，得到F3；
第三步：观察并记录F3植株的颜色及比例。
①若F3紫株∶绿株为________，说明X射线照射的少数花粉中紫株基因突变为绿株基因。
②若F3紫株∶绿株为________，说明X射线照射的少数花粉中载有紫株基因的染色体部分区段缺失。
写出该实验F1得到F3的遗传图解，并以简要文字说明(缺失基因用下划线“_”表示)。
答案　①3∶1　②6∶1　遗传图解如下：
F1　　　 b_绿株　 ×　BB紫株
↓
F2　　1/2Bb紫株　　　 　1/2B_紫株
↓自交　 　　　　　↓自交
F3　BB、Bb紫株 绿株bb　BB、B_紫株 _ _(植株死亡)
3/8　　　　1/8　　　3/8　　　1/8
考点17　理解变异原理，掌握育种流程
1．育种方式及原理辨析
(1)诱变育种原理
原基因A(a)新基因a(A)
　↓　　　　　　　　↓
原性状　 　　　　目标性状
(2)单倍体育种与杂交育种的关系
(3)多倍体育种的原理分析
注意　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．不同需求的育种方法的选择与分析
(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，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。
3．花药离体培养≠单倍体育种
(1)花药离体培养仅获得单倍体幼苗。
(2)单倍体育种包括花药离体培养和诱导单倍体染色体加倍。
题组一　辨析育种相关的原理
1．(2015·天津，9)白粉菌和条锈菌能分别导致小麦感染白粉病和条锈病，引起减产。采用适宜播种方式可控制感病程度。下表是株高和株型相近的小麦A、B两品种在不同播种方式下的试验结果。

试验
编号
播种
方式
植株密度(×106株/公顷)
白粉病
感染程度
条锈病
感染程度
单位面
积产量
A品种
B品种
Ⅰ
单播
4
0
－
＋＋＋
＋
Ⅱ
单播
2
0
－
＋＋
＋
Ⅲ
混播
2
2
＋
＋
＋＋＋
Ⅳ
单播
0
4
＋＋＋
－
＋
Ⅴ
单播
0
2
＋＋
－
＋＋
注：“＋”的数目表示感染程度或产量高低；“－”表示未感染。
据表回答：
(1)抗白粉病的小麦品种是________，判断依据是____________________________。
(2)设计Ⅳ、Ⅴ两组试验，可探究_____________________________________________。
(3)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三组相比，第Ⅲ组产量最高，原因是______________________________。
(4)小麦抗条锈病性状由基因T/t控制，抗白粉病性状由基因R/r控制，两对等位基因位于非同源染色体上。以A、B品种的植株为亲本，取其F2中的甲、乙、丙单株自交，收获子粒并分别播种于不同处理的试验小区中，统计各区F3中的无病植株比例。结果如下表：
试验处理
F3无病植株　　
的比例/%　　　
F2植株
无菌水
以条锈菌进行感染
以白粉菌
进行感染
以条锈菌＋白
粉菌进行双感染
甲
100
25
0
0
乙
100
100
75
75
丙
100
25
75
？
据表推测，甲的基因型是________，乙的基因型是________，双菌感染后丙的子代中无病植株的比例为________。
答案　(1)A　Ⅰ、Ⅱ组小麦未感染白粉病
(2)植株密度对B品种小麦感病程度及产量的影响
(3)混播后小麦感病程度下降
(4)Ttrr　ttRr　18.75%(或3/16)
解析　(1)从Ⅰ和Ⅱ组的试验结果可知抗白粉病的小麦品种是A。(2)分析Ⅲ、Ⅳ两组试验，自变量为植株密度，因变量为感病程度及产量，所以Ⅲ、Ⅳ两组试验的目的是：探究植株密度对B品种小麦感病程度及产量的影响。(3)从表格可以看出，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ相比，第Ⅲ组的产量最高，分析表中信息得出结论：混播后小麦感病程度下降。(4)由表中F3无病植株的比例数据可知：甲自交后代中抗条锈病个体占25%，乙自交后代中抗白粉病的个体占75%，可说明抗条锈病为隐性性状，抗白粉病为显性性状。依据甲自交后代抗白粉病个体比例为0，抗条锈病个体比例为25%，可推测甲的基因型为Ttrr。依据乙自交后代抗条锈病个体比例为100%，抗白粉病个体比例为75%，可推测乙的基因型为ttRr。根据丙自交后代中抗条锈病个体占25%，抗白粉病个体占75%，可知丙的基因型为TtRr，其自交后代中无病植株即基因型为ttR_的植株占3/16，即18.75%。
2．(2014·江苏，13)如图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是(　　)
A．通过图中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．图中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　由于基因突变是不定向的，且获得的个体可能是杂合子，所以通过图中筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株，故A正确；X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异，故B正确；由于人工选择具有目的性，所以图中筛选高产菌株的过程是定向选择过程，故C正确；由于基因突变是不定向的，低频率的，所以诱变能提高基因的突变率，但不一定都是诱变相关基因的突变率提高，故D错误。
3．(2015·重庆，8节选)某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。拟进行如下杂交：
♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)―→C
选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常________________________。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是____________性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是____________，后代中出现这种母牛的概率是______________(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。
答案　生长发育或胚胎发育　隐性　♂A×♀C　1/8
解析　由于胚胎能在母体内正常生长发育，所以选择B作为母本。若子代母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明适宜本地生长是显性性状(设基因为M)，高产奶是隐性性状(设基因为n)。则♂A基因型是mmnn，♀B基因型是MMNN，♀C基因型是MmNn，为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛(M_nn)，可选择♂A和♀C进行杂交，后代出现该种母牛的概率是1/2×1/2×1/2＝1/8。
4．已知玉米(2n)的高秆(易倒伏)对矮秆(抗倒伏)为显性，抗病对易感病为显性，控制上述两对性状的两对基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合矮秆抗病玉米植株，研究人员采用了如图所示的方法。下列有关说法正确的是(　　)
A．图中①②过程均发生了同源染色体分离，非同源染色体自由组合
B．图中③过程产生转基因植株是基因突变的结果
C．图中④过程“航天育种”方法中发生的变异类型是染色体变异
D．图中单倍体加倍成纯合矮秆抗病植株的方法常用秋水仙素处理幼苗或萌发的种子
答案　A
解析　图中①自交和②花药离体培养过程均发生了同源染色体分离，非同源染色体自由组合，A正确；③是基因工程育种，原理是基因重组，B错误；④是诱变育种，发生的变异类型是基因突变，C错误；图中单倍体加倍成纯合矮秆抗病植株的方法常用秋水仙素处理幼苗，D错误。
思维延伸　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。下图表示利用品种甲(HHRR)和乙(hhrr)通过三种育种方法(Ⅰ～Ⅲ)培育优良品种(hhRR)的过程。请回答下列问题：
(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__________________________，需要经诱导染色体加倍后才能用于生产实践。图中所示的三种方法(Ⅰ～Ⅲ)中，最难获得优良品种(hhRR)的是方法____________，其原因是________________________。
答案　花药离体培养　长得弱小而且高度不育　Ⅲ　基因突变频率很低而且是不定向的
(2)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
题组二　辨析变异原理，设计育种方案
5．小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可)
答案　小麦新品种的培育过程是：
第一代　AABB　×　aabb　亲本杂交
↓
第二代　　　　AaBb　　种植F1让其进行自交
↓自交
第三代　A_B_ A_bb aaB_　aabb　选出aaB_的个体，连续自交，获得纯合子aaBB
马铃薯的杂交育种程序是：
第一代　yyRr　×　Yyrr　　　　　亲代杂交
↓
第二代　YyRr　yyRr　Yyrr　yyrr (种植，选出黄肉、抗病(YyRr(块茎)
↓
第三代　　用黄肉、抗病块茎繁殖
解析　杂交育种是通过杂交把不同亲本的优良性状集中到一个个体上，然后进行选择培育获得新品种的方法。小麦是种子繁殖，在育种过程中获得具有优良品种的个体后需要经过连续自交，获得能稳定遗传的纯合子；马铃薯可以用块茎进行无性繁殖，因此获得具有优良性状的个体后，可以应用无性繁殖进行推广。
6．(2015·浙江，32)某自花且闭花受粉植物，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)。
答案　(1)纯
(2)稀有性、多方向性
(3)选择　纯合化　年限越长　矮茎∶中茎∶高茎＝9∶6∶1
(4)基因重组和染色体变异　遗传图解如图所示
解析　(1)已知该植物为自花且闭花受粉的植物，所以在自然状态下发生的是自交现象，一般都是纯合子。(2)诱变育种主要利用基因突变的原理，因为基因突变具有有害性、稀有性和多方向性，所以需要处理大量种子。(3)杂交育种是利用基因重组的原理，有目的地将两个或多个品种的优良性状组合在同一个个体上，一般通过杂交、选择和纯合化等手段培养出新品种。如果控制性状的基因数越多，则育种过程中所需要的时间越长。若只考虑茎的高度，据题意可知亲本为纯合子，所以它们的基因型为DDEE(矮茎)和ddee(高茎)，其F1的基因型为DdEe，表现型为矮茎，F1自交后F2的表现型及其比例分别为矮茎(D－E－)∶中茎(D－ee和ddE－)∶高茎(ddee)＝9∶6∶1。(4)单倍体育种的原理是基因重组和染色体变异。遗传图解见答案。
7．(2017·泰安一模)番茄(2n＝24)的抗病(A)对感病(a)为显性，红果(B)对黄果(b)为显性，这两对基因自由组合。现有纯合抗病红果和感病黄果两个品种。请回答下列问题：
(1)研究人员用一定浓度的硫酸二乙酯溶液喷洒这两个品种的幼苗，培养筛选获得了抗病黄果新品种，其中利用__________________品种幼苗处理筛选更方便，该育种方法的原理是____________。
(2)若通过这两个品种杂交获取抗病黄果新品种，请完善相关操作步骤：
第一步：将纯合抗病红果和感病黄果两个品种杂交得到F1；
第二步：________________________________________________________________________；
第三步：从F2中选择抗病黄果植株____________直至不发生性状分离，即获得抗病黄果品种。
上述步骤需年限较长，如条件允许，可采用单倍体育种以缩短育种年限，其不同操作方法是对F1代实施________________________，再用______________________，选择获得抗病黄果新品种，该抗病黄果新品种体细胞中染色体有______条。
答案　(1)抗病红果　基因突变　(2)让F1自交获得F2　连续自交　花药离体培养获得单倍体　秋水仙素处理获得纯合子　24
解析　(1)研究人员用一定浓度的硫酸二乙酯溶液喷洒这两个品种的幼苗(基因型为AABB、aabb)，即利用化学物质诱导基因突变，培养筛选获得了抗病黄果新品种(AAbb)，其中利用抗病红果品种幼苗(AABB)处理筛选更方便，诱变育种的原理为基因突变。
(2)若通过这两个品种杂交获取抗病黄果新品种，即杂交育种，其步骤为：
第一步：将纯合抗病红果和感病黄果两个品种杂交得到F1；
第二步：让F1自交获得F2；
第三步：从F2中选择抗病黄果植株连续自交直至不发生性状分离，即获得抗病黄果品种。
上述步骤需年限较长，如条件允许，可采用单倍体育种以缩短育种年限，其不同操作方法是对F1代实施花药离体培养获得单倍体，再用秋水仙素处理获得纯合子，选择获得抗病黄果新品种，该抗病黄果新品种仍属于二倍体，体细胞中染色体有24条。
考点18　理解现代生物进化理论，并掌握相关计算
1．现代生物进化理论中的“三、两、两、两”
2．现代生物进化理论的6个易混点
(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。
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。
(3)共同进化并不只包括生物与生物之间共同进化，还包括生物与无机环境之间共同进化，共同进化中的生物之间的关系既有种间互助，也有种间斗争，但不包含种内关系。
(4)自然选择作用的对象：直接对象是种群中个体表现型，间接对象是个体基因型，根本对象是与变异性状相对应的基因。
(5)进化理论中定向与不定向：自然选择能定向改变种群的基因频率，而突变和基因重组是随机的、不定向的。
(6)共同进化表现为相互影响与相互改变。共同进化导致生物多样性的形成，其包含三个层次：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。
3．种群的基因频率的3种计算方法
(1)常染色体基因频率的计算
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。
(2)X染色体上的基因频率计算：
Xb＝×100%。
(3)利用哈迪—温伯格平衡定律，通过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)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5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5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；种群之间不存在个体的迁移或基因交流；没有自然选择。
题组一　辨析基本观点
1．(2010·大纲全国Ⅰ，4)关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述，错误的是(　　)
A．在某种条件下两种基因的频率可以相等
B．该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关
C．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境
D．持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零
答案　B
解析　当一个种群中基因型为AA和aa的个体各占25%，基因型为Aa的个体占50%时，A和a的基因频率相等，均为50%，A项对；能引起基因频率变化的因素有种群中个体的迁入和迁出、突变、自然选择等，B项错；一般来说，生物体适应环境的性状能保留下来，不适应环境的性状易被淘汰，前者控制相应性状的基因频率会升高，C项对；持续的选择会得到纯合子，其携带的基因的频率为100%，另一种基因的频率为0。
真题重组　判断下列关于生物进化的叙述：
(1)因自然选择是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)(　×　)
(2)盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果(2011·重庆，4A)(　×　)
(3) 下图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图，则野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离(2016·江苏，12D)(　×　)
(4)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)(　×　)
(5)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](　√　)
2．(2017·临汾三模)如图表示某类植物的进化过程：物种A，先是分化为A1、A2、A3，后又分别进化成为B、C、D三个物种。对此叙述正确的是(　　)
A．A1、A2、A3应当生活在相同的地理空间
B．B与C存在生殖隔离，但有可能相互杂交产生后代
C．A2中一部分个体计入A3群体，两者间不能进行基因交流
D．A1、A2、A3的生存环境相似，则发生的基因突变也相似
答案　B
解析　A1、A2、A3是由同一物种A进化而来，故它们应当生活在不同的地理空间，A错误；B与C存在生殖隔离，但有可能相互杂交产生后代，只是后代不育，B正确；A2中一部分个体计入A3群体，说明两者间能进行基因交流，C错误；A1、A2、A3的生存环境相似，基因突变具有不定向性，故发生的基因突变不一定相似，D错误。
思维延伸　判断与填充：
(1)高茎豌豆与矮茎豌豆杂交出现的表现型之比为3∶1的过程可以为进化提供原材料(　×　)
(2)超级细菌感染病例的出现，是因为抗生素的滥用促使细菌发生基因突变(　×　)
(3)种群内只要某一基因发生基因频率的改变，就说明该生物种群发生了进化(　√　)
(4)自然选择是引起种群基因频率发生改变的唯一因素(　×　)
(5)减数分裂和受精作用明显加快了生物进化的速度(　√　)
(6)下图是将该种植物分别移栽到低纬度和高纬度地区种植，经过多年的演化后最终形成了不同的五个物种：
①什么具体证据可以帮助你确定D和C不是一个物种？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
②图示中B物种进化为D、E两个物种的机理是______________________________。
③C种群内部个体间形态和大小方面的差异，体现的是________多样性。该多样性的实质是____________________________________多样性。
答案　①如果D和C不能杂交，或杂交后不能产生可育后代，说明它们不是一个物种(或若D和C杂交，存在生殖隔离，说明它们不是同一物种)　②地理隔离造成基因交流的阻断，不同环境的自然选择造成不同基因频率的变化，当基因频率变化积累到一定的程度，形成生殖隔离，从而形成物种D和E　③遗传　基因和基因型/遗传物质/DNA的脱氧核苷酸序列
(7)若甲、乙水草杂交，可产生三倍体的后代。据此，是否可以认为甲、乙水草是同一物种？________。你判断的理由是____________________________________________________。
答案　不是　甲、乙的后代是三倍体，不能产生正常的配子，所以后代不具有正常的生殖能力
题组二　基因(型)频率的计算及相关变化的辨析
3．(2016·全国乙，6)理论上，下列关于人类单基因遗传病的叙述，正确的是(　　)
A．常染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
B．常染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
C．X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
D．X染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
答案　D
解析　根据哈迪—温伯格定律，满足一定条件的种群中，等位基因只有一对(Aa)时，设基因A的频率为p，基因a的频率为q，则基因频率p＋q＝1，AA、Aa、aa的基因型频率分别为p2、2pq、q2。基因频率和基因型频率关系满足(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2，若致病基因位于常染色体上，发病率与性别无关。常染色体上隐性遗传病的发病率应为aa的基因型频率，即q2，A错误；常染色体上显性遗传病的发病率应为AA和Aa的基因型频率之和，即p2＋2pq，B错误；若致病基因位于X染色体上，发病率与性别有关。女性的发病率计算方法与致病基因位于常染色体上的情况相同，X染色体显性遗传病女性的发病率为p2＋2pq，C错误；因男性只有一条X染色体，故男性的发病率为致病基因的基因频率，D正确。
4．(2015·全国Ⅰ，32)假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题：
(1)若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中A基因频率∶a基因频率为______________。理论上，该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为__________，A的基因频率为__________。
(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为2∶1，则对该结果最合理的解释是____________________。根据这一解释，第一代再随机交配，第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为________。
答案　(1)1∶1　1∶2∶1　0.5　(2)A基因纯合致死　1∶1
解析　(1)由题干可知，种群中只有Aa一种基因型个体，因此种群中A∶a比例是1∶1，产生的配子中A配子∶a配子＝1∶1，配子随机结合，后代中基因型AA为×＝、Aa为2××＝、aa为×＝。A的基因频率为AA基因型频率＋Aa基因型频率＝＋×＝。(2)该种群随机交配后，由于后代只有Aa和aa两种基因型，说明AA基因型个体死亡，Aa和aa两种基因型比例为2∶1，这时种群中产生的配子比例为A、a，依据遗传平衡定律，求得后代AA为1/9、Aa为4/9、aa为4/9，其中AA个体死亡，Aa和aa的比例为1∶1。
真题重组　判断下列有关基因频率的计算与分析：
(1)果蝇的长翅(V)对残翅(v)为显性。在一个由600只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种群中，若杂合子占所有个体的40%，那么隐性基因v在该种群内的基因频率为60%
(2014·上海，9C)(　√　)
(2)某动物种群中，AA、Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配，理论上，下一代AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为4∶4∶1(2014·海南，23B)(　√　)
(3)(2015·山东，6改编)玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图。判断下列分析：
①0②只有p＝b时，亲代群体才可能只含有杂合子(　√　)
③p＝a时，显性纯合子在F1中所占的比例为(　√　)
④p＝c时，F1自交一代，子代中纯合子比例为(　×　)
5．如图1所示为某地区中某种老鼠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了一种新的变化，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的基因型频率约为____________，该种群____________(填“会”或“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%、XaXa个体占2%、XAY个体占45%、XaY个体占5%，则该种群中a基因的频率为______________。
(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)10% (6)不正确
思维延伸　思考下列问题：
(1)在原题图2中绘出a基因频率的变化曲线。
答案　如图所示
(2)某种果蝇的性染色体组成为XY型，红眼雌果蝇(XBXb)与白眼雄果蝇(XbY)交配得F1，让F1雌雄个体自由交配，则F2中白眼个体所占的比例为多少？
答案　F2中白眼个体所占的比例为9/16。
(3)某动物的基因A、a和B、b分别位于非同源染色体上，当只存在一种显性基因时，胚胎不能成活，若AABB和aabb个体交配，F1雌雄个体相互交配，F2群体中A的基因频率是__________。
答案　60%
(4)某植物种群中，AA基因型个体占40%，aa基因型个体占20%。已知aa在开花前死亡。若该种群植物之间能自由传粉，则下一代中Aa基因型个体出现的频率以及A、a基因频率分别为________、________、________。
答案　37.5%　75%　25%

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