2024届高三生物二轮复习专题讲义 第7单元 变异、育种与进化

必修2 遗传与进化 2024年高考生物复习专题讲义★★ 第7单元 变异、育种与进化 第21讲 基因突变和基因重组 课标要求 阐明基因突变的实例、原因和意义；阐明基因重组的原因和意义；描述某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变。 考点一 基因突变 必备知识整合 1.基因突变的实例 1）镰状细胞贫血 患者贫血的直接原因是 血红蛋白 异常，根本原因是发生了 基因突变 ，碱基对由 替换成 。 2）概念： DNA分子 中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的 基因碱基序列 的改变。 提醒 ①基因突变并非只发生在间期，而是主要发生于有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期。②基因突变若发生在配子中，可遗传给后代；若发生在体细胞中，一般不能遗传。 3）细胞的癌变 ①细胞癌变的原因 a.内因：原癌基因突变或过量表达、抑癌基因突变 原癌基因：一般来说，原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的 生长和增殖 所必需的。 抑癌基因：其表达的蛋白质能抑制细胞的 生长和增殖 ，或者促进 细胞凋亡 。 b.外因：致癌因子 易诱发生物发生基因突变并提高突变频率的外界因素都属于致癌因子。 ②癌细胞的主要特征 a.能够 无限增殖 。 b.形态结构发生显著变化。 c.细胞膜上的 糖蛋白 等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。 提醒 ①原癌基因和抑癌基因都是一类基因，而不是一个基因。②不是只有癌细胞中才存在原癌基因和抑癌基因，正常细胞中的DNA上也存在原癌基因和抑癌基因。③原癌基因和抑癌基因共同对细胞的生长和增殖起调节作用。④细胞癌变是多个基因突变累积的结果，不是一个基因突变就会引起细胞癌变。 2.诱发基因突变的因素（连线） 3.基因突变的特点 1） 普遍性 :在生物界是普遍存在的。 2）随机性:可以发生在生物个体发育的 任何时期 ；可以发生在细胞内 不同的DNA分子 上，以及同一个DNA分子的 不同部位 。 3） 低频性 :自然状态下,基因突变频率很低。 4） 不定向性 :一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的 等位基因 。 提醒 基因突变的结果是产生了新基因，基因的数目和位置不变。 4.诱变育种 利用物理因素（如紫外线、 射线等）或化学因素（如亚硝酸盐等）处理生物，可以提高突变频率，创造人类需要的生物新品种。 5.基因突变的意义 1）中性突变：有些基因突变既无害也无益，是中性的。例如，有的基因突变不会导致新的性状出现，就属于中性突变。 2）意义：产生 新基因 的途径； 生物变异 的根本来源；提供生物进化的 原材料 。 教材基础诊断 1. 镰状细胞贫血的血红蛋白分子与正常人的血红蛋白分子的氨基酸数量和排列顺序不同。（必2 P81图5-2）( × ) 2. 基因突变一定导致基因结构的改变，从而导致蛋白质的结构一定发生改变。（必2 P81思考·讨论）( × ) 3. 基因突变若只发生在体细胞中，则不能传给后代。（必2 P81正文）( × ) 4. 原癌基因突变为抑癌基因后,就会引起细胞癌变。（必2 P82正文）( × ) 5. 癌细胞表面糖蛋白减少，使得细胞容易扩散并无限增殖。（必2 P82正文）( × ) 6. 诱变因素可以提高突变频率并决定基因突变的方向。（必2 P83正文）( × ) 7. 基因突变的随机性表现在一个基因可突变成多个等位基因。（必2 P83小字部分）( × ) 8. 在没有外界不良因素的影响下,生物不会发生基因突变。（必2 P83正文）( × ) 教材深度拓展 1. （必2 P80图5-1）基因突变是分子水平的变化，一般不能（填“能”或“不能”）借助光学显微镜观察，镰状细胞贫血是分子水平基因突变造成的，能否借助显微镜进行诊断？并说明理由：能，可借助显微镜观察红细胞的形态是圆饼状还是镰刀状来诊断。 2. （必2 P83正文）基因突变频率很低，而且基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物体有害，还有些是中性的，但为什么它仍可为生物进化提供原材料？请说明理由： 对于生物个体而言，发生自然突变的频率是很低的。但是，一个物种往往是由许多个体组成的，就整个物种来看，在漫长的进化历程中产生的突变还是很多的，其中有不少突变是有利突变，对生物的进化有重要意义。环境改变后，原本的有害变异可能变成有利变异，因此，基因突变能够为生物进化提供原材料。 3. （必2 P85拓展应用）镰状细胞贫血主要流行于非洲疟疾猖獗的地区。具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体（即杂合子）在氧含量正常的情况下，并不表现出镰状细胞贫血的症状,因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白,并对疟疾具有较强的抵抗力。请根据这一事实探讨突变基因对当地人生存的影响。 镰状细胞贫血致病基因携带者对疟疾具有较强的抵抗力,这说明在易患疟疾的地区,镰状细胞的突变具有有利于当地人生存的一面。虽然这个突变体的纯合子对生存不利,但其杂合子却有利于当地人的生存。 重难突破 1.基因突变的几点提醒 1）间期进行DNA复制时需要解旋,解旋后的DNA容易受到内、外因素的影响而发生碱基的改变。 2）基因突变发生在体细胞中时,不会通过有性生殖传给后代,但可通过无性生殖传给后代;基因突变发生在配子中时,可通过有性生殖传给后代。 3）真核生物基因突变一般产生它的等位基因,而病毒和原核生物中不存在等位基因,其基因突变产生的是新基因。 ）RNA病毒的遗传物质为RNA，这种病毒RNA上碱基序列的改变也称为基因突变。 2.基因突变对生物性状的影响 1）基因突变可引起生物性状的改变 如某些碱基的增添、缺失或替换引起基因碱基序列改变,从而引起部分氨基酸改变,进而改变蛋白质的结构和功能,便会引起生物性状的改变。（如表） 碱基 影响范围 对氨基酸序列的影响（若不考虑起始密码子、终止密码子） 替换 小 只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列 增添 大 不影响插入位置前的氨基酸序列,只影响插入位置后的氨基酸序列 缺失 大 不影响缺失位置前的氨基酸序列,只影响缺失位置后的氨基酸序列 2）基因突变可改变生物性状的4大原因 ①基因突变可能引发肽链不能合成； ②肽链延长（终止密码子推后出现）； ③肽链缩短（终止密码子提前出现）； ④肽链中氨基酸种类改变。 以上改变会引发蛋白质的结构和功能改变，进而引发生物性状的改变。 3）基因突变未引起生物性状改变的4大原因 ①突变部位：基因突变发生在基因的非编码区； ②密码子简并性：若新产生的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变； ③隐性突变：若基因突变为隐性突变，如 中一个 变为 ，此时性状也不改变； ④有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的位置，但该蛋白质的功能不变。 关键能力提升 考向一 考查基因突变的机理、原因与特点（生命观念、科学思维） 1. [2021广东汕头质检]镰状细胞贫血 病因的发现，是现代医学史上重要的事件。假设正常血红蛋白由 基因控制，突变后的异常血红蛋白由 基因控制。下列相关叙述正确的是( D ) A. 基因 的长度较基因 长 B. 患 的根本原因是一个氨基酸发生了替换 C. 基因与 基因中的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值不同 D. 属于单基因遗传病，该病的症状可利用光学显微镜观察到 [解析]镰状细胞贫血是由基因中一对碱基发生替换引起的，基因的长度不变，A、B错误；双链DNA分子中的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值都等于 ，C错误；镰状细胞贫血属于单基因遗传病，患者的红细胞呈镰刀状，可利用光学显微镜观察红细胞形态来确定是否患病，D正确。 2. [2021河南高三阶段性测试]研究人员利用 射线处理某品种花生，获得了高油酸花生突变体。研究发现，该突变与花生细胞中的 基因有关，含有 基因的花生油酸含量与原花生品种无显著差异，含有 基因的花生油酸含量较高，从而获得了高油酸型突变体，如图所示。下列分析错误的是( C ) A. 利用 射线处理花生的方法属于人工诱变，具有可在短时间内提高突变频率等优点 B. 基因和 基因都是通过基因突变形成的，两基因中的嘧啶碱基所占比例相同 C. 若直接在 基因的第442位插入一个“ ”碱基对，则也可获得高油酸型突变体 D. 基因中“ ”碱基对的插入使基因结构发生改变，可能导致具有活性的某种蛋白质无法合成 [解析] 射线处理花生的方法属于人工诱变，人工诱变具有可在短时间内提高突变频率等优点，A正确；根据题意可知， 基因和 基因都是通过基因突变形成的，双链DNA分子中，嘧啶碱基和嘌呤碱基互补配对，都是各占一半，B正确；根据题干信息， 基因是在 基因的基础上插入了一个碱基对，故不能推断出直接在 基因的第442位插入一个“ ”碱基对可以获得高油酸型突变体，C错误；由于 基因中的碱基对发生了增添，基因结构发生改变，可能会导致具有活性的某种蛋白质不能合成，D正确。 题后悟道·易错 对基因突变概念的理解误区 1）“DNA分子结构改变”不一定是基因突变 ①基因的结构的改变，属于基因突变,如图中基因 、 、 。 ②非基因片段的结构的改变，不属于基因突变，如图中 、 。 2）“基因改变”不一定是基因突变 基因突变不改变DNA分子上基因的数目和位置，基因结构的改变属于基因突变；基因数量的改变不属于基因突变，而是属于染色体变异。 考向二 辨析基因突变与生物性状之间的关系（科学思维） 3. [2021河北衡水中学第二次调研]某植物的一次变异使某mRNA上一个编码氨基酸的密码子转变为终止密码子，导致植株形成大量的繁殖枝，经过人工选择成为该植物的一个亚种 。下列叙述错误的是( B ) A. 的产生与基因中的碱基序列改变有关 B. 相应基因转录形成的mRNA比该植物的短 C. 该植物和 之间可能不存在生殖隔离 D. 变异后的mRNA编码肽链的氨基酸数比该植物的少 [解析]由题干“变异使某mRNA上一个编码氨基酸的密码子转变为终止密码子”，可知 的产生与基因中的碱基序列改变有关，A正确； 相应基因转录形成的mRNA长度并没有改变，B错误； 只是该植物的一个亚种，两者没有形成生殖隔离，C正确；突变后，一个编码氨基酸的密码子转变为终止密码子，故变异后的mRNA编码肽链的氨基酸数比该植物的少，D正确。 4. [2021江苏连云港考前模拟]将眼型突变型果蝇与野生型果蝇杂交， 均为野生型， 雌雄果蝇交配，测得 中野生型有300只，突变型有20只。进一步测序研究，发现与野生型果蝇相比，突变型果蝇常染色体上三个基因中的碱基发生了变化，情况如下表所示。下列相关叙述错误的是( A ) 突变基因 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 碱基变化 氨基酸/多肽链/蛋白质变化 多肽链比野生型果蝇长 有一个氨基酸与野生型果蝇不同 相应蛋白质无变化 A. 突变基因任意存在一个就会出现眼型突变型果蝇 B. 眼型突变型果蝇的产生与突变基因Ⅲ中碱基的变化关系不大 C. 突变基因Ⅰ控制合成的肽链长度增加可能与起始密码子位置变化有关 D. 突变基因Ⅲ中碱基发生变化但相应蛋白质无变化，可能与密码子的简并性有关 [解析]分析题文和表格：突变型果蝇与野生型果蝇杂交， 均为野生型， 雌雄交配所得 中野生型:突变型 ，是 的变式，说明突变型是双隐性个体，A错误；突变基因Ⅲ中碱基的变化没有引起相应蛋白质的变化，所以眼形突变型果蝇的产生与其变化关系不大，B正确；突变基因Ⅰ控制合成的多肽链比野生型果蝇长，即氨基酸数目增多，因此可能与起始密码子位置变化有关，C正确；由于密码子具有简并性，不同的密码子可能决定相同的氨基酸，因此基因突变后，蛋白质可能不会发生变化，D正确。 考向三 基因突变类型的判断（科学思维） 5. 某种动物（ 型） 染色体上的某个基因突变后的表达产物会导致胚胎发育停滞而死亡， 染色体上无该基因或其等位基因。下列关于该种突变的叙述错误的是( C ) A. 若该突变为显性突变，则雌性个体产生的卵细胞不携带突变基因 B. 若该突变为显性突变，则该动物种群中雄性个体均为隐性纯合子 C. 若该突变为隐性突变，则该动物种群中雌、雄个体的数量相等 D. 若该突变为隐性突变，则雌、雄个体杂交，子代致死的均为雌性个体 [解析]若该突变为显性突变，则雌性个体 产生的卵细胞不携带突变基因，A正确；若该突变为显性突变，则出现突变基因的个体会死亡，所以该动物种群中雄性个体均为隐性纯合子，B正确；若该突变为隐性突变，则该种动物种群中雄性个体（ 和 ）与雌性个体 的数量不相等，C错误；若该突变为隐性突变，则雌 、雄（ 和 ）个体杂交，子代致死的均为雌性 个体，D正确。 题后悟道·方法 显性突变和隐性突变的判断方法 1）理论依据 2）判定方法 ①选取突变体与其他已知未突变体（即野生型）纯合子杂交,根据子代性状表现判断。 .若后代全为野生型,则突变性状为隐性。 .若后代全为突变型,则突变性状为显性。 .若后代既有突变型又有野生型,则突变性状为显性。 ②让突变体自交,观察后代有无性状分离从而进行判断。 考点二 基因重组 必备知识整合 1.概念 答案见图中 2.类型 类型 交换:在减数分裂Ⅰ 四分体 时期,同源染色体的 非姐妹染色单体 之间发生相应片段的交换。 类型 自由组合 :在减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分开, 非同源染色体自由组合 ,导致非同源染色体上的 非等位基因 自由组合。 类型 人工重组：转基因技术，即基因工程。 类型 肺炎链球菌转化实验： 型细菌转化为 型细菌。 3.结果:产生新的 基因型 ,导致重组性状出现。 4.意义与应用 1）意义：一般认为，有性生殖过程中的基因重组能够使产生的配子种类多样化，进而产生 基因组合 多样化的子代。基因重组是 生物变异 的来源之一,对 生物进化 有重要意义。 2）应用：杂交育种。 提醒 基因重组的范围和实质 1）基因重组一般发生于有性生殖过程中，其他过程中的基因重组一般需要人为参与。 2）多种精子和多种卵细胞之间有多种结合方式，导致后代性状多种多样，但这不属于基因重组。 3）杂合子 自交后代发生性状分离，根本原因是等位基因的分离，而不是基因重组。 教材基础诊断 1. 有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合,导致基因重组。（必2 P84正文）( × ) 2. 一对等位基因不可能发生基因重组,一对同源染色体可能发生基因重组。（必2 P84正文）( √ ) 3. 同无性生殖相比,有性生殖产生的后代具有更大的变异性,其根本原因是能产生基因组合多样化的子代。（必2 P84正文）( √ ) 4. 基因重组能产生新基因型和重组性状,但不能产生新基因和新性状。（必2 P84正文）( √ ) 教材深度拓展 1. （必2 P84正文）基因重组的类型之一是“同源染色体上非姐妹染色单体的交换”,二倍体生物同源染色体的非姐妹染色单体间一定能发生交换吗?原因是不一定。二倍体生物进行有性生殖产生生殖细胞的过程中（减数分裂时）,在四分体时期,可能会有一定数量的同源染色体的非姐妹染色单体间发生交换。 2. （必2 P84正文）基因重组有利于物种在一个无法预测将会发生什么变化的环境中生存的原因是什么？基因重组产生的基因组合多样化的后代中，可能会含有适应某种变化的、生存所必需的基因组合。 关键能力提升 考向一 考查基因重组的实质、特点和意义（生命观念与科学思维） 1. [2021四川宜宾三中高三期中]下列过程中不发生基因重组的是( C ) A. 黑色家鼠和白化家鼠杂交， 全为黑鼠， 中黑鼠:淡黄鼠:白化鼠 B. 灰身长翅果蝇和黑身残翅果蝇杂交， 全为灰身长翅， 的测交后代出现四种表型，比例为 C. 表型正常的双亲生下患苯丙酮尿症的孩子 D. 将人胰岛素基因导入大肠杆菌，利用大肠杆菌生产人胰岛素 [解析]黑色家鼠和白化家鼠杂交， 全为黑鼠， 中黑鼠:淡黄鼠:白化鼠 ，这是“ ”的变式，说明这对相对性状受两对等位基因的控制，且这两对等位基因的遗传遵循基因自由组合定律，该过程中会发生基因重组，A不符合题意；灰身长翅果蝇和黑身残翅果蝇杂交， 全为灰身长翅， 的测交后代出现四种表型，比例为 ，说明 能产生四种配子，但与测交后代比例 不符，说明两对基因位于一对同源染色体上，并且发生了交换，导致非等位基因重组，B不符合题意；表型正常的双亲生下患苯丙酮尿症的孩子，这是由于发生了基因分离，只涉及一对等位基因，因此不会发生基因重组，C符合题意；将人胰岛素基因导入大肠杆菌，利用大肠杆菌生产人胰岛素，即基因工程技术，其原理是基因重组，D不符合题意。 2. [2021山东泰安高考适应性训练]减数分裂过程中，配对的同源染色体并不是简单地平行靠拢，而是在非姐妹染色单体间的某些部位因交换形成清晰可见的交叉，下图为某细胞中交换模式图。叙述错误的是( C ) A. 此种变异属于基因重组，在减数分裂Ⅰ前期能观察到 B. 一般情况下，染色体越长可形成的交叉数目越多 C. 该细胞经减数分裂可产生 、 、 、 四种配子 D. 交换是基因重组的一种常见类型，为进化提供原材料 [解析]同源染色体上非姐妹染色单体发生交换会导致基因重组，染色体交换在光学显微镜下可见，A正确；一般情况下，染色体越长，说明染色体上基因片段越长，可交叉的基因数目就越多，B正确；题图中，同源染色体中的非姐妹染色单体交换的片段在 和 ， 和 之间，故非姐妹染色单体上 与 的等位基因没有发生交换，故该细胞减数分裂产生的配子只有 和 两种，C错误；交换是基因重组的一种常见类型，能为生物的进化提供原材料，D正确。 考向二 辨析基因突变与基因重组（科学思维） 3. [2021广东六校模拟]下列有关生物体内基因重组和基因突变的叙述，正确的是( D ) A. 由碱基改变引起的DNA分子结构的改变就是基因突变 B. 减数分裂过程中，控制一对性状的基因不能发生基因重组 C. 淀粉分支酶基因中插入了一段外来DNA序列不属于基因突变 D. 小麦植株在有性生殖时，一对等位基因一定不会发生基因重组 [解析]碱基的改变引起基因结构的改变称为基因突变，A错误；若一对相对性状由两（多）对等位基因控制，则减数分裂过程中，可能发生基因重组，B错误；淀粉分支酶基因中插入了一段外来DNA序列，属于基因突变，C错误；基因重组发生在两（多）对等位基因之间，D正确。 4. 基因型为 （两对基因独立遗传）的某二倍体生物有以下几种细胞分裂图像，下列说法正确的是( D ) A. 甲图中基因 最可能来源于染色体的交换 B. 乙图中基因 不可能来源于基因突变 C. 丙产生的子细胞发生的变异属于染色体结构变异 D. 丁图中基因 的出现最可能与基因重组有关 [解析]甲图处于有丝分裂后期，乙图处于减数分裂Ⅱ中期，丙图处于减数分裂Ⅱ后期，丁图处于减数分裂Ⅱ后期。甲图中基因 最可能来源于基因突变，A错误；乙图中基因 可能来源于基因突变或基因重组，B错误；丙产生的子细胞发生的变异属于染色体数目变异，C错误；丁图中基因 的出现最可能与基因重组有关，D正确。 真题演练 1. [2020山东，20，3分]（不定项）野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长，发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株 和苏氨酸依赖型菌株 单独接种在基本培养基上时，均不会产生菌落。某同学实验过程中发现，将 、 菌株混合培养一段时间，充分稀释后再涂布到基本培养基上，培养后出现许多由单个细菌形成的菌落，将这些菌落分别接种到基本培养基上，培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析，不合理的是( B ) A. 操作过程中出现杂菌污染 B. 、 菌株互为对方提供所缺失的氨基酸 C. 混合培养过程中，菌株获得了对方的遗传物质 D. 混合培养过程中，菌株中已突变的基因再次发生突变 [解析]若操作过程中出现杂菌污染，则可在基本培养基中出现题述菌落， 合理；若 、 菌株互为对方提供所缺失的氨基酸，则两者单独培养时在基本培养基上不会产生菌落， 不合理；若混合培养过程中 、 菌株获得了对方的遗传物质或菌株中已突变的基因再次发生突变，均可能使缺陷菌株具有合成原来所不能合成的氨基酸的能力，因而单独培养时可在基本培养基上生长， 、 合理。 2. [2019海南，11，2分]下列有关基因突变的叙述，正确的是 ( C ) A. 高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中 B. 基因突变必然引起个体表型发生改变 C. 环境中的某些物理因素可引起基因突变 D. 根细胞的基因突变是通过有性生殖传递的 [解析]高等生物中基因突变可以发生在体细胞和生殖细胞中，A错误；基因突变不一定引起个体表型发生改变，如显性纯合子发生的隐性突变，B错误；引发基因突变的因素有物理因素（如 射线）、化学因素（如亚硝酸盐）、生物因素（如某些病毒的遗传物质）等，C正确；根细胞为体细胞，其发生的基因突变不可以通过有性生殖传递，只可以通过无性繁殖传递，如通过植物根组织培养得到植物幼苗，D错误。 3. [2019江苏，18，2分]人镰刀型细胞贫血症是基因突变造成的，血红蛋白 链第6个氨基酸的密码子由 变为 ，导致编码的谷氨酸被置换为缬氨酸。下列相关叙述错误的是( A ) A. 该突变改变了DNA碱基对内的氢键数 B. 该突变引起了血红蛋白 链结构的改变 C. 在缺氧情况下患者的红细胞易破裂 D. 该病不属于染色体异常遗传病 [解析]由题干信息可推知，该基因突变为基因中的 变为 ，故该突变不改变DNA碱基对内的氢键数，A错误；该突变导致血红蛋白 链第6个氨基酸发生改变，即引起了血红蛋白 链结构的改变，B正确；镰刀型细胞贫血症患者的红细胞在缺氧情况下易破裂，C正确；该病由基因突变引起，不属于染色体异常遗传病，D正确。 4. [2021广东，20，12分]果蝇众多的突变品系为研究基因与性状的关系提供了重要的材料。摩尔根等人选育出 品系并创立了基于该品系的突变检测技术，可通过观察 和 的性状及比例，检测出未知基因突变的类型（如显/隐性、是否致死等），确定该突变基因与可见性状的关系及其所在的染色体。回答下列问题: 1） 果蝇的棒眼（B）对圆眼 为显性、红眼（R）对杏红眼 为显性，控制这2对相对性状的基因均位于 染色体上，其遗传总是和性别相关联，这种现象称为伴性遗传。 [解析]位于性染色体上的基因，在遗传上总是和性别相关联，这种现象叫伴性遗传。 2） 图1示基于 品系的突变检测技术路线,在 中挑出1只雌蝇,与1只 雄蝇交配。若得到的 没有野生型雄蝇、雌蝇数目是雄蝇的两倍， 中雌蝇的两种表型分别是棒眼杏红眼和棒眼红眼，此结果说明诱变产生了伴 染色体隐性致死基因突变。该突变的基因保存在表型为棒眼红眼雌果蝇的细胞内。 图1 [解析]依据如图分析： 中雌性果蝇的表型为棒眼杏红眼和棒眼红眼。由于 中没有野生型雄性，雌性果蝇的数量是雄性果蝇的两倍，所以野生型雄性致死，且其是由 、 所在的 染色体经辐射诱发基因突变产生致死基因导致的， 中棒眼红眼果蝇也含有致死基因，但并不死亡，说明该致死基因为隐性。 3） 上述突变基因可能对应图2中的突变③（从突变①、②、③中选一项），分析其原因可能是某种关键蛋白质或酶合成过程提前终止而功能异常，使胚胎死亡。 图2 [解析]分析图2，突变①中密码子 变为 ，但两种密码子都决定苏氨酸，不会导致生物的性状改变；突变②密码子 变为 ，决定的氨基酸由天冬酰胺变为赖氨酸；突变③中密码子 变为 ， 为终止密码子，会导致翻译终止。三种突变相比较，突变③对生物性状的影响最大，故题述致死突变最可能为突变③，该突变可能导致某种关键蛋白质或酶合成过程提前终止而功能异常，使胚胎死亡。4）这种突变检测技术，在 中会出现带有突变基因的雄性和雌性个体，由于该基因在 染色体上，雄性体细胞只有一条 染色体，故可以检测是否为致死突变。根据带有突变基因的雌性个体的性状，可以推测该突变基因的显隐性，如出现突变性状则突变基因为显性。该技术的缺点是不能检测同义基因突变，原因是该突变没有导致生物的性状改变。 4） 图1所示的突变检测技术，具有的①优点是除能检测上述基因突变外，还能检测出果蝇显性基因突变;②缺点是不能检测出果蝇同义基因突变。（①、②选答1项，且仅答1点即可） 夯基提能作业 1. [2021江苏泰州考前练笔]下列关于基因突变的叙述中，错误的是( D ) A. 在自然状态下基因的突变频率较低 B. 紫外线等物理因素可能损伤碱基而诱发基因突变 C. 基因中碱基序列的任何改变都可能导致基因突变 D. 生殖细胞中基因突变的频率越高越利于种群进化 [解析]在高等生物中， 个细胞中，才会有一个生殖细胞发生基因突变，在自然状态下基因的突变频率较低，A正确；紫外线等物理因素可能损伤碱基，改变碱基排列顺序，进而诱发基因突变，B正确；基因中碱基序列的任何改变，包括替换、增添或缺失，都会导致基因突变，C正确；由于基因突变具有多害少利性，生殖细胞中基因突变的频率越高，不一定利于种群进化，D错误。 2. [2021湖南五市十校联考]科学家在实验过程中得到了组氨酸缺陷型大肠杆菌突变株 ，继续培养该突变株时，在个别培养基上得到了功能恢复型大肠杆菌 ，下表是 和 的相关基因中控制产生组氨酸所需酶的基因的突变位点的碱基对序列。下列叙述正确的是( D ) 大肠杆菌类型 碱基对序列 部分密码子:组氨酸， 、 ；色氨酸， ；苏氨酸， 、 、 、 ；终止密码， 、 、 。 A. 在 过程中，基因中核苷酸数量未变，但种类发生了改变 B. 个别培养基上长出了 菌落体现了基因突变的随机性 C. 菌株控制产生组氨酸所需的酶中一定含有苏氨酸 D. 菌株中控制有关酶的基因突变后可能导致翻译提前终止 [解析]在 过程中，基因发生了碱基对的替换（ 被 替换），基因中核苷酸数量、种类都未发生改变，A错误；个别培养基出现 菌落体现了基因突变的低频性，B错误；不能确定DNA中哪一条链为模板链，故 菌株控制产生组氨酸所需的酶中不一定含有苏氨酸，C错误； 菌株中控制有关酶的基因突变后可能转录出 ， 为终止密码子，会使翻译提前终止，D正确。 3. [2021湖北黄石有色一中5月模拟]一个碱基被另一个碱基取代而造成的突变称为碱基置换突变。根据碱基置换对肽链中氨基酸顺序的影响，碱基置换突变分为同义突变（肽链没有改变）、错义突变（肽链上氨基酸种类改变）、无义突变（肽链提前终止合成）和终止密码突变（肽链不能正常终止）四种类型。下列有关说法错误的是( C ) A. DNA上一个嘧啶碱基能被另一个嘌呤碱基所取代 B. 肽链上氨基酸数目增加一个，不可能是错义突变导致的 C. 无义突变将导致染色体缺失，同义突变不容易被检测发现 D. 镰状细胞贫血属于错义突变，可通过DNA检测进行确诊 [解析]在基因突变的碱基替换中，DNA上一个嘧啶碱基能被另一个嘌呤碱基所取代，A正确；错义突变只导致肽链上氨基酸种类改变，数目不变，因此肽链上氨基酸数目增加一个，不可能是错义突变导致的，B正确；无义突变仅由一个碱基改变导致肽链提前终止，因此不会导致染色体缺失，C错误；镰状细胞贫血是由于一个碱基发生替换，使血红蛋白上一个氨基酸发生改变，属于错义突变，可通过DNA检测进行确诊，D正确。 4. [2021山西大同学情调研]下列有关基因重组的叙述,正确的是( C ) A. 基因型为 的个体自交,因基因重组而导致子代性状分离 B. 因替换、增添或缺失部分碱基使基因 ,这属于基因重组 C. 自交后代出现不同于亲本的新类型过程中发生了基因重组 D. 造成同卵双生姐妹间性状差异的主要原因是基因重组 [解析]基因型为 的个体自交,只涉及一对等位基因,所以不属于基因重组,A错误;基因 因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因 ,这属于基因突变,B错误; 自交后代出现不同于亲本的新类型过程中发生了基因重组,C正确;同卵双生姐妹是由同一个受精卵发育而来的,分裂方式是有丝分裂,不可能发生基因重组,D错误。 5. [2022安徽宿州泗县一中开学考]如图表示减数分裂过程中的染色体的部分行为变化。下列说法错误的是( A ) 甲 乙 A. 甲图中的姐妹染色单体完成了片段的交换 B. 图示的变异类型为基因重组 C. 甲图两条染色体的基因组成分别变为 、 D. 乙图表示产生的重组型配子是 、 [解析]甲图中的非姐妹染色单体之间发生交换，而不是姐妹染色单体之间发生交换，A错误；据题意分析，甲图发生的变异类型为基因重组，B正确；根据甲图和乙图可知，基因 所在染色体片段与基因 所在的染色体片段交换，甲图交换后两条染色体的基因组成分别为 、 ，C正确；正常情况下，产生的配子为 和 ，根据甲图和乙图可知，基因 所在染色体片段与基因 所在的染色体片段交换，最终产生的配子为 、 、 、 ，故乙图表示产生的重组型配子是 、 ，D正确。 6. [2021河北唐山三模]土黄牛的养殖在我国有着悠久的历史，多数是役用。随着机械化时代的到来，土黄牛的养殖就越来越少了。西门塔尔杂交牛是西门塔尔公牛与本地土黄牛杂交后代的总称，杂交后代向乳肉兼用型方向发展。下列关于 （西门塔尔杂交牛）选育过程中有关叙述错误的是( B ) A. 个体在有性生殖过程中可发生基因重组 B. 个体将继承西门塔尔牛与本地土黄牛全部优良性状 C. 个体在减数分裂过程中非同源染色体上的基因可发生基因重组 D. 个体产生配子时可能发生同源染色体非姐妹染色单体的交换 [解析] 个体有性生殖过程中，在减数分裂Ⅰ后期非同源染色体上非等位基因自由组合和减数分裂Ⅰ前期同源染色体的非姐妹染色单体间交换均属于基因重组，A、C正确； 个体不一定继承西门塔尔牛与本地土黄牛全部优良性状，B错误； 个体产生配子时在减数分裂Ⅰ的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体可以发生交换，D正确。 7. [2021广东高考创新模拟]假基因又称为伪基因，是基因家族在进化过程中形成的无功能的残留物。假基因与正常基因相似，是丧失正常功能的DNA序列，往往存在于真核生物的多基因家族中，如图表示真核生物体细胞内假基因形成的两种途径。下列有关分析不正确的是 ( A ) A. 途径①原理是碱基的增加、缺失或替换，途径②原理是染色体结构变异 B. 假基因3与基因3相比其含有的脱氧核苷酸数目少 C. 在自然选择过程中假基因不一定被淘汰，是否被淘汰取决于该基因决定的性状是否适应环境 D. 假基因可能因不能转录形成正常的mRNA而不能表达，导致其丧失正常功能 [解析]据图示可知，途径①原理是基因突变，发生了碱基的增添、缺失或替换，途径②原理不是染色体结构变异，A错误；假基因3是经过mRNA逆转录形成的，缺少基因中不转录的片段，与基因3相比，其含有的脱氧核苷酸数目少，B正确；在自然选择过程中，假基因是否被淘汰取决于该基因决定的性状是否适应环境，C正确；假基因可能因不能转录形成正常的mRNA而不能表达，导致其丧失正常功能，D正确。 8. [2021辽宁铁岭一模]皮肤白化病 是一种与黑色素合成有关的疾病，该病患者的虹膜、毛发及皮肤呈现白色症状。研究发现该病有两种类型： 型患者毛发均呈白色， 型患者症状略轻，其发病的根本原因如下表。 与 均为隐性突变造成的。 型患者蛋白缺乏的黑色素细胞中 异常，但酪氨酸酶含量正常。 类型 染色体 原因 11号 酪氨酸酶基因突变 不在11号 基因突变 （1） 两种突变类型体现了基因突变的随机性。 [解析] 型与 型的突变基因分别位于11号染色体和不在11号染色体上，所以 两种突变类型体现了基因突变具有随机性。 （2） 型患者毛发均呈白色而 型患者症状略轻的原因很可能是 型患者没有酪氨酸酶， 患者的酪氨酸酶活性较低。 [解析] 型患者 蛋白缺乏的黑色素细胞中 异常，但酪氨酸酶含量正常，说明 型患者症状略轻的原因很可能是患者体内黑色素细胞中 异常，使得酪氨酸酶活性降低，而 型患者酪氨酸酶基因突变，说明 型患者毛发均呈白色的原因很可能是 型患者没有酪氨酸酶。 （3） 一家庭中女孩和她的母亲属于 型患者，她的父亲属于 型患者，她的两个哥哥不患此病。（用 表示酪氨酸酶基因及其突变基因，用 表示 基因及其突变基因） ① 基因应位于常（填“常”或“ ”）染色体上，判断依据是若基因位于 染色体上，则父亲应为 ，其女儿也应具有 ，不应是 型患者（或若基因位于 染色体上，则母亲应为 ，其儿子为 ，应是 型患者）。 [解析] 与 均为隐性突变造成的。若 基因位于 染色体上，母亲属于 型患者，其基因型为 ，父亲不是 型患者，其基因型为 ，则女儿基因型为 ，不应该是 型患者，与题干不符（题干中女孩属于 型患者），儿子基因型为 ，儿子是 型患者，与题干不符（题干中儿子不是 型患者），因此 基因应位于常染色体上。 ② 该家庭中母亲的基因型为 或 ，父亲的基因型为 。 [解析]单独分析 ，女孩属于 型患者，其基因型为 ，母亲是 患者，父亲正常，因此母亲的基因型为 ，父亲的基因型为 。单独分析 ，母亲正常，父亲属于 型患者，因此母亲的基因型为 或 ，父亲的基因型为 。结合两种病，可知该家庭中母亲的基因型为 或 ，父亲的基因型为 。 第22讲 染色体变异与育种 课标要求 举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。 考点一 染色体变异 必备知识整合 1.染色体数目的变异 1）类型与成因 ①细胞内 个别染色体 的增加或减少。 成因：细胞分裂后期，染色体没有平均分配到细胞两极，如21三体综合征。 ②细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。 成因：细胞分裂过程中，纺锤体的形成受到抑制或由配子直接发育成个体等，如三倍体西瓜。 2）染色体组 在大多数生物的体细胞中，染色体都是两两成对的，也就是说含有两套非同源染色体，其中 每套非同源染色体 称为一个染色体组。 3）单倍体、二倍体和多倍体 项目 单倍体 二倍体 多倍体 概念 体细胞中的染色体数目与本物种 配子 染色体数目相同的个体 由受精卵发育而来个体,体细胞中含有两个 染色体组 的个体 由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 发育起点 配子 受精卵（通常是） 受精卵（通常是） 植株特点 ①植株弱小 ②一般高度不育 正常可育 ①茎秆粗壮 ②叶片、果实和种子较大 ③营养物质含量丰富 体细胞染 色体组数 2 形成原因 自然原因 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变（如低温） 人工诱导 花药离体培养 秋水仙素处理 单倍体幼苗 秋水仙素处理 萌发的种子或幼苗 举例 蜜蜂的雄蜂 几乎全部的动物和过半数的高等植物 香蕉（三倍体）;马铃薯（四倍体）;八倍体小黑麦 2.染色体结构变异 1）染色体结构变异的类型及实例 类型 图解 显微观察的联会异常 缺失 如猫叫综合征、果蝇的缺刻翅 重复 如果蝇棒状眼 易位 如果蝇花斑眼 倒位 如果蝇卷翅 2）结果:使排列在染色体上的基因的 数目或排列顺序 发生改变,从而导致性状的变异。 3）对生物体的影响：大多数染色体结构变异对生物体是 不利 的，有的甚至会导致生物体死亡。 教材基础诊断 1. 野生马铃薯 一个染色体组有12条染色体,马铃薯单倍体基因组有12条染色体。（必2 P87图5-5）( √ ) 2. 每个染色体组中都不存在同源染色体。（必2 P87正文）( √ ) 3. 体细胞中含有三个染色体组的个体称为三倍体。（必2 P88正文）( × ) 4. 秋水仙素是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取出来的一种植物碱,有剧毒。（必2 P88相关信息）( √ ) 5. 秋水仙素能够抑制纺锤体的形成,从而使着丝粒不能分裂,染色体不能分到两个子细胞。（必2 P88正文）( × ) 6. 果蝇棒状眼的形成是由染色体部分基因增加引起的基因突变。（必2 P90图5-7）( × ) 7. 染色体易位不改变基因数量,一般不会对个体性状产生影响。（必2 P90图5-7）( × ) 8. 染色体的倒位在光学显微镜下一般不能观察到。（必2 P90图5-7）( × ) 教材深度拓展 1. （必2 P87问题探讨2）平时吃的香蕉是三倍体，一般没有种子，为什么？三倍体的原始生殖细胞中有三套非同源染色体，减数分裂时出现联会紊乱，因此不能形成可育的配子。 2. （必2 P87正文）野生马铃薯的一个染色体组有12条染色体，一个基因组也有12条染色体的DNA，染色体组与基因组相同吗？野生马铃薯是二倍体，对于二倍体来说，染色体组是二倍体生物配子中的染色体。基因组：对于有性染色体的生物（二倍体），其基因组为常染色体 两条不同的性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。 3. （必2 P90正文）基因突变和染色体变异中的“缺失或增加”对生物性状的影响一样吗? DNA分子上若干基因的缺失或重复（增加）,属于染色体结构变异,会改变基因的数量,不改变基因的结构,一般对生物性状影响较大;DNA分子上某个基因内部碱基的缺失或增添（增加）,会改变基因的结构,不改变基因的数量和位置,属于基因突变。与染色体变异相比,基因突变对生物性状的影响一般较小。 4. （必2 P91拓展应用2）三倍体无子西瓜培育时用一定浓度的秋水仙素溶液处理二倍体西瓜的芽尖的原因是什么？西瓜幼苗的芽尖有丝分裂旺盛，用秋水仙素处理有利于抑制细胞有丝分裂时形成纺锤体，从而导致染色体加倍形成四倍体西瓜植株。 重难突破 1.染色体结构变异与基因突变的辨析 1）主要区别 ①染色体结构变异是细胞水平的变化,变异程度大,在光学显微镜下可见;基因突变是分子水平的变化,在光学显微镜下不可见。 ②染色体结构变异改变基因的位置或数量;基因突变不改变基因的位置和数量。 2）区别图示 3）“缺失”问题 2.变异水平问题 变异类型 变异水平 显微观察结果 基因突变 分子水平变异 光学显微镜下不可见 基因重组 染色体变异 细胞水平变异 光学显微镜下可见 3.染色体易位与交换的区别 比较项目 染色体易位 交换 图解 区别 位置 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间 原理 属于染色体结构变异 属于基因重组 观察 可在光学显微镜下观察到 在光学显微镜下观察不到 关键能力提升 考向一 考查染色体数目变异与染色体组（科学思维） 1. [2020课标全国Ⅱ，4，6分]关于高等植物细胞中染色体组的叙述，错误的是( C ) A. 二倍体植物的配子只含有一个染色体组 B. 每个染色体组中的染色体均为非同源染色体 C. 每个染色体组中都含有常染色体和性染色体 D. 每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同 [解析]二倍体植物体细胞内有2个染色体组，其配子是经减数分裂后形成的，同源染色体分离，染色体组数减半，A正确；染色体组是指细胞中的一组在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物生长、发育、遗传和变异的非同源染色体， 正确；高等植物中只有雌雄异体的植物细胞中才有性染色体，而雌雄同体的植物细胞中是没有性染色体的，故高等植物的染色体组中不一定有性染色体，C错误；一个染色体组内的染色体的形态、功能各不相同，所含基因也不相同，故每个染色体组中各染色体DNA的碱基排列顺序也是不相同的，D正确。 2. [2022河南名校联盟高三联考]图 表示不同细胞中所含染色体的行为。下列有关叙述错误的是( C ) A. 图a细胞可能是单倍体生物的体细胞，此时细胞中含有4个染色体组 B. 若图b表示精细胞，则形成该细胞的生物体细胞中有6个染色体组 C. 图c细胞中含有两个染色体组，形成该细胞的生物一定是二倍体 D. 形成图d细胞的生物体细胞中的染色体组数目可能是一个或两个 [解析]分析图示，若形成图a细胞的生物是由配子发育而来的，则该生物为单倍体，此时细胞中有4个染色体组，A正确；图b细胞中有3个染色体组，若该细胞为精细胞，则形成该精细胞的生物体细胞中有6个染色体组，B正确；图c细胞中含有两个染色体组，形成该细胞的生物可能为二倍体，也可能为单倍体，C错误；图d细胞中只有一个染色体组，若该细胞为体细胞，则形成该细胞的生物为单倍体，若该细胞是精细胞或者卵细胞，则形成该细胞的生物为二倍体，D正确。 题后悟道·方法 “三种方法”判定染色体组 1）根据染色体形态判定 细胞内形态相同的染色体有几条,则含有几个染色体组。 2）根据基因型判定 在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的等位基因（包括同一字母的大、小写）出现几次,则含有几个染色体组。 3）根据染色体数和染色体形态数推算 染色体组数=染色体数/染色体形态数。如果蝇体细胞中有8条染色体,4种形态,则染色体组数为2。 考向二 考查生物变异类型的推断（科学思维） 3. [2021福建厦门第三次质量检测]某雄性哺乳动物的细胞甲在分裂过程中发生了变异，产生的子细胞中部分染色体及基因如下图所示，下列对细胞甲发生的变异类型的推测，不合理的是 ( C ) A. 若图中染色体为同源染色体，则细胞甲可能在有丝分裂时发生染色体片段的缺失 B. 若图中染色体为同源染色体，则细胞甲可能在减数分裂时染色体未正常分离 C. 若图中染色体为非同源染色体，则细胞甲可能在减数分裂时发生了染色体的交换 D. 若图中染色体为非同源染色体，则细胞甲可能在有丝分裂时发生染色体的易位 [解析]图示两条染色体的形态不同，其上却含有等位基因，可能是在有丝分裂过程中，含 的染色体中部分片段发生了缺失，A正确；若图中染色体为同源染色体，则细胞甲中的染色体可能为性染色体，细胞中含有等位基因，减数分裂过程中会发生同源染色体分离，因此甲细胞可能在减数分裂时同源染色体未正常分离，B正确；在减数分裂过程中，交换发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，减数分裂过程中会发生同源染色体分离，最终产生的细胞不会出现等位基因，而图中非同源染色体出现了等位基因，应该是发生了染色体的易位，C错误；图中的染色体若为非同源染色体，正常情况下，非同源染色体不应该存在等位基因，若是有丝分裂过程，细胞甲可能在有丝分裂时发生染色体的易位，导致非同源染色体上存在等位基因，D正确。 4. [2021福建厦门一中模拟]某精原细胞中 、 为一对同源染色体，其中 为正常染色体， 表示基因。该对同源染色体联会后发生的特殊过程如图所示，其中“染色体桥”在减数分裂Ⅰ时随机断裂，后续的分裂过程正常进行。下列叙述正确的是( C ) A. 形成该精原细胞的分裂过程中发生了基因突变 B. 该精原细胞在形成精子过程中发生了染色体数目变异 C. 该精原细胞产生含异常染色体的精子占 D. 图示“染色体桥”中不存在染色体的同源区段 [解析]形成该精原细胞的过程中，并未发生碱基的增添、替换或缺失，故没有发生基因突变，A错误。该精原细胞在分裂过程中发生了染色体倒位和片段缺失，B错误。由于题图中同源染色体发生变异后，相连的片段随机断裂，所以该精原细胞产生的精子类型为：含 染色体的精子、含 染色体的精子、含染色体桥随机断裂后形成的染色体的2个精子，其中含有正常染色体 的配子比例为 ，异常染色体的精子占 ，C正确。由图可知，图示“染色体桥”中存在染色体 片段的同源区段，D错误。 考向三 染色体变异类型的实验探究（科学探究） 5. [2021黑龙江哈尔滨九中三模]玉米是我国重要的粮食产品之一。育种专家常采用杂交的方式来选育新品种。育种专家在用纯合的细茎（不抗倒伏）玉米 和粗茎（抗倒伏）玉米 杂交得到的后代中，发现了一株粗茎的个体，对于粗茎个体出现的原因，提出以下的假设：①环境条件引起染色体数目加倍；②发生了基因突变；③发生了染色体片段缺失；④水肥充足造成茎秆粗壮，遗传物质没有改变。回答下列问题。 1） 若是该粗茎玉米是由染色体数目加倍引起的，则引起这种变异的环境因素最可能是低温，检测该变异类型最简便的方法是显微镜观察处于有丝分裂中期的细胞，确定其染色体数目是否加倍。 [解析]低温可以引起染色体数目加倍，若该粗茎玉米的出现是由染色体数目加倍引起的，则引起这种变异的环境因素最可能是低温，检测该变异类型最简便的方法是显微镜观察处于有丝分裂中期的细胞，确定其染色体数目是否加倍。 2） 有人欲用杂交的方式确定假设②③的变异类型，已知玉米若出现两条同源染色体相同片段的缺失，则形成的种子无发芽能力。用该粗茎玉米与纯合的细茎玉米杂交获得 ， 随机受粉产生 ，观察、统计 植株的表型及比例。 [解析]若是发生了基因突变，用该粗茎玉米 与纯合的细茎玉米 杂交获得 ， 随机受粉产生 ，则 表型及比例为细茎:粗茎 。若是发生了染色体片段缺失，用该粗茎玉米 与纯合的细茎玉米 杂交获得 ， 随机受粉产生 ， 产生 、 、 ，根据配子法可知， 表型及比例为细茎:粗茎 或者细茎:粗茎:不发芽种子 。 a. 若 表型及比例为细茎:粗茎 ， 则该粗茎植株的成因是基因突变，并用遗传图解解释 到 的过程：。 b. 若 表型及比例为细茎:粗茎 或者细茎:粗茎:不发芽种子 ，则该粗茎植株的成因是染色体片段缺失。 3） 欲探究该粗茎玉米的产生是否是由水肥条件影响的，写出实验设计思路：取该玉米的组织进行植物组织培养，得到幼苗，均分为甲、乙两组，甲组栽种在水肥充足的土壤中，乙组栽种在相对贫瘠的土壤中，观察茎的粗细。 [解析]欲探究该粗茎玉米的产生是否是由水肥条件影响的，取该玉米的组织进行植物组织培养，得到幼苗，均分为甲、乙两组，甲组栽种在水肥充足的土壤中，乙组栽种在相对贫瘠的土壤中，观察茎的粗细。 考点二 生物变异在育种中的应用 必备知识整合 1.诱变育种 1）原理： 基因突变 。 2）过程:选择生物→诱发 基因突变 →选择理想类型→培育。 3）优点： ①可以提高 突变频率 ，在较短时间内获得更多的优良变异类型。 ②大幅度的 改良某些性状 。 4）缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。 2.杂交育种 1）原理： 基因重组 。 2）过程 ①培育杂合子品种 选取符合要求的双亲杂交（♀×♂） （即所需品种）。 ②培育隐性纯合子品种 选取符合要求的双亲杂交（♀×♂） 选出表型符合要求的个体种植并推广。 ③培育显性纯合子品种 a.植物: 选择具有不同优良性状的亲本 杂交 ,获得 自交→获得 鉴别、选择需要的类型,自交至不发生性状分离为止。 b.动物: 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得 雌、雄个体交配→获得 鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交,选择 后代不发生性状分离 的 个体。 3）优点：操作简便，可以把多个品种的 优良性状 集中在一起。 4）缺点：获得新品种的周期长。 3.单倍体育种 1）原理: 染色体（数目）变异 。 2）过程（以二倍体植物为例）:花药或花粉 单倍体植株 纯合子幼苗 所需品种。 3）优点: 明显缩短育种年限 ,所得个体一般为 纯合子 。 4）缺点:技术复杂。 4.多倍体育种 1）方法:用 秋水仙素 或低温处理。 2）处理材料: 萌发的种子或幼苗 。 3）原理：染色体变异 4）实例:三倍体无子西瓜 两次传粉目的不同｛第一次传粉：杂交获得第二次传粉：刺激子房发育成 果实 提醒 用秋水仙素处理幼苗后，处理的部分可能染色体数加倍，而未经处理部分（如根部细胞）的染色体数不加倍。 教材基础诊断 1. 诱变育种可通过改变基因的碱基序列达到育种目的。（必2 P83相关信息）( √ ) 2. 利用物理因素等处理生物,可以提高突变率,创造人类需要的生物新品种。（必2 P83相关信息）( √ ) 3. 人工杂交选育优质金鱼的原理是基因重组。（必2 P84与社会的联系）( √ ) 4. 诱变育种和杂交育种均可形成新基因。（必2 P13、 正文）( × ) 5. 与正常植株相比,单倍体植株长得弱小,而且一般高度不育。（必2 P89与社会的联系）( √ ) 6. 单倍体育种中,通过花药（或花粉）离体培养所得的植株均为纯合的二倍体。（必2 P89与社会的联系）( × ) 7. 用二倍体西瓜给四倍体西瓜传粉,则四倍体植株所结的种子里面的胚有3个染色体组。（必2 P91拓展应用2）( √ ) 教材深度拓展 1. （必2 P88正文）单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理,前者操作对象是单倍体幼苗;后者操作对象为正常的幼苗或萌发期的种子。 2. （必2 P89与社会的联系）单倍体育种能缩短育种年限,原因是采用花药离体培养获得的单倍体植株,经人工诱导染色体数目加倍后,植株细胞内每对染色体上成对的基因一般是纯合的,自交后代不会发生性状分离。 3. （必2 P91拓展应用2）三倍体西瓜一般不能产生种子,但有时也可以看到三倍体西瓜中有少量发育不成熟的种子，为什么?三倍体植株一般不能进行正常的减数分裂形成正常的生殖细胞,因而不能产生种子,而果实能正常发育。但三倍体植株的果实中绝不是一颗种子都没有,其原因是在进行减数分裂时,有可能形成正常的生殖细胞,产生正常的受精卵,形成种子,但比例极低。 关键能力提升 考向一 单倍体育种与多倍体育种的分析与应用（科学思维） 1. [2021重庆七校联盟三模]如图是利用玉米 的幼苗芽尖细胞（基因型 ）进行实验的流程示意图。下列分析错误的是( D ) A. 植株 、 为二倍体，发育起点不同，植株 属于单倍体，其发育起点为配子 B. 基因重组发生在图中②过程 C. 该实验中涉及的原理包括细胞的全能性、染色体变异、细胞增殖等 D. 获得植株 的育种方式优点是明显缩短育种年限，植株 纯合的概率为 [解析]植株 、 发育起点不同，植物 发育的起点是芽尖细胞，为二倍体；植株 发育的起点是配子，配子先形成单倍体，再用秋水仙素处理，形成二倍体；植株 属于单倍体，其发育起点为配子，A正确。基因重组发生在形成配子时，也就是②过程，B正确。植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，获得植株 的育种方式为单倍体育种，原理是染色体变异，而细胞数量的增加需通过细胞增殖来实现，C正确。获得植株 的育种方式为单倍体育种，优点是明显缩短育种年限，植株 纯合的概率为 ，D错误。 2. 科研人员以二倍体红鲫和二倍体鲤鱼为实验材料进行了育种实验。实验中用到雌核二倍体，通过辐射处理精子使精子中的所有染色体断裂失活，但失活的精子可刺激卵细胞发育成个体。杂交过程如图， 和偶然得到的 均为二倍体杂交鱼。下列分析不正确的是( D ) A. 培育改良四倍体鲫鲤的过程中，既发生了染色体结构变异，又发生了染色体数目变异 B. 出现了四倍体鲫鲤，可能是 的雌雄个体均产生了含两个染色体组的配子导致的 C. 雌核二倍体能产生含两个染色体组的卵细胞，可能是由减数分裂Ⅰ同源染色体未分离导致的 D. 自然条件下的红鲫与鲤鱼是同一物种，而改良四倍体鲫鲤与红鲫不是同一物种 [解析]培育改良四倍体卿鲤的过程中，通过辐射处理精子使精子中的所有染色体断裂失活，该过程发生了染色体结构变异，改良四倍体鲫鲤与鲤鱼、红鲫相比，前者体细胞染色体数目加倍，发生了染色体数目变异，A正确；人工培育红鲫与鲤鱼进行远缘杂交时，发现 和偶然得到的 都是二倍体杂交鱼，但在 中出现了四倍体鲫鲤，推测其原因可能是 的雌雄个体在减数分裂过程中，发生了染色体变异，均产生了含两个染色体组的配子，配子随机结合后产生的 中便出现了四倍体鲫鲤，B正确；雌核二倍体能产生含两个染色体组的卵细胞，可能是减数分裂Ⅰ同源染色体未分离导致的，C正确；物种是指在自然状态下能相互交配并产生可育后代的一群个体，自然条件下的红鲫与鲤鱼不是同一物种，改良四倍体鲫鲤与红鲫也不是同一物种，D错误。 题后悟道·易错 ①若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。②用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，叫多倍体育种，不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。③大多数植物为二倍体，单倍体育种过程中单倍体植株没有种子，所以用秋水仙素处理幼苗；多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。 考向二 育种原理、方法的选择与判断（科学思维） 3. [2021湖南长沙雅礼中学月考]下列有关育种的说法正确的是( B ) A. 多倍体植株体细胞内染色体组数加倍，产生的配子数也加倍，有利于育种 B. 杂交育种的目的可能是获得纯种，也可能是获得杂合子 C. 小麦各品种均缺乏某种抗病性，改良缺乏该种抗病性的小麦品种常用杂交育种 D. 单倍体育种过程中常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 [解析]多倍体的染色体组数如果是奇数倍增加，在减数分裂形成配子时，联会紊乱，不能形成正常的配子，高度不育，A错误；杂交育种可能是获得纯种，也可能是获得杂合子以利用杂种优势，B正确；小麦各品种均缺乏某种抗病性，改良缺失该种抗病性的小麦品种常用诱变育种，C错误；单倍体往往没有种子，故无法用秋水仙素处理单倍体萌发的种子，D错误。 4. [2021吉林洮南一中月考]如图表示利用某种农作物①和②两个品种分别培育出不同品种的过程，下列有关说法中正确的是 ( D ) A. 由①和②培育能稳定遗传的⑤过程中， 途径比 途径所用时间短 B. 由②获得⑧的过程利用了射线处理能够诱导基因定向突变的原理 C. 常用花药离体培养先形成④，再用一定浓度的秋水仙素处理④的种子或幼苗获得⑤ D. 由③获得④与由③获得⑥的原理相同，由③获得⑦和由③获得⑤的原理相同 [解析]分析题图， 途径表示杂交育种过程， 途径表示单倍体育种过程，与杂交育种相比，单倍体育种能明显缩短育种年限，A错误；基因突变是不定向的，B错误；经过Ⅲ过程培育形成的④是单倍体，不能形成种子，C错误；由③获得④与由③获得⑥的原理都是染色体数目变异，由③获得⑦和由③获得⑤的原理都是基因重组，D正确。 题后悟道·方法 育种方法的选择 考向三 育种方案的设计（科学探究） 5. [2020课标全国Ⅲ，32，10分]普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图所示（其中 、 、 分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体）。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题： 1） 在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是无同源染色体，不能进行正常的减数分裂。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体，普通小麦体细胞中有42条染色体。一般来说，与二倍体相比，多倍体的优点是营养物质含量高、茎秆粗壮（答出2点即可）。 [解析]一粒小麦 和斯氏麦草 通过杂交得到了杂种一，杂种一含有 、 两个染色体组，而 、 两个染色体组来自不同的物种，所以杂种一不含同源染色体，在减数分裂形成生殖细胞时，染色体不能联会，减数分裂异常，不能产生可育的配子，所以杂种一高度不育。由图可知，普通小麦的染色体组组成为 ，因为 、 、 分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体，所以普通小麦体细胞中有42条染色体。与二倍体相比，多倍体的植株常常茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。 2） 若要用人工方法使植物细胞染色体加倍，可采用的方法有秋水仙素处理（答出1点即可）。 [解析]常常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使植物细胞内染色体数目加倍。 3） 现有甲、乙两个普通小麦品种（纯合体），甲的表型是抗病易倒伏，乙的表型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，请简要写出实验思路。 [解析]以甲、乙为实验材料获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种，可以通过杂交育种的方法获得。据此可以写出实验思路：让甲、乙两个普通小麦品种进行杂交获得 ， 再进行自交，从 中选择抗病抗倒伏的小麦个体，让其自交，后代未出现性状分离的个体即抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种。 实验 低温诱导植物细胞染色体数目的变化 必备知识整合 1.实验原理 低温处理植物的分生组织细胞→ 纺锤体 不能形成→ 染色体加倍后 不能被拉向两极→细胞不能分裂→细胞染色体数目加倍。 2.方法步骤 答案见图中 3.实验结论 适宜的低温处理植物分生组织细胞可诱导其染色体数目加倍。 4.实验中的试剂使用方法及其作用 试剂 使用方法 作用 卡诺氏液 将诱导处理的根尖放入卡诺氏液中浸泡 固定细胞形态 体积分数为 的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液 与质量分数为 的盐酸等体积混合,浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞 清水 浸泡解离后的根尖约 漂洗根尖,去除解离液 甲紫溶液 把漂洗干净的根尖放进盛有甲紫溶液的玻璃皿中染色 使染色体着色 5.实验注意事项 1）显微镜下观察到的是死细胞，而不是活细胞：植物细胞经卡诺氏液固定后已死亡。 2）选择材料不能随意：低温处理的是“ 分生组织细胞 ”而不是“任何细胞”。因为染色体数目发生变化是在细胞分裂时，处理其他细胞不会出现染色体数目加倍的情况。 3）低温处理的理解误区：低温处理的目的只是抑制 纺锤体形成 ，使染色体不能被拉向两极。如果低温持续时间过长，会影响细胞的各项功能，甚至导致细胞死亡。 4）着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果：着丝粒分裂不需要纺锤丝牵引。纺锤丝牵引的作用是 将染色体拉向两极 。 关键能力提升 1. [2021山西运城康杰中学联考]下列有关“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的分析，错误的是( B ) A. 有利于细胞分散开来的关键步骤是压片 B. 视野中染色体数目已加倍的细胞占多数 C. 用卡诺氏液浸泡洋葱根尖的目的是固定细胞的形态 D. 染色体数目变化的原因是低温抑制了纺锤体的形成 [解析]压片是有利于细胞分散开来的关键步骤，A正确；低温诱导染色体数目加倍的原理是低温可抑制有丝分裂前期纺锤体的形成而使染色体数目加倍，而大多数细胞处于分裂间期，因此视野中染色体数目已加倍的细胞占少数，B错误，D正确；用卡诺氏液浸泡洋葱根尖的目的是固定细胞的形态，C正确。 2. [2020福建龙岩期末]低温诱导植物（洋葱根尖）染色体数目变化的实验，下列相关叙述正确的是( A ) A. 在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目发生改变的细胞 B. 洋葱根尖在冰箱的低温室内诱导 ，可抑制细胞分裂中染色体的着丝粒分裂 C. 用卡诺氏液固定细胞的形态，用苏丹Ⅲ染液对染色体染色 D. 低温处理洋葱根尖分生组织细胞，作用的时期是细胞有丝分裂中期 [解析]在低倍镜视野中既有正常的二倍体细胞，也有染色体数目加倍的细胞，A正确；低温能够抑制纺锤体的形成，但不影响着丝粒分裂，B错误；给染色体染色使用的是甲紫溶液或醋酸洋红液等碱性染料，C错误；低温处理洋葱根尖分生组织细胞，作用的时期是细胞有丝分裂前期，D错误。 3. [2020山东青岛3校联考]某研究小组开展了“用秋水仙素诱导培育四倍体草莓”的实验。选取二倍体草莓 幼苗若干，随机分组，每组30株，用不同浓度的秋水仙素溶液处理幼芽，得到实验结果如图所示。下列有关叙述中，错误的是( C ) A. 实验的自变量是秋水仙素溶液浓度和处理时间 B. 秋水仙素能抑制细胞内纺锤体的形成，进而影响细胞的正常分裂 C. 高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片，发现分裂中期染色体数目均为28 D. 用 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天，诱导成功率较高 [解析]该实验有两种自变量，即秋水仙素溶液浓度和处理时间，A正确；秋水仙素处理幼芽，能诱导染色体数目加倍，原理是秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤体的形成，进而影响细胞的正常分裂，B正确；高倍镜下观察草莓芽尖细胞的临时装片，发现分裂中期染色体数目有的为28，有的仍为14，C错误；从题图中可以看出，用 的秋水仙素溶液处理草莓幼苗的幼芽1天，诱导成功率较高，D正确。 真题演练 1. [2021广东，11，2分]白菜型油菜 的种子可以榨取食用油（菜籽油）。为了培育高产新品种，科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株 。下列叙述错误的是( A ) A. 成熟叶肉细胞中含有两个染色体组 B. 将 作为育种材料，能缩短育种年限 C. 秋水仙素处理 幼苗可以培育出纯合植株 D. 自然状态下 因配子发育异常而高度不育 [解析]白菜型油菜为二倍体植株，由未受精的卵细胞发育形成的植株 为单倍体，故 体细胞中有一个染色体组，A错误； 作为育种材料能明显缩短育种年限，B正确；秋水仙素可诱导细胞染色体加倍，故 幼苗经秋水仙素处理，可以获得纯合植株，C正确；因该单倍体植株体细胞中无同源染色体，故其无法产生正常的配子，从而表现为高度不育，D正确。 2. [2021广东，16，4分]人类 号与21号染色体二者的长臂在着丝点处融合形成 平衡易位染色体，该染色体携带者具有正常的表型，但在产生生殖细胞的过程中，其细胞中形成复杂的联会复合物（如图）。在进行减数分裂时，若该联会复合物的染色体遵循正常的染色体行为规律（不考虑交叉互换），下列关于平衡易位染色体携带者的叙述，错误的是( C ) A. 观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞 B. 男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体 C. 女性携带者的卵子最多含24种形态不同的染色体 D. 女性携带者的卵子可能有6种类型（只考虑图中的3种染色体） [解析]有丝分裂中期是便于观察染色体的时期，而平衡易位染色体是染色体变异导致的，可以在显微镜下观察到，因此观察平衡易位染色体可选择有丝分裂中期细胞，A正确；正常男性的初级精母细胞含有46条染色体，而男性携带者的初级精母细胞中一条14号和一条21号染色体融合成一条染色体，所以只含有45条染色体，B正确；若只考虑题图中的3种染色体，由于该染色体携带者的联会复合物遵循同源染色体分离、非同源染色体自由组合的规律，因此产生的配子有只含21号染色体的、只含14号染色体的、只含 平衡易位染色体的、含14号染色体和21号染色体的、含14号和 平衡易位染色体的、含21号染色体和 平衡易位染色体的，共6种，其中染色体数目最多为23条，最少为22条，C错误，D正确。 3. [2020山东，6，2分]在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝点分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如图所示。若某细胞进行有丝分裂时，出现“染色体桥”并在两着丝点间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异，关于该细胞的说法错误的是( C ) A. 可在分裂后期观察到“染色体桥”结构 B. 其子细胞中染色体的数目不会发生改变 C. 其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段 D. 若该细胞基因型为 ,可能会产生基因型为 的子细胞 [解析]据题可知，着丝点（着丝粒）分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，故可在分裂后期观察到此结构，A正确；“染色体桥”在两着丝点（着丝粒）间任一位置断裂形成的两条子染色体移到细胞两极，子细胞染色体数目不变，B正确；“染色体桥”是由姐妹染色单体相连造成的，断裂后的染色体上不可能连接非同源染色体片段（不考虑其他变异），故题述子细胞中的染色体上不会连接非同源染色体片段， 错误；若细胞基因型是 ，细胞分裂中基因 所在染色体正常，基因 所在染色体形成“染色体桥”，由于“染色体桥”可在两着丝点（着丝粒）间任一位置断裂，断裂后形成的某一条异常染色体可能含有基因 ，则可能会形成基因型为 的子细胞，D正确。 夯基提能作业 1. [2021福建三明期中]下列有关染色体变异的叙述，正确的是( A ) A. 染色体变异可能会使种群的基因频率发生改变 B. 个体发生染色体变异，其表型也一定改变 C. 染色体变异都对生物体不利，但有利于生物进化 D. 所有细胞发生的染色体变异都可用显微镜观察到 [解析]染色体变异可能导致基因的数量发生变化，从而影响种群的基因频率，A正确；个体发生染色体变异，其表型不一定改变，B错误；染色体变异多数是不利的，也可能产生少数有利的变异，C错误；若发生染色体变异的细胞没有进行细胞分裂，则染色质不发生螺旋，不能用显微镜观察到染色体的变化，D错误。 2. [2020山东滨州月考]图中字母代表某植物正常细胞中所含有的基因，下列说法正确的是( C ) A. ③为多倍体，通常茎秆粗壮、籽粒较大 B. ④为单倍体，通常茎秆弱小、籽粒较小 C. 若①和②杂交，后代基因型的比例为 D. ①②③④细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体 [解析]如果①②③是由受精卵发育而成的个体中的正常细胞，则①②③④细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体，如果①②③是由配子发育而来的，则以上说法不成立，D错误。③含3个染色体组，减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，不能产生正常配子，不能结出籽粒，A错误。④为单倍体，通常茎秆弱小、高度不育，所以没有籽粒，B错误。① 经减数分裂可产生3种配子，其基因型及比例为 ，② 经减数分裂可产生2种配子，其基因型及比例为 ，因此，它们杂交所得后代的基因型及比例为 ，C正确。 3. [2021吉林松原5月联考]研究发现，小鼠某染色体部分片段缺失导致小鼠血液中甘油三酯含量极高，具有动脉硬化倾向，后代也几乎都出现该倾向。下列有关叙述正确的是( D ) A. 该变异为不可遗传变异 B. 该变异为碱基缺失造成的基因突变 C. 染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力 D. 缺失的片段上有影响甘油三酯含量的相关基因 [解析]该变异属于染色体结构变异中的缺失，且后代几乎出现相同症状，是可遗传变异，A错误；该变异为染色体的部分片段缺失造成的染色体结构变异，B错误；染色体缺失也有可能导致隐性基因丢失，这时便不利于隐性基因的表达，题述小鼠出现了动脉硬化倾向，生存能力减弱，因此染色体缺失不一定提高个体的生存能力，C错误；根据题意可知，染色体部分片段缺失导致小鼠血液中甘油三酯含量升高，可推测缺失的片段上有影响甘油三酯含量的相关基因，D正确。 4. [2021重庆江津区全真模拟]人类13号染色体与21号染色体都是近端着丝粒染色体（着丝粒靠近染色体的一端）。两者容易发生着丝粒融合，使二者的长臂在着丝粒处接合在一起形成衍生染色体，两个短臂也结合在一起形成小染色体，但小染色体易丢失，成为13与21衍生染色体携带者（简称携带者），但该携带者表型正常。下列相关叙述或推测正确的是( D ) A. 13号与21号染色体的着丝粒融合变异属于易位，但不能通过显微镜观察到 B. 携带者与正常人婚配不会生出21三体综合征患者 C. 携带者的表型正常促进了衍生染色体在自然选择中最终被淘汰 D. 携带者表型正常可能与衍生染色体几乎含两条染色体的全部基因有关 [解析]染色体片段位置的改变称为易位，13号与21号染色体的着丝粒融合变异属于易位，能通过显微镜观察到，A错误；携带者容易形成衍生染色体与21号染色体同时存在的配子，因此携带者与正常人婚配容易生出21三体综合征患者，B错误；携带者的表型正常降低了衍生染色体在自然选择中被淘汰的可能，最终不一定被淘汰，C错误；由题意可知，携带者表型正常，说明其缺失的基因较少，衍生染色体几乎含两条染色体的全部基因，D正确。 5. 西瓜消暑解渴，深受百姓喜爱，已知西瓜的染色体数目 ，品种甲、乙都能稳定遗传，如图是几种育种方法流程图，以下相关说法中不正确的是( C ) A. ⑦⑧过程都用到了植物组织培养技术，都体现了植物细胞的全能性 B. 试剂1和试剂2的种类不同，但花粉刺激与试剂1的作用密切有关 C. ①③⑧过程均能获得无子西瓜，且三者的无子性状都属于不可遗传的变异 D. ⑥⑦过程能克服远缘杂交不亲和，通过④⑤过程获得 的原理是基因重组 [解析]⑦过程为将杂种体细胞培育为杂种植株，⑧过程为杂种植株的花粉离体培养为单倍体植株，都用到了植物组织培养技术，都体现了植物细胞的全能性，A正确；试剂1为一定浓度的生长素，试剂2是秋水仙素，花粉中的生长素能刺激三倍体的子房壁发育成无子西瓜，B正确；③过程获得无子西瓜 的原理为染色体变异，属于可遗传变异，C错误；⑥⑦过程为植物体细胞杂交得到杂种体细胞，再经植物组织培养获得杂种植株，能克服远缘杂交不亲和，通过④⑤获得 的过程是杂交育种，其原理是基因重组，D正确。 6. [2021山东泰安二模]小麦育种专家培育出的“小麦二体异附加系”，是一种不用基因工程而用杂交方法将长穗偃麦草的抗病、高产等基因转移到小麦中，经培育而成的新品种。普通小麦 ，记为 ，长穗偃麦草 ，记为 ，如图为普通小麦与长穗偃麦草杂交选育“小麦二体异附加系”示意图，根据流程示意图判断下列叙述正确的是( C ) A. 普通小麦与长穗偃麦草杂交产生的所有 个体，构成一个新种群 B. ①过程常用秋水仙素处理 的子代幼苗，以诱导染色体数目加倍 C. 乙中来自长穗偃麦草的染色体不能联会，产生8种染色体数目的配子 D. 丁自交产生的子代中，含有两条来自长穗偃麦草染色体的植株戊占 [解析] 个体染色体组成为 ，减数分裂时不能进行正常联会，表现为高度不育，即不能通过随机交配产生子代，因此不能构成一个种群，A错误；①过程常用秋水仙素处理 （无子代）的幼苗，B错误；图中显示乙的染色体组成为 和 ，来自长穗偃麦草的染色体组仅有一个，无对应同源染色体，不能联会，这7条染色体在减数分裂Ⅰ后期随机移向细胞两极，数目不定，最终产生的配子中染色体数目应为 ，共8种不同染色体数目的配子，C正确；丁的体细胞中含有一条来自长穗偃麦草的染色体，减数分裂产生含本条染色体的配子:不含本条染色体的配子 ，自交后代中长穗偃麦草染色体的数目及比例为2条: 条: 条 ，故含有两条长穗偃麦草染色体的植株戊占 ，D错误。 7. [2021江苏南通四模]突变型果蝇2号和3号染色体上分别带有隐性基因 （褐眼）和 （黑檀体），野生型对应的基因用 和 表示。下图甲果蝇是染色体正常的褐眼黑檀体果蝇，乙果蝇是2、3号染色体发生相互易位的野生型易位纯合子果蝇，甲果蝇与乙果蝇进行杂交获得 野生型易位杂合子果蝇，在遗传时染色体片段缺失或重复的配子不能存活。相关叙述正确的是( C ) A. 乙果蝇发生的变异属于基因重组 B. 甲、乙果蝇产生的配子部分能存活 C. 测交后代中野生型和褐眼黑檀体比例为 D. 中雌雄果蝇相互交配，子代有4种表型 [解析]分析图示，乙果蝇发生的变异是在非同源染色体之间，属于染色体结构变异中的易位，A错误；由题意可知，在遗传时染色体片段缺失或重复的配子不能存活，甲、乙果蝇染色体片段均没有缺失或重复，所以产生的配子均能存活，B错误；按照自由组合定律， 可产生4种配子，且 ，隐性纯合果蝇产生 一种配子，由于在遗传时染色体片段缺失或重复的配子不能存活， 、 重复造成不能存活，成活的测交后代个体只有野生型与褐眼黑檀体两个亲本表型，比例为 ，C正确； 产生2种配子，且 ，雌雄果蝇相互交配，子代有2种表型，D错误。 8. [2021辽宁名校4月联考]玉米为雌雄同株异花植物，其6号染色体上有等位基因 （高茎）和 （矮茎）；9号染色体上有 （有色）和 （无色）、 （糯质）和 （非糯质）两对等位基因，其在染色体上的位置如图甲所示。请回答下列问题： 甲 乙 丙 （1） 三对相对性状在遗传过程中符合自由组合定律的是高茎矮茎与有色无色、高茎矮茎与糯质非糯质。已有高茎有色糯质、高茎无色糯质和矮茎无色非糯质三个纯合品系的玉米种子供选择，请设计简单的杂交实验方案，验证图甲中 和 位于一对同源染色体上，且在减数分裂形成配子过程中相关基因的片段不发生交换。写出实验思路：选择高茎有色糯质和矮茎无色非糯质亲本杂交， 随机交配，统计 中有色糯质与无色非糯质的比例是否为 。 [解析]由于只有位于非同源染色体上的非等位基因在遗传过程中符合基因的自由组合定律，因此高茎矮茎与有色无色、高茎矮茎与糯质非糯质的遗传都符合自由组合定律；若想证明基因 和 连锁，根据所给材料，最简单的杂交实验方案是选择高茎有色糯质 和矮茎无色非糯质 亲本杂交， 的基因型为 ， 随机交配，若 中有色糯质与无色非糯质的比例为 ，则可证明该推论。 （2） 研究人员在实验过程中偶然发现形态异常的9号染色体，这条染色体的一端上带有一个染色体结，另一端附加了一段8号染色体的片段，形态如图乙所示。 该变异类型属于染色体结构变异中的易位，若要直观确认该变异的出现可采用的简单方法是制作临时装片用显微镜观察。将上述含有异常9号染色体的双杂合子有色糯质玉米作父本，与正常的隐性纯合个体（母本）进行测交，在后代中出现了4种表型，比例为 （不考虑基因突变）。其中三种个体的有关染色体的组成情况如图丙所示，请参考图丙格式，画出第四种表型个体的染色体组成图：。 出现上述现象的原因是杂合子父本位于9号染色体上的含有 与 基因的片段，在减数分裂Ⅰ的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交换。 若将含有异常9号染色体的双杂合子有色糯质玉米作母本进行测交实验，后代中出现2种表型，比例为 ，那么若让上述含有异常9号染色体的杂合子有色糯质玉米自交，在发生同样的上述变异情况下，后代中有色糯质个体的比例为 。 [解析]根据图乙可以看出，9号染色体上移接了8号染色体的部分片段，因此该变异属于染色体结构变异中的易位；染色体结构变异可以通过制作临时装片用显微镜直接观察进行检测。双杂合子父本 的两对等位基因位于一对同源染色体上，测交后代出现四种表型，且两多两少，说明父本在减数分裂形成雄配子的过程中发生了交换，根据对图丙三种子代的染色体组成的对比，可以发现未绘出的第四种表型的染色体组成如答案图；形成原因是双杂合子父本位于9号染色体上的含有 与 基因的片段在减数分裂Ⅰ的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生交换，形成了 、 两种亲本型配子和 、 两种重组型配子。若将含有异常9号染色体的双杂合子有色糯质玉米作母本进行测交实验，后代中出现2种表型，比例为 ，可以得知基因型 的母本杂合子在形成雌配子的过程中不发生交换，因此基因型 杂合子自交过程中产生的雄配子的比例为 ，雌配子的比例为 ，利用棋盘法可以得出子代中有色糯质的表型比例为 。 [拓展微课9] 细胞分裂与遗传变异的关系 拓展梳理 1.细胞分裂类型与三种可遗传变异的对应关系 变异类型 变异发生过程或时期 分裂方式 基因突变 主要发生在DNA复制时 二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂 基因重组 减数分裂Ⅰ后期:非同源染色体自由组合 减数分裂Ⅰ前期:同源染色体非姐妹染色单体交换 减数分裂 染色体变异 分裂期:染色体移向两极时（染色体数目变异）；细胞分裂各时期：染色体结构变异 有丝分裂、减数分裂 2.减数分裂与变异 1）减数分裂与基因突变 在减数分裂Ⅰ前的间期,DNA分子复制过程中,如果复制出现差错,则会引起基因突变,此时可导致姐妹染色单体上含有等位基因,这种突变能通过配子传递给下一代,如图所示。 2）减数分裂与基因重组 ①在减数分裂Ⅰ后期,可因同源染色体分离,非同源染色体自由组合而出现基因重组,如 与 或 与 组合。 或 ②在减数分裂Ⅰ四分体时期,可因同源染色体的非姐妹染色单体间发生片段交换而出现基因重组,如原本 与 组合, 与 组合,经重组可导致 与 组合, 与 组合。 3）减数分裂与染色体变异 3.有丝分裂异常产生的异常子细胞分析（以 所在的一条染色体为例） 4. 与 异常个体成因分析 ） 成因 ） 成因：父方减Ⅱ异常，即减Ⅱ后期 染色体着丝粒分裂后两条 染色体共同进入同一精细胞。 提醒 根据配子类型判断变异原因（假设亲代为 ） 1）若配子中出现 、 在一起,则一定是减数分裂Ⅰ出现异常。 2）若配子中 与 、 与 分开,但出现了两个 或两个 的配子,则一定是减数分裂Ⅱ出现异常。 3）若出现 或 或 或 的配子时,则一定是减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ均出现异常。 4）若配子中无 和 或无 和 时,则可能是减数分裂Ⅰ或减数分裂Ⅱ出现异常。 5）若配子中出现 、 在一起,则可能是减数分裂Ⅰ出现异常,减数分裂Ⅱ正常;也可能是减数分裂Ⅰ时发生了交换,减数分裂Ⅱ出现异常。 拓展微练 1. [2018天津，4，6分]果蝇的生物钟基因位于 染色体上，有节律 对无节律 为显性；体色基因位于常染色体上，灰身（A）对黑身 为显性。在基因型为 的雄蝇减数分裂过程中，若出现一个 类型的变异细胞，有关分析正确的是( D ) A. 该细胞是初级精母细胞 B. 该细胞的核DNA数是体细胞的一半 C. 形成该细胞过程中， 和 随姐妹染色单体分开发生了分离 D. 形成该细胞过程中，有节律基因发生了突变 [解析]基因型为 的雄蝇在减数分裂过程中，产生了一个 类型的变异细胞，该细胞为次级精母细胞或精细胞，A错误；若变异细胞为次级精母细胞，该细胞的核DNA数与体细胞的相同，若变异细胞为精细胞，该细胞的核DNA数比正常体细胞的少，B错误；等位基因 、 的分开发生在减数分裂Ⅰ后期，姐妹染色单体的分开发生在减数分裂Ⅱ后期，C错误；该雄蝇个体没有 基因，但该变异细胞中出现了 基因，说明 基因是通过基因突变产生的，D正确。 2. [2021北京通州区一模]某雄性哺乳动物个体的基因型为 ，下面示意图表示其体内的一个正在进行减数分裂的细胞。下列叙述正确的是( D ) A. 与 的分离只发生在减数分裂Ⅰ B. 该细胞进行交换后发生了基因突变 C. 该细胞含有两个染色体组，经减数分裂后形成两种类型的精子 D. 若产生了 的精细胞，很可能该细胞减数分裂Ⅱ异常 [解析]根据图示可知，姐妹染色单体上含有 或 对应的相同区段上颜色不同，说明同源染色体上的非姐妹染色单体发生了交换，姐妹染色单体上的 和 在减数分裂Ⅱ过程中分离，经减数分裂后可形成 、 、 、 共四种类型的精细胞，A、B、C错误；若产生了 的精细胞，很可能是该细胞减数分裂Ⅱ时姐妹染色单体分开后移向了同一极，D正确。 3. [2021四川成都高新区阶段质量检测]下列配子的产生与减数分裂Ⅰ后期染色体的异常行为密切相关的是( C ) A. 基因型为 的个体产生含 的配子 B. 基因型为 的个体产生 、 、 、 四种配子 C. 基因型为 的雄性个体产生含 的异常精子 D. 基因型为 的雌性个体产生含 的异常卵细胞 [解析]基因型为 的个体产生含 的配子，说明发生了基因突变，A不符合题意；基因型为 的个体产生 、 、 、 四种配子，说明在减数分裂Ⅰ后期，等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，属于染色体的正常行为，B不符合题意；基因型为 的雄性个体产生含 的异常精子，说明在减数分裂Ⅰ后期同源染色体没有分离，C符合题意；基因型为 的雌性个体产生含 的异常卵细胞，说明在减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，产生的两条含 基因的 染色体移向了细胞的同一极，D不符合题意。 4. [2020河南中原联盟联考]如图是基因型为 且染色体正常的某生物体内的一个细胞增殖图，相关叙述正确的是( D ) A. 图示细胞为次级精母细胞、次级卵母细胞或极体 B. 图示细胞发生的变异可通过有性生殖遗传给后代，从而使后代出现三倍体 C. 图示细胞中染色体数目暂时加倍，而染色体组并没有随之加倍 D. 若图中1号染色体上有 基因，则 极的基因组成可能是 或 [解析]图示细胞含有 染色体，且着丝粒断裂、有8条染色体，可推断该细胞为次级精母细胞，A错误；图示细胞中2条1号染色体移向了细胞同一极，该变异为染色体数目变异，可通过有性生殖遗传给后代，从而使后代出现三体，B错误；图示细胞中由于着丝粒断裂，染色体数目暂时加倍，而染色体组数也随之加倍，C错误；若图中1号染色体上有 基因，由于该个体的基因型为 ，则 极的基因组成可能是 或 ，D正确。 5. [2021广东高三摸底]14号染色体常由于细胞分裂后期染色体不分离而出现三体。完全型14号染色体三体指所有有核细胞均含有3条14号染色体。嵌合型14号染色体三体通常是部分细胞形成三体，而另一部分细胞维持正常二倍体，从而形成嵌合，其原因之一是形成的三体细胞部分发生三体自救，将多余的一条染色体丢弃而产生了正常细胞系。下列有关叙述错误的是( B ) A. 父母中一方减数分裂过程中14号染色体不分离会导致出现三体子代 B. 完全型14号染色体三体可能是受精卵有丝分裂异常后两个子细胞继续正常分裂导致的 C. 嵌合型染色体三体可能是胚胎发育过程中有丝分裂异常导致的 D. 在细胞发生三体自救的过程中可能出现两条14号染色体来自同一亲本的情况 [解析]父母中一方减数分裂过程中14号染色体不分离会产生含有两条14号染色体的配子，这种配子与正常异性配子受精后，出现三体子代，A正确；完全型14号染色体三体可能是受精卵有丝分裂后期有两条14号染色体未分离而形成一个三体细胞和一个单体细胞，然后单体细胞退化不再分裂导致的，B错误；嵌合型染色体三体可能是胚胎发育过程中有些细胞有丝分裂异常、有些正常导致的，C正确；在细胞发生三体自救的过程中，14号染色体随机丢失可能会把来自父方（或母方）的14号染色体丢失，只剩下来自母方（或父方）的两条14号染色体，D正确。 6. [2021湖南长沙长郡中学二模]某女子的卵原细胞在减数分裂过程中发生异常，细胞中一条14号和一条21号染色体连接形成一条异常染色体，不含重要基因的短片段在细胞分裂中丢失（如图甲）；导致该女子的14号和21号染色体发生异常联会（如图乙）。配对的三条染色体中，配对的任意两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任意一极。下列判断错误的是( D ) 图甲 图乙 A. 该女子体细胞中含有46条染色体 B. DNA的断裂、错接是形成这种异常染色体的根本原因 C. 若只考虑图乙中染色体的差异，理论上该女子可产生6种配子 D. 该女子与正常男子婚配肯定会生育21三体综合征的患儿 [解析]由题意可知，该变异发生在减数分裂产生配子的过程中，因此该女子的体细胞中含有46条染色体，A正确；这种异常染色体由两条染色体连接而成，且产生了一个短片段，由此可见可能是一条染色体断裂下来了一个短片段，较长的部分与另一条染色体连接而成的，B正确；配对的三条染色体两两分配，可产生三种分配方式，6种类型配子，C正确；该女子可能产生染色体数目正常的卵细胞，也可能产生染色体多一条的卵细胞，可能生育21三体综合征的患儿，也可能生育染色体组成正常的孩子，D错误。 第23讲 生物的进化 课标要求 尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实,说明当今生物具有共同的祖先；概述生物多样性和适应性是进化的结果；概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心,为地球上的生命进化史提供了科学的解释；活动：用数学方法讨论自然选择使种群的基因频率发生变化；活动：探究抗生素对细菌的选择作用。 考点一 生物有共同祖先的证据、自然选择与适应的形成 必备知识整合 1.生物有共同祖先的证据 1）化石 ①概念：化石是指通过自然作用保存在地层中的古代生物的 遗体 、 遗物 或 生活痕迹 等。 ②作用：利用化石可以确定地球上曾经生活过的生物的 种类 及其 形态、结构、行为 等特征。因此，化石是研究生物进化 最直接、最重要 的证据。 ③分布：大部分化石发现于 沉积岩 的地层中。 ④结论：已经发现的大量化石证据，证实了生物是由 原始的共同祖先 经过漫长的地质年代逐渐进化而来的，而且还揭示出生物由 简单到复杂 、由 低等到高等 、由 水生到陆生 的进化顺序。 2）比较解剖学证据 研究比较脊椎动物的器官、系统的 形态和结构 ，可以为这些生物是否有共同祖先寻找证据。 3）胚胎学证据 ①胚胎学概念:研究动植物 胚胎的形成 和 发育过程 的学科。 ②脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段，这个证据支持了人和其他脊椎动物有 共同祖先 的观点。 4）细胞和分子水平的证据 ①当今生物有许多共同的特征，比如都有能进行 代谢、生长和繁殖 的细胞，细胞有共同的 物质基础和结构基础 等，这是对生物有 共同祖先 这一论点的有力支持。 ②不同生物的 DNA和蛋白质 等生物大分子的共同点，提示人们当今生物有着 共同的原始祖先 ，其差异的大小则揭示了当今生物种类 亲缘关系的远近 ，以及它们在 进化史上 出现的顺序。 2.进化理论的发展 1）达尔文的生物进化论的主要组成 ①共同由来学说：指出地球上所有的生物都是由原始的 共同祖先 进化来的。 ②自然选择学说：揭示了生物进化的机制，解释了 适应 的形成和 物种 形成的原因。 2）适应的普遍性和相对性 ①适应的含义:一是指生物的 形态结构 适合于完成一定的功能;二是指生物的形态结构及其功能适合于该生物在一定的环境中 生存和繁殖 。 ②适应的特点:普遍性、相对性。 3）适应是自然选择的结果 ①拉马克的进化学说 a.内容: 用进废退 和 获得性遗传 是生物进化的原因,生物是由低等到高等逐渐进化的。 b.意义:否定了神创论和 物种不变论 。 ②达尔文自然选择学说 答案见图中 教材基础诊断 1. 有共同祖先的生物个体在形态结构上没有差异。（必2 P102正文）( × ) 2. 蝙蝠的翼与人的上肢是同源器官，说明两者存在直接亲缘关系。（必2 P102正文）( × ) 3. 亲缘关系越近的生物细胞代谢方面的共同特征就越多。（必2 P104正文）( √ ) 4. DNA中的碱基序列相似程度越大，生物的亲缘关系可能越近。（必2 P104正文）( √ ) 5. 拉马克认为因用进废退而获得的性状是可以遗传给后代的。（必2 P107正文）( √ ) 6. 达尔文认为适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果。（必2 P108正文）( √ ) 7. 群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件。（必2 P108正文） ( √ ) 8. 达尔文自然选择学说揭示了生物界的统一性是由于所有生物都有共同祖先，而生物的多样性和适应性是进化的结果。（必2 P108正文）( √ ) 教材深度拓展 1. （必2 P101图6-2）化石在地质层中的分布有什么规律？ 2. （必2 P102图6-3、思考·讨论）蝙蝠的翼、鲸的鳍、猫的前肢、人的上肢骨骼组成及其排列顺序都是一致的，但它们的外形及功能差别很大，原因是什么？ 3. （必2 P103思考·讨论）人和类人猿在DNA的碱基序列方面高度接近说明人和类人猿有共同的祖先，并且亲缘关系很近。不同生物的细胞色素 中氨基酸序列的差异大小不一表明现存各种生物有着或远或近的亲缘关系，差异大说明亲缘关系远，反之则近。 同时也能反映各种生物在进化史上出现的顺序。 4. （必2 P107、 正文拓展）长颈鹿的脖子比较长是进化的结果，请你分别用拉马克和达尔文的观点分别解释长颈鹿脖子长的原因。 关键能力提升 考向一 考查生物进化的证据（生命观念） 1. [2021山东百师联盟联考]化石、比较解剖学、胚胎学、细胞和分子水平等方面的证据逐渐证实了地球上多种多样的生物都是由共同的祖先进化而来的。下列说法错误的是( B ) A. 化石的大量发现，为生物进化论提供了充分证据 B. 最原始的化石包含了生产者、消费者、分解者的化石 C. 鲸鱼的鳍与人的上肢骨骼的结构相似，说明它们起源于共同的祖先 D. 不同生物中蛋白质的基本单位都是氨基酸，可为进化学说提供证据 [解析]最原始的化石中不包含消费者的化石，B错误。 2. [2021河北秦皇岛二模]细胞色素 是广泛存在于动、植物和微生物中的一种蛋白质，位于线粒体内的电子传递链中，若缺乏细胞色素 ，耗氧量降低，生物出现呼吸作用障碍。若细胞色素 从线粒体释放到细胞质基质中后，会激活凋亡程序。细胞色素 的氨基酸序列表现为高度的保守性，如表是多种生物与人类细胞色素 氨基酸序列的差异。下列说法不正确的是( D ) 生物 黑猩猩 恒河猴 兔 牛、羊、猪 果蝇 小麦 酵母菌 差异 0 1 9 10 27 35 44 A. 细胞色素 可以作为分子指标来判断不同种生物亲缘关系的远近 B. 细胞色素 氨基酸序列的高度保守性说明生物可能是由共同的祖先进化而来的 C. 细胞色素 可能位于线粒体的内膜上，参与有氧呼吸第三阶段 D. 细胞色素 直接控制细胞凋亡 [解析]表中信息显示，不同生物的细胞色素 氨基酸序列有差异，差异性的大小可以作为分子指标来判断不同种生物亲缘关系的远近，A正确；细胞色素 氨基酸序列表现为高度的保守性，说明生物可能是由共同的祖先进化而来的，B正确；缺乏细胞色素 ，耗氧量降低，生物出现呼吸作用障碍，这说明细胞色素 可能位于线粒体内膜上，参与有氧呼吸第三阶段，C正确；细胞色素 从线粒体释放到细胞质基质中后，会激活凋亡程序，间接控制细胞凋亡，D错误。 考向二 考查自然选择与适应的形成（生命观念） 3. [2021广东惠州调研]尺蠖虽有保护色，但食虫鸟可能利用损坏的叶片作为暗示，找到隐藏着的尺蠖。裳夜蛾取食结束，把未吃完的树叶的叶柄咬断，消除采食痕迹以逃避食虫鸟的捕食。以上事例说明( D ) A. 尺蠖不适应环境而捕食它的食虫鸟适应环境 B. 尺蠖比裳夜蛾更适应环境，进化上更高等 C. 尺蠖和裳夜蛾之间既有竞争关系也有互利共生关系 D. 生物对环境的“适应”是相对的而不是绝对的 [解析]生物对环境的适应是普遍存在的，尺蠖和食虫鸟均适应环境，A错误；由题可知，裳夜蛾取食结束，把未吃完的树叶的叶柄咬断，消除采食痕迹以逃避食虫鸟的捕食，所以裳夜蛾比尺蠖更适应环境，进化上更高等，B错误；尺蠖和裳夜蛾没有互利共生关系，二者均以叶片为食，存在竞争关系，C错误；生物对环境的适应是相对的，而不是绝对的，D正确。 4. [2021河南濮阳一中质量检测]下列关于达尔文自然选择学说的叙述，错误的是( B ) A. 生存斗争是生物进化的动力，对维持物种内个体数目的稳定有重要作用 B. 达尔文认为遗传和变异是进化的内因，种群基因频率的改变导致生物不断进化 C. 达尔文的研究是个体水平的研究，但是仍能合理地解释生物进化原因 D. 杀虫剂造成抗药性强的一些害虫生存下来属于适者生存，是自然选择的结果 [解析]生存斗争是生物进化的动力，在生存斗争中一些个体被淘汰，从而对维持物种内个体数目的稳定有重要作用，A正确；遗传和变异是进化的内因，但是种群基因频率的改变属于现代生物进化理论的内容，B错误；达尔文对生物进化的研究是个体水平的研究，但其自然选择学说能合理地解释生物进化原因，C正确；杀虫剂造成抗药性强的一些害虫生存下来，而抗药性低的害虫被淘汰属于适者生存，是自然选择的结果，D正确。 考点二 现代生物进化理论 必备知识整合 1.种群基因组成的变化 1）种群：生活在一定区域的 同种 生物全部个体的集合。种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的单位。 2）基因库：指一个种群中 全部个体 所含有的全部基因。 3）基因频率 ①概念：在一个种群基因库中，某个基因占 全部等位基因数 的比值。 ②影响因素：突变、选择、迁移等。 ③种群基因频率的变化 a.可遗传的变异的来源 染色体变异 b.可遗传的变异的特点：可遗传的变异是 不定向的 。 c.可遗传的变异的作用：提供了 生物进化的原材料 。每一个基因的突变频率虽然很低，但在一个中等大小的种群中基因的突变数仍然很大。 d.变异的有利和有害是相对的，是由生物的 生存环境 决定的。同样的变异在不同的生存环境中可能有利，也可能有害。 4）自然选择对种群基因频率变化的影响 ①原因：在自然选择的作用下，不断淘汰不利变异的基因,积累有利变异的基因。 ②结果：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生 定向改变 ，导致生物朝着一定的方向不断进化。 5）生物进化的实质： 种群基因频率 的定向改变。 2.隔离在物种形成中的作用 1）物种的概念 能够在自然状态下相互交配并且产生 可育 后代的一群生物。 2）隔离 ①概念：不同群体间的个体，在自然条件下 基因 不能自由交流的现象。 ②常见类型 a.生殖隔离 不同物种之间一般是不能 相互交配 的,即使交配成功,也不能产生可育的后代。 b.地理隔离 同种生物由于地理障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。 3）新物种形成的一般过程 结论：隔离是物种形成的必要条件。 3.协同进化 1）概念：不同 物种 之间、 生物与无机环境 之间在相互影响中不断进化和发展。 2）原因：生物与生物之间的相互选择和生物与 无机环境 之间的相互影响。 3）协同进化的实例 协同进化类型 具体表现 实例 不同物种 之间 种间互助 某种兰花和专门给它传粉的蛾 种间斗争 捕食 猎豹和斑马 寄生 黏液瘤病毒和兔子 竞争 作物与杂草 生物与无机环境之间 生物影响环境，环境影响生物 地球早期无氧环境→厌氧生物→光合生物出现→空气中有氧气→出现好氧生物 4.生物多样性的形成 1）内容： 遗传 多样性（基因多样性）、物种多样性、 生态系统 多样性。 2）形成原因： 协同进化 。 3）生物进化过程中的几个关键事件 ①有性生殖的出现，实现了 基因重组 ，增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快，多细胞植物和动物的种类不断增多。 ②生态系统第三极—— 消费者 的出现，使生态系统具有更加复杂的结构。 ③生物的登陆改变了陆地环境，陆地上复杂的环境又为生物的进化提供了广阔的舞台。 5.生物进化理论在发展 1）中性突变学说：大量的基因突变是中性的，决定生物进化方向的是 中性突变 的逐渐积累，而不是 自然选择 。 2）物种的形成并不都是渐变的过程，而是物种 长期稳定 与迅速形成新种交替出现的过程。 3）生物进化理论不会停滞不前，而是在不断发展。 教材基础诊断 1. 一个种群中的雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。（必2 P110正文）( √ ) 2. 在一个遗传平衡的群体中,种群个体连续自交多代后,该种群基因频率没有改变,没有进化。（必2 P111思考·讨论）( √ ) 3. 基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。（必2 P112正文）( √ ) 4. 环境条件的改变导致了生物适应性变异的产生。（必2 P112正文）( √ ) 5. 一个种群中,控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1。（必2 P112、 探究·实践）( × ) 6. 交配后能产生后代的两个种群就是同一物种。（必2 P116正文）( × ) 7. 一个种群的突变和基因重组会影响另一个种群的基因频率。（必2 P118正文）( × ) 8. 最早的光合生物产生的氧气为好氧生物的出现创造了前提条件。（必2 P121正文）( √ ) 9. 生物进化的过程实际上是生物与无机环境协同进化的过程。（必2 P123黑体字）( × ) 教材深度拓展 1. （必2 P111思考·讨论）在种群足够大、没有突变发生、种群之间不存在个体的迁移或基因交流、没有自然选择的情况下,自交和自由交配对基因（型）频率分别有什么影响? 自交多代,后代基因频率不变,基因型频率改变。自由交配的种群,基因频率和基因型频率均不变。 2. （必2 P112、 探究·实践）自然选择的实质是对控制某特定性状的基因的选择，自然选择作用的直接对象是生物个体的变异性状（表型），根本对象是控制某性状的基因。 3. （必2 P117思考·讨论）分析地雀的形成过程，说明物种形成需要的环节有突变和基因重组、自然选择、隔离，如何判断两个种群是否属于同一物种？判断两个种群是否属于同一物种的标准是看它们之间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，则一定是两个物种。 4. （必2 P119小字内容）收割理论是指捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态|系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间。捕食者的存在有利于增加物种多样性。 5. （必2 P120、 图6-13）分析生物进化历程，归纳出生物的进化趋势是简单→复杂、低等→高等、水生→陆生、异养→自养、厌氧→好氧、原核生物→真核生物、单细胞生物→多细胞生物、无性生殖→有性生殖。 重难突破 1.归纳物种形成的三大模式 2.物种形成与生物进化的比较 内容 物种形成 生物进化 标志 出现生殖隔离 基因频率改变 变化后生物与原生物关系 属于不同物种 可能属于同一物种 二者关系 ①生物进化的实质是种群基因频率的定向改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致物种的形成，进化是量变，物种形成是质变 ②新物种的形成一般是长期进化的结果 3.生物多样性各层次间的关系及形成原因 1）生物多样性主要包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次，三个层次之间的关系可以用如图的形式描述： 2）生物多样性形成的原因分析 ①从分子水平看： ②从进化角度看：物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。 关键能力提升 考向一 考查种群基因组成的变化（生命观念、科学思维） 1. [2021重庆巴蜀中学月考]下列有关基因频率和生物进化的叙述，不正确的是( B ) A. 种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增大 B. 某种群中 个体的比例上升，则 的基因频率会相应增加 C. 种群基因频率的定向改变是生物进化的实质 D. 无论是自然选择还是人工选择，都能使种群基因频率发生定向改变 [解析]随种群数量下降，各个基因型的个体也在减少，某种基因很可能会因为相应基因型个体的偶然死亡而丢失，种群内基因频率改变的偶然性会增大，A正确；某种群中 个体的比例上升，但 的基因频率不一定会增加，如 连续自交 代，在没有自然选择的情况下， 基因型频率增加，但 基因频率不变，B错误；生物进化的实质在于种群基因频率的改变，C正确；无论是自然选择还是人工选择，都能使种群基因频率发生定向改变，产生进化，D正确。 2. [2019黑龙江哈尔滨三中期末]下图为非洲某地区野兔被注射药物后1年和6年的种群数量关系，下列叙述正确的是 ( D ) A. 注射药物前，野兔种群中无耐药性个体数少于有耐药性个体数 B. 被注射药物的野兔，6年后存活个体数增多的原因是药物导致部分野兔发生基因突变 C. 药物的注射不会改变该地区野兔的基因库 D. 不断给野兔注射药物，可以使野兔种群的耐药基因频率定向改变 [解析]注射药物后1年，大量无耐药性野兔死亡，死亡野兔比耐药性野兔多，说明注射药物前，野兔种群中无耐药性个体数多于有耐药性个体数，A错误；野兔种群中本来就存在着抗药性的差异，药物的作用只是选择出耐药性个体，所以6年后存活个体数增多是由于药物的选择作用，B错误；给野兔注射药物属于人工选择，会使野兔种群的耐药基因频率增加，故野兔的基因库也会发生变化，C错误，D正确。 考向二 考查隔离与物种形成（科学思维） 3. [2022浙江百校联考]如图表示一个亲代种群形成两个新种群后进化为两个新物种的情况。下列叙述错误的是( B ) A. 种群 、 出现不同的突变和基因重组 B. 种群 、 经不定向的选择后保留部分个体 C. 地理隔离阻断了种群 、 与亲本种群之间的基因交流 D. 基因库的差异导致种群 、 间产生生殖隔离 [解析]种群 、 出现不同的突变和基因重组，相互间无影响，A正确；种群 、 受到的是定向的自然选择，B错误；据图示可知，种群 、 间存在地理隔离，导致种群 、 与亲代种群之间不能发生基因交流，C正确；种群 、 基因库的差异越来越大，最终导致无法进行基因交流，即产生了生殖隔离，D正确。 4. [2021湖南长沙雅礼中学月考]某 岛屿上的鸟物种 因为地球板块运动，一部分被隔离到 岛屿和 岛屿，形成了 鸟种群和 鸟种群，且与原来的物种 鸟种群彼此间都有地理障碍。经过漫长的进化，分别形成新鸟物种 和 。在此进程中的某一时刻， 鸟种群的部分群体越过障碍外迁与 鸟种群同域分布，向 方向进化。下列相关叙述正确的是( D ) A. 假设 与 的基因频率相同，且两地的环境也相同，则将来 和 是同一物种 B. 种群 和种群 内均存在不同的变异类型，说明各自内部的不同类型存在协同进化，且 与 也存在协同进化 C. 若人们将 岛屿中的 鸟种群带一部分回到原来 岛屿，再通过漫长的进化，将和 鸟种群形成同一物种 D. 种群与 种群也有可能是大量中性突变积累导致生殖隔离 [解析]假设 与 的基因频率相同，且两地的环境也相同，但因两者发生的变异具有不定向性，所以不一定进化为同一物种，A错误；同一种群内部的不同类型不存在协同进化，且 与 有地理隔离，也不能发生协同进化，B错误； 与 已经是两个不同物种，即使放到同一地区也不会进化为同一物种，C错误；中性突变进化论也可以解释新物种的形成，D正确。 题后悟道·易错 1）种群≠物种 ①物种是自然状态下能够自由交配并产生可育后代的一群生物，一个物种可能在不同地点和时间形成不同的种群。 ②种群是同一种生物在同一地点、同一时间形成的一个群体。种群“小”，不同种群间有地理隔离；物种“大”，不同物种间有生殖隔离。 2）隔离≠生殖隔离,隔离包括地理隔离和生殖隔离。 ①只有地理隔离而没形成生殖隔离,可能产生亚种,但没有产生新物种。 ②生殖隔离是物种形成的关键,是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。 ③生殖隔离有三种情况:不能杂交;杂交后代不活;杂交后代活而不育。 考向三 考查协同进化与生物多样性的形成（生命观念） 5. [2020福建三明一中模拟]协同进化形成了地球上千姿百态的物种和生态系统，下列叙述错误的是( D ) A. 真核生物及有性生殖的出现，生物进化的速度明显加快 B. 生物登陆改变了陆地的环境，陆地复杂的环境进一步影响了生物的进化 C. 捕食者的存在有利于增加物种多样性，一些物种的灭绝为其他生物腾出了空间 D. 营养级越高的种群和进化过程中形成越晚的物种，对环境的适应能力越强 [解析]真核生物及有性生殖的出现，实现了基因重组，增加了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快，A正确；生物登陆改变了陆地的环境，陆地复杂的环境进一步影响了生物的进化，B正确；捕食者往往捕食个体数量多的物种，避免出现一种或少数几种生物占绝对优势的局面，捕食者的存在有利于增加物种多样性，一些物种的灭绝为其他生物腾出了空间，C正确；营养级越高的种群获得的总能量越少，不一定适应能力就越强，进化过程中岀现的新物种，有些不一定比原来的物种适应能力更强，D错误。 6. [2021广东开学摸底]海绵等足虫（某种低等动物）栖息在海生海绵的中央腔中，雌虫的外观都一样，雄虫的形态有大、中、小3种类型，且这3种不同形态的雄虫会采取不同的生殖对策：大雄虫倾向于用战斗来保卫海绵中央腔中的多个雌虫；中雄虫会模拟雌虫，与大雄虫共处一室；小雄虫回避大雄虫并埋伏在其周围，伺机与雌虫交配。研究表明，大、中、小雄虫的体型差异与 基因形成的等位基因 、 、 有关。下列相关叙述正确的是( B ) A. 、 、 的出现是基因突变的结果，这体现了基因突变的随机性 B. 大、中、小雄虫形态有明显差异的现象，与基因多样性有关 C. 大、中、小雄虫形态有明显差异，彼此间存在生殖隔离，分属三个物种 D. 三种雄虫具有不同的生殖对策是不同雄虫与雌虫间协同进化的结果 [解析] 、 、 的出现是基因突变的结果，这体现了基因突变的不定向性，A错误；大、中、小雄虫形态有明显差异的现象，与基因多样性有关，B正确；由题意可知，大、中、小雄虫形态有明显差异，但是没有形成生殖隔离，属于同一物种，C错误；协同进化发生在不同生物之间或生物与无机环境之间，而大、中、小雄虫属于同一种生物，故三种雄虫具有不同的生殖对策是自然选择的结果，D错误。 考点三 基因频率及基因型频率的计算 必备知识整合 基因频率与基因型频率 项目 基因频率 基因型频率 公式 某基因频率=该基因的数目 该基因与其等位基因的总数 某基因型频率=该基因型的个体数 总个体数 外延 生物进化的实质是指 种群基因频率 的改变 基因型频率改变,基因频率 不一定 改变 教材基础诊断 1. 若某物种仅存一个种群,该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因。（必2 P111正文）( × ) 2. 一个种群中全部个体所含有的控制同一性状的全部等位基因叫作这个种群的基因库。（必2 P111正文）( × ) 3. 杂合子连续自交,基因频率不发生改变,基因型频率发生改变。（必2 P111思考·讨论）( √ ) 4. 杂合子连续自由交配,基因频率不发生改变,基因型频率发生改变。（必2 P111思考·讨论） ( × ) 关键能力提升 [题型1] 根据定义法计算基因频率和基因型频率 1.等位基因位于常染色体上时（以 、 为例） 1）已知基因型个体数,求基因频率 某基因频率 （ 、 表示 、 的基因频率, 、 、 表示三种基因型个体数） 2）已知基因型频率,求基因频率 设有 个个体的种群, 、 、 的个体数分别为 、 、 , 、 的基因频率分别用 、 表示, 、 、 的基因型频率分别用 、 、 表示,则: 由以上公式可以得出下列结论: 某等位基因的频率=该等位基因纯合子的基因型频率 杂合子的基因型频率。 如 的基因频率 的基因型频率 的基因型频率。 的基因频率 的基因型频率 的基因型频率。 2.等位基因位于性染色体上时（以 、 为例） 基因型频率 基因频率 基因频率 ◎针对训练 1. 果蝇长翅（V）和残翅 由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在 。若再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，下列关于纯合长翅果蝇引入种群后的叙述，错误的是( B ) A. 基因频率降低了 B. 基因频率增加了 C. 杂合果蝇比例降低了 D. 残翅果蝇比例降低了 [解析]因残翅果蝇 个体数量长期维持在 ，由此算出 的基因频率为0.2， 的基因频率为0.8，进而计算出引入纯合长翅果蝇前，基因型 的果蝇有 （只），基因型为 的果蝇有 （只），基因型为 的果蝇有 （只）。引入纯合长翅果蝇后， 的基因频率为 ， 的基因频率为 ，A正确，B错误；因为基因型为 、 的果蝇的数目不变，而该种群个体总数增加一倍，所以 、 的基因型频率降低 ，C、D正确。 2. [2022安徽六校素质测试]某地草地贪夜蛾（二倍体）幼虫大量啃食植物的茎和叶，严重危害农作物。使用有机磷杀虫剂对其防治一段时间后，其抗药性快速增强。研究发现其常染色体上抗性相关基因 可突变为 、 。对该地草地贪夜蛾的基因型及比例进行调查，结果如表。下列叙述错误的是( A ) 基因型 比例（%） 20 18 24 1 15 22 A. 该种群中 、 基因频率分别为 和 B. 、 的产生体现了基因突变的不定向性，为草地贪夜蛾的进化提供了原材料 C. 不同基因型草地贪夜蛾之间可以杂交形成可育种群，说明它们属于同一物种 D. 草地贪夜蛾会与其被捕食者植物以及无机环境等协同进化 [解析] 基因频率 ， 基因频率 ，A错误； 经过基因突变产生了 、 ，体现了基因突变的不定向性，为草地贪夜蛾的进化提供了原材料，B正确；不同基因型草地贪夜蛾之间可以杂交形成可育种群，说明它们之间没有产生生殖隔离，属于同一物种，C正确；根据共同进化的概念可知，草地贪夜蛾与其被捕食者植物以及无机环境之间存在着协同进化，从而导致了生物多样性的形成，D正确。 3. [2020江西南昌模拟]某生物兴趣小组抽样调查的500人中,各种基因型和人数情况如表所示,则这500人中, 的基因频率为( C ) 基因型 人数 278 14 8 170 30 A. B. C. D. [解析] 基因的总数 , 基因的总数 ， 的基因频率 。 4. 某地区人群男女比例为 ，其中女性群体中的色盲和携带者比例分别为 和 ，男性群体中的色盲率为 ，则该人群中色盲基因的频率为( B ) A. B. C. D. [解析]女性色盲基因的携带者为 ，患者为 ，男性患者色盲率为 。设色盲基因是 ，女性共 ，男性共 ，则 ， ， ， ， ，由基因频率的概念可知 的基因频率是 。 [题型2] 根据遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率 1.适用条件 1）种群足够大； 2）种群个体间的交配是随机的； 3）没有突变产生； 4）种群之间不存在个体的迁移； 5）没有自然选择。 这几种条件下，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代遗传中都是稳定不变的，或者说保持着遗传平衡状态。 2.计算公式 1）当等位基因只有两个时 ,设 表示 的基因频率, 表示 的基因频率,则: ；基因型 的频率 ;基因型 的频率 ；基因型 的频率 ；如果一个种群达到遗传平衡,其基因型频率应符合: 。 2）当已知基因型 的频率为 时,则 的基因频率为 , 的基因频率为 。 基因型频率为 , 基因型频率为 。 ◎针对训练 5. 某动物种群中 、 和 的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3，且种群数量足够大、不发生基因突变、自然选择不起作用、没有迁入迁出，则下列分析错误的是( B ) A. 如果种群中个体间随机交配，该种群的子一代中 的基因型频率为0.25 B. 如果该种群的子一代再随机交配，其后代中 的基因型频率会发生改变 C. 如果该种群个体只在相同基因型之间进行交配，其子一代中 的基因型频率为0.4 D. 如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配， 的基因型频率会发生改变 [解析]由题干可知，该动物种群中 的基因频率为 ， 的基因频率为 。如果种群中个体间随机交配，该种群的子一代中 的基因型频率为 ，即 ，A正确；由题意知，该种群数量足够大、不发生基因突变、自然选择不起作用、没有迁入迁出，可以认为遵循遗传平衡定律，根据遗传平衡定律可知，该种群的子一代再随机交配，其后代中 的基因型频率不会发生改变，B错误；如果该种群只在相同基因型之间进行交配，即发生自交，其子一代中 的基因型频率为 ，C正确；如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配， 的基因型频率会发生改变，D正确。 6. 玉米的高秆（H）对矮秆 为显性。现有若干 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 。 中基因型频率与 基因频率 的关系如图。下列分析错误的是( D ) A. 时，亲代群体都可能只含有纯合体 B. 只有 时，亲代群体才可能只含有杂合体 C. 时，显性纯合体在 中所占的比例为 D. 时， 自交一代，子代中纯合体比例为 [解析]若亲代群体只含有纯合体 和 ，由于基因型频率不确定，则基因频率也不确定 ，因此随机交配后均可出现如图所示现象，A正确；若亲代群体只含有杂合体，基因型是 ， 基因型及比例为 ， 时符合该比例关系，B正确； 的基因频率为 ，设 的基因频率为 ，则 中 、 、 的基因型频率分别为 、 、 ， 时， 和 的基因型频率相等，即 ，且 ，可得 ，所以 中 的比例为 ，C正确；同理 时， 、 分别为 、 ， 、 和 基因型频率分别为 、 、 ， 自交一代，子代中纯合体比例为 ，D错误。 7. [2022广东质量检测]控制果蝇红眼（A）和白眼 的基因位于 染色体上，某个果蝇种群中雌雄果蝇数量相等，个体间自由交配，经历多次繁殖过程，定期随机抽取计算出 和 的基因频率变化曲线如图所示，那么经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段后，种群中 、 的基因型频率分别为( B ) A. ， B. ， C. ， D. ， [解析]A的基因频率为 ，子代个体中基因型为 的占 ， 占 ， 占 。个体间自由交配，经历多次繁殖过程后雌果蝇中 基因型频率 基因频率的平方，雄果蝇中 基因型频率 的基因频率，即 ， ，又因为雌雄个体数量相等，故果蝇群体中 ， ，B正确。 8. [2019山东博兴月考]某与外界隔离的岛屿上，经调查该地区居民中白化病的致病基因频率为 ，红绿色盲的致病基因频率为 ，抗维生素 佝偻病的致病基因频率为 。下列有关叙述不正确的是( A ) A. 女性个体中同时患红绿色盲和抗维生素 佝偻病的占 B. 男性个体中患红绿色盲的个体所占的比例为 C. 不患抗维生素 佝偻病的女性个体占全部个体的 D. 正常个体中白化病携带者的概率为 [解析]女性个体患红绿色盲的概率为 ，患抗维生素 佝偻病的概率为 ，同时患红绿色盲和抗维生素 佝偻病的占 ，A错误；红绿色盲为伴 染色体隐性遗传病，男性个体中患红绿色盲的个体所占比例为 ，B正确；抗维生素 佝偻病的正常基因频率为 ，不患抗维生素 佝偻病的女性个体占全部个体的 ，C正确；因为白化病的致病基因频率为 ，所以正常基因频率为 ，白化病携带者概率为 ，正常个体概率为 ，所以正常个体中白化病携带者的概率为 ，D正确。 [题型3] 自交和自由交配时基因（型）频率的变化规律 1.自交 种群个体自交时,纯合子增多,杂合子减少,基因型频率发生改变。自交过程不改变基因频率。 2.自由交配 在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时,处于遗传平衡的种群自由交配遵循遗传平衡定律,则种群的基因频率及基因型频率不变。如果一个种群没有处于遗传平衡状态,自由交配不改变基因频率,但改变基因型频率。 ◎针对训练 9. [2021山东济南阶段性测试]某昆虫（性别决定方式为 ）存在由一对常染色体上等位基因控制的两种体色，分别为天蓝色 和墨绿色 ，它们在幼年期被天敌捕食的概率分别为 、 、 。若第一代种群全为杂合子，群体自由交配，不考虑其他因素的影响，下列分析正确的是( B ) A. 第二代种群刚孵化的个体中天蓝色雄性个体占 B. 第二代种群成年个体中墨绿色个体所占比例为 C. 第二代种群成年个体中 基因频率为 D. 该群体基因频率变化速度较快，若干年后一定进化形成新的物种 [解析]根据题意可知，第一代种群全为杂合个体，则第二代种群刚孵化的个体中 ，天蓝色个体（基因型）比例为 ，但天蓝色雄性个体不占 ，A错误；由于第二代种群刚孵化的个体中 ，且它们在幼年期被天敌捕食的概率分别为 、 、 ，则第二代种群成年个体基因型及比例为 ，故墨绿色个体 所占的比例为 ，B正确；由于第二代种群成年个体基因型及比例为 ，即 、 ，因此 ，C错误；由于该种群基因频率发生改变，说明生物进化了，但形成新物种需要出现生殖隔离，因此该种昆虫不一定会进化为新物种，D错误。 10. 果蝇的卷翅和直翅受常染色体上一对等位基因 、 控制。某研究小组以基因型为 的果蝇为研究对象，研究随机交配情况下子代 基因频率的变化，得到如图所示的结果。相关分析正确的是( C ) A. 基因型为 的雄配子或雌配子不能受精 B. 基因型为 的雄配子和雌配子不能受精 C. 基因型 的受精卵不能发育或胚胎致死 D. 基因型 的受精卵只有 能正常发育 [解析]若基因型为 的雄配子或雌配子不能受精，亲本基因型为 ，随机交配后，则 的基因型及比例为 ， 的基因频率应为 ，A错误；若基因型为 的雄配子和雌配子不能受精，种群中只有基因型为 的个体，没有基因型为 和 的个体，B错误；若基因型 的受精卵不能发育或胚胎致死，亲本基因型为 ，随机交配后， 的基因频率为 ， 的基因频率为 ， 的基因频率为 ， 的基因频率为 ，C正确；若基因型 的受精卵只有 能正常发育，亲本基因型为 ，随机交配后， 的基因型及比例为 ， 的基因频率 ，D错误。 实验 探究抗生素对细菌的选择作用 必备知识整合 1.实验原理 一般情况下，一定浓度的抗生素会 杀死细菌 ，但变异的细菌可能产生 耐药性 。在实验室 连续培养细菌 时，如果向培养基中添加 抗生素 ， 耐药菌 有可能存活下来。 2.材料用具 1）培养基的两种类型：活化菌株的是 牛肉膏蛋白胨液体培养基 ；便于观察挑选的是 牛肉膏蛋白胨固体培养基 。 2）常见抗生素： 青霉素 或 卡那霉素 。 3）常见细菌： 大肠杆菌 或 金黄色葡萄球菌 。 4）两种纸片： 含抗生素 的纸片和不含抗生素的纸片，后者的作用是 对照 。 3.实验过程 1）用记号笔在培养皿的底部画2条相互垂直的直线，将培养皿分为4个区域，分别标记为①～④。 2）用无菌的涂布器将少量细菌培养液均匀地涂抹在培养基平板上。 3）将不含抗生素的纸片放在①号区域的中央，将含抗生素的纸片分别放在②～④号区域的中央，盖上皿盖。 4）将培养皿 倒置 于 的恒温箱中培养 12～16 。 5）观察纸片附近是否出现 抑菌圈 。如果有，测量并记录其直径，取 平均值 。 6）对细菌进行传代培养时，应从 抑菌圈边缘 的菌落上挑取。 4.衡量本实验结果的指标： 抑菌圈直径的大小 。 5.预期实验结果：抑菌圈直径随着传代次数增加而 减小 ；抑菌圈的逐代缩小说明细菌对抗生素的抗性逐代 增强 。 关键能力提升 考向 考查抗生素对细菌的选择作用的实验（科学探究） 1. [2021山东青岛三模]科研人员从一种溶杆菌属的细菌中提取到一种新型抗生素 ，它能杀灭常见抗生素无法对付的超级细菌——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。下列相关叙述正确的是( B ) A. 新型抗生素在溶杆菌属细菌中被发现并临床应用，体现了生物多样性的潜在价值 B. “耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”这一超级细菌的形成意味着该种群一定发生了进化 C. 现代生物进化理论认为，自然选择是使超级细菌产生耐药性变异的根本原因 D. 在新型抗生素作用下，超级细菌会突变出抗新型抗生素的能力，体现了共同进化 [解析]新型抗生素在溶杆菌属细菌中被发现并临床应用，体现了生物多样性的直接价值，A错误；“耐甲氧西林金黄色葡萄球菌”这一超级细菌的形成是原有种群的基因频率发生了定向的改变，超级细菌一定发生了进化，B正确；现代生物进化理论认为，自然选择对超级细菌产生的变异进行了选择，并没有使超级细菌产生耐药性变异，C错误；新型抗生素只是使超级细菌中突变形成的抗新型抗生素类型被保留下来，不是新型抗生素导致超级细菌出现该突变，D错误。 2. [2021广东珠海二模]一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。某学校生物兴趣小组为探究抗生素对细菌的选择作用，做了以下实验。 1） 为获取大肠杆菌，将一定体积的饮用水过滤后，将滤膜放在含有伊红—亚甲蓝的培养基上培养，挑选出呈深紫色的菌落即为大肠杆菌。 [解析]测定饮用水所含的大肠杆菌数一般用滤膜法。滤膜法的大致流程：用滤膜过滤待测水样，水样中的细菌留在滤膜上，将滤膜放在加入伊红—亚甲蓝的培养基上培养，深紫色菌落即大肠杆菌。 2） 获得大肠杆菌菌落后，需进行扩大培养，此时应选用液体培养基。 [解析]液体培养基的用途是增大微生物的浓度，也就是扩大培养。 3） 将大肠杆菌菌液均匀涂布在固体培养基上，并将平板划分为三个大小一致的区域，各放入一个经抗生素处理的相同圆纸片，在适宜条件下培养2天，观察结果（如图），统计透明圈的直径。 ①为使实验更具有说服力，平板需增加一个区域，在该区域应放入一个未经抗生素处理的圆纸片。 ②请说明圆纸片周围透明圈的大小与抗生素抑菌效果的关系：透明圈越大说明抑菌效果越好。 ③挑取该平板上靠近透明圈（填“靠近透明圈”“远离透明圈”或“任意位置”）的菌落，制成菌液重复上述实验，培养多代。 结果与结论：随着培养代数的增加，透明圈（抑菌圈）逐渐减小，说明抗生素能定向选择耐药菌。 [解析]为使实验更具有说服力，平板需增加一个区域，此区域形成对照，在该区域应放入一个未经抗生素处理的圆纸片。透明圈越大说明抗生素把大肠杆菌杀死得越多，抑菌效果越好。挑取该平板上靠近透明圈的菌落，制成菌液重复该实验，培养多代。结果与结论：随着培养代数的增加，透明圈（抑菌圈）逐渐减小，说明抗生素能定向选择耐药菌。 4） 使用后的培养基、圆纸片丢弃前需做灭菌处理。 [解析]使用后的培养基、圆纸片丢弃前需做灭菌处理，防止污染环境。 真题演练 1. [2021湖南，8，2分]金鱼系野生鲫鱼经长期人工选育而成，是中国古代劳动人民智慧的结晶。现有形态多样、品种繁多的金鱼品系。自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代。下列叙述错误的是( B ) A. 金鱼与野生鲫鱼属于同一物种 B. 人工选择使鲫鱼发生变异，产生多种形态 C. 鲫鱼进化成金鱼的过程中，有基因频率的改变 D. 人类的喜好影响了金鱼的进化方向 [解析]物种指的是能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物，自然状态下，金鱼能与野生鲫鱼杂交产生可育后代，二者属于同一物种，A正确；变异先于环境选择，变异可以是自然发生的，人类只是起到选择作用，B错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，C正确；人们根据自己的需要，把合乎要求的变异个体挑选出来，让它们保留后代，经过连续数代的选择，人类所需要的变异被保存下来，进而培育出新品种，因此人类的喜好影响了金鱼的进化方向，D正确。 2. [2021河北，6，2分]雄性缝蝇的求偶方式有：①向雌蝇提供食物；②用丝缕简单缠绕食物后送给雌蝇；③把食物裹成丝球送给雌蝇；④仅送一个空丝球给雌蝇。以上四种方式都能求偶成功。下列叙述错误的是( B ) A. 求偶时提供食物给雌蝇有利于其繁殖，是一种适应性行为 B. ④是一种仪式化行为，对缝蝇繁殖失去进化意义 C. ③是雌蝇对雄蝇长期选择的结果 D. ④可能由③进化而来 [解析]雄蝇通过提供食物进行求偶，成功的可能性增大，有利于种群的繁殖，是一种适应性行为，A正确；与简单的直接提供食物相比，将食物裹成丝球更容易被雌蝇接受，这是雌蝇对雄蝇长期选择的结果，C正确；求偶行为中，雄蝇对食物的处理方式发生了①→③的进化，经过长期自然选择最终进化出直接提供没有食物的空丝球也能获得成功的求偶行为，对缝蝇的繁殖与进化具有积极的意义，B错误，D正确。 3. [2021广东，10，2分]孔雀鱼雄鱼的鱼身具有艳丽的斑点，斑点数量多的雄鱼有更多机会繁殖后代，但也容易受到天敌的捕食。关于种群中雄鱼的平均斑点数量，下列推测错误的是( C ) A. 缺少天敌，斑点数量可能会增多 B. 引入天敌，斑点数量可能会减少 C. 天敌存在与否决定斑点数量相关基因的变异方向 D. 自然环境中，斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊 [解析]雄鱼的斑点数量多，易受天敌的捕食，缺少天敌时，其斑点数量可能会增多，引入天敌后，其斑点数量可能会减少，A、B正确；在天敌存在之前，孔雀鱼雄鱼就存在斑点数量相关基因的不同变异，天敌的存在与否只是对其变异进行了选择，C错误；由题干信息分析可知，斑点数量增减对雄鱼既有利也有弊，D正确。 4. [2021广东，8，2分]兔的脂肪白色（F）对淡黄色 为显性，由常染色体上一对等位基因控制。某兔群由500只纯合白色脂肪兔和1 500只淡黄色脂肪兔组成， 、 的基因频率分别是( B ) A. 、 B. 、 C. 、 D. 、 [解析]基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。该兔群纯合白色脂肪兔的基因型为 ，数目为500；淡黄色脂肪兔的基因型为 ，数目为 。 的基因频率为 ， 的基因频率为 。故选B。 夯基提能作业 1. [2021湖北武汉汉阳一中二模]市场上常见的虾有河虾、对虾、龙虾、皮皮虾等。2020年11月，我国科学家宣布发现了填补节肢动物进化空白的化石——章氏麒麟虾，它身体分节，有5只眼睛和坚硬的壳，与现在的虾相似。下列叙述错误的是( B ) A. 化石的大量发现，为生物进化理论提供了充分证据 B. 章氏麒麟虾与现在的虾不存在生殖隔离 C. 皮皮虾进化过程中，种群的基因频率定向改变 D. 不同生物中蛋白质的基本单位都是氨基酸，可为进化学说提供证据 [解析]化石是研究生物进化的直接证据，化石的大量发现，为生物进化理论提供了充分证据，A正确；章氏麒麟虾与现在的虾是两个物种，存在生殖隔离，B错误；自然选择决定了进化的方向，在自然选择的作用下，种群的基因频率定向改变，故皮皮虾进化过程中，种群的基因频率定向改变，C正确；在分子水平上，不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子，既有共同点，又存在差异性，可为进化学说提供证据，故不同生物中蛋白质的基本单位都是氨基酸，可在分子水平为进化学说提供证据，D正确。 2. [2021海南琼海期末]达尔文于1859年出版了《物种起源》，提出了进化论的两大学说：共同由来学说和自然选择学说。达尔文的进化论学说对人类社会产生了深刻的影响，并且随着生物科学的发展，形成了以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。下列有关阐述，不合理的是( B ) A. 根据共同由来学说可以推断，现在的生物都有共同的原始祖先 B. 达尔文是在了解了遗传和变异本质的基础上提出自然选择学说的 C. 现代生物进化理论认为，大部分物种是通过长期的地理隔离逐渐产生生殖隔离形成的 D. 达尔文的自然选择学说能科学地解释生物多样性的成因 [解析]共同由来学说指出，地球上所有的生物都是由共同的原始祖先进化来的，A正确；达尔文并不是在了解了遗传和变异本质的基础上提出自然选择学说的，达尔文对遗传和变异的认识还局限于性状水平，B错误；现代生物进化理论认为，大部分物种是通过长期的地理隔离逐渐产生生殖隔离形成的，C正确；自然选择学说能科学地解释生物的多样性和适应性，生物的多样性和适应性是进化的结果，D正确。 3. [2021安徽蚌埠质量检查]下列关于基因频率的叙述正确的是( D ) A. 基因频率是指在一个种群中某个基因占全部基因数的比值 B. 数量非常大且自由交配的种群，种群基因频率不发生改变 C. 基因突变能改变种群的基因频率，可决定生物进化的方向 D. 自然选择和人工选择都可以使种群基因频率发生定向改变 [解析]基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，A错误；遗传平衡中种群的基因频率不变，但需要满足的条件有种群非常大、所有雌雄个体都能自由交配、没有迁入和迁出、自然选择不起作用等基本条件，B错误；自然选择决定生物进化的方向，C错误；自然选择和人工选择都能使种群基因频率发生定向改变，D正确。 4. [2022江西赣抚吉名校联考]下列有关现代生物进化理论的叙述，正确的是( C ) A. 基因型频率是否发生改变是判断种群是否发生进化的依据 B. 自然选择通过对基因型的直接选择决定生物进化的方向 C. 新物种的形成一定发生了进化，但进化不一定会形成新物种 D. 同种生物在生存斗争中逐步进化的过程属于协同进化的范畴 [解析]基因频率的改变是生物进化的实质，基因型频率改变时，基因频率不一定会改变，A错误；自然选择直接选择的是表型，B错误；新物种形成的标志是产生生殖隔离，生物进化的实质是种群基因频率的改变，新物种的形成一定发生了进化，但进化不一定会形成新物种，C正确；协同进化发生在不同种生物之间和生物与无机环境之间，而不是同种生物之间，D错误。 5. [2021山东枣庄月考]斑马的染色体数为22对，驴的染色体数为31对，斑马和驴的杂交后代兼具斑马和驴的特征，俗称“斑驴”。下列说法正确的是( A ) A. 斑驴体内没有可以联会的同源染色体 B. 斑驴的出现说明斑马和驴不存在生殖隔离 C. 斑驴不可育是由于种群数量少 D. 斑驴的出现说明不经过地理隔离也能形成新物种 [解析]斑驴体内有一组斑马的染色体（22条）和一组驴的染色体（31条），它们来自两个物种，不是同源染色体，在减数分裂过程中不能联会，因此斑驴是不可育的，A正确；生殖隔离是指不同物种之间不能交配或后代不可育，斑驴不可育可说明斑马和驴存在生殖隔离，B错误；斑驴不可育是由于体内无同源染色体，C错误；物种指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物，而斑驴不可育，不是一个新物种，D错误。 6. [2021河南洛阳尖子生联考]亲缘关系较远的物种，如果生存环境相似则会产生相似性状的演化，这种现象被称为趋同进化。在趋同进化过程中，下列说法正确的是( B ) A. 不同物种的基因库趋于相同 B. 自然选择对不同物种的影响效果相近 C. 同一区域的不同物种之间不存在相互选择、相互影响 D. 不同物种将演化为形态结构相似的同一物种，从而打破生殖隔离 [解析]基因库是一个种群中全部个体所含有的全部基因，不同物种的基因库不同，A错误；亲缘关系较远的物种在相似生存环境中会产生相似性状，说明自然选择对不同物种的影响效果相近，B正确；同一区域的不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化与发展，C错误；不同物种自然状态下不会打破生殖隔离而演化为同一物种，D错误。 7. [2021江苏南京三模]桦尺蛾的体色有黑色、灰色两种，黑色对灰色为显性，分别由 、 基因控制。如图为三个地区内黑色表型频率以及 基因的频率。相关分析错误的是( C ) A. 在工业区中，环境可通过影响灰色个体的死亡率而影响灰色个体的数量 B. 在非工业区中，表现为黑色的个体中纯合子所占的比例为 C. 若工业区1的污染继续加重，当 基因频率升为 后即产生新的物种 D. 自然选择是导致工业区2桦尺蛾种群基因频率发生变化的主要因素 [解析]在工业区中，黑色桦尺蛾比例增加，说明灰色桦尺蛾比例降低了，环境可通过影响灰色个体的死亡率而影响灰色个体的数量，A正确；在非工业区中， 基因的频率为0.1， 的频率 ，因此表现为黑色的个体中纯合子所占的比例为 ，B正确；据题意分析，由于基因频率发生了改变，所以生物发生了进化，当 基因频率升为 ，只要没有产生生殖隔离，就还是同一个物种，C错误；自然选择直接作用于生物的表型，对工业区2桦尺蛾中的有利表型进行了选择，故自然选择是导致工业区2桦尺蛾种群基因频率发生变化的主要因素，D正确。 8. （原创题）竞争排斥原理是指在一个稳定的环境中，两个或两个以上受资源限制的，但具有相同资源利用方式的物种不能长期共存在一起。同一片森林中不同鸟类多样性就是竞争排斥的结果，从喙的形状看不同鸟类差别很大，食物资源有较大差异。下列分析错误的是( B ) A. 具有相同资源利用方式的物种之间竞争强度大 B. 竞争排斥不会导致某一物种在生存竞争中被淘汰 C. 为避免竞争排斥带来的不利影响，某一物种可能迁移到其他环境 D. 鸟喙出现较大差别表明其生态位在发生改变 [解析]具有相同资源利用方式的物种之间争夺同种资源的生存斗争更强烈，竞争强度大，A正确；竞争排斥中，必然会出现一种数量明显增多，另一种数量明显减少的现象，有可能导致某一物种在生存竞争中被淘汰，B错误；为避免竞争排斥带来的不利影响，处于弱势的一方有多种选择：改变自己的居住地，或者改变饮食习惯，或者改变自身习性（如改日行性为夜行性，达到时间上和获胜的一方分离），以减弱竞争强度，保证生存，C正确；鸟喙出现较大差别表明其食物资源发生明显差异，表明其生态位在发生改变，D正确。 9. [2021陕西宝鸡猜题]美国加利福尼亚州有两个猴面花姐妹种——粉龙头（花瓣呈粉红色）和红龙头（花瓣呈红色），它们起源于一个粉色花的祖先种，两者分布区重叠，前者由黄蜂授粉，后者由蜂鸟授粉。下列相关分析正确的是( B ) A. 粉龙头和红龙头猴面花是因长期地理隔离而产生生殖隔离形成的 B. 理论上粉龙头猴面花种群的突变对红龙头猴面花种群的基因频率没有影响 C. 两者分布区重叠导致自然选择对两个种群基因频率改变所起的作用相同 D. 因起源于同一祖先种，所以粉龙头和红龙头猴面花种群的基因库完全相同 [解析]由题干信息知，两种花分布区重叠，所以不是长期地理隔离而产生生殖隔离形成的两个物种，A错误；因两种植物种群的传粉动物不同，理论上一个种群发生的突变对另一个种群的基因频率没有影响，B正确；尽管粉龙头和红龙头猴面花分布区重叠，但由题干信息知，两者最终形成不同种的主要原因是传粉动物不同，即自然选择对两种群基因频率改变所起的作用不相同，C错误；粉龙头和红龙头猴面花属于不同的物种，尽管起源于一个祖先种，但因进化最终导致它们的基因库存在差异，D错误。 10. 某昆虫的翅可按长度分为残翅、中翅和长翅，且残翅昆虫不能飞行，翅越长运动能力越强，图1表示某地区该种昆虫的翅长与个体数量的关系，分析并回答下列问题： 图1 图2 （1） 该种昆虫翅长差异的根本来源是基因突变。 （2） 如果有两个较小的此种昆虫的种群迁入了甲、乙两个岛屿，其中甲岛屿食物匮乏，运动能力强的生物更容易获得食物，乙岛屿经常有大风浪，飞行的昆虫容易被吹入大海淹死，我们能从这一事实得到的结论是基因突变的有害和有利不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。 （3） 请在图2中画出昆虫在甲岛屿繁殖数代以后翅长与个体数量关系的柱形图。 （4） 若干年后，甲岛屿形成的昆虫种群 与乙岛屿形成的昆虫种群 再次相遇，但它们已不能进行相互交配，说明两种群的基因库存在很大差异，导致它们之间形成了生殖隔离，而产生这种差异的原因有：①A、 两种群发生的可遗传变异不同； ②A、 两种群存在地理隔离，种群间不能进行基因交流（或甲、乙两岛屿自然选择的作用不同，导致基因频率改变的方向不同，答出任意两点即可）。 （5） 现有1 000只该种昆虫迁入丙岛屿，其中基因型为 的个体550只， 的个体300只， 的个体150只，如果不考虑自然选择和基因突变，昆虫个体进行自由交配，且每只昆虫的繁殖能力相同，则繁殖3代以后，该种群中 的基因频率为 ， 的基因型频率为 。 [解析]该种昆虫翅长差异的根本原因是基因突变。突变具有不定向性，突变的利与害要看是否适应当地的环境。最初迁入丙岛屿时，该昆虫种群中 的基因频率为 ， 的基因频率为 ，由于该昆虫个体进行自由交配，且繁殖能力相同，繁殖3代以后 的基因频率不发生改变，仍为 ， 的基因型频率为 。 ( 第 1 页 共 277 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$