第六单元 生物的变异、育种与进化-（教师用书）【赢在微点·顶层设计】2026年高中生物学高考一轮总复习（多选版）

该高中生物学高考复习讲义聚焦生物变异、育种与进化核心模块，涵盖基因突变、基因重组、染色体变异等分子机制，杂交、诱变、单倍体等育种实践及现代生物进化理论，按“变异本质—育种应用—进化规律”逻辑架构知识网络，通过课标对接、考点精析、方法归纳、真题演练四环节，助力学生构建系统知识体系。 讲义以核心素养为引领，如通过“基因突变类型判断”例题培养科学思维，借助“低温诱导染色体变异”实验强化探究实践，设计基因频率计算分层训练（定义法、遗传平衡定律等）突破难点，可提升学生解题效率，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第六单元 生物的变异、育种与进化 第20讲　基因突变和基因重组 [课标内容]　1.概述碱基的替换、增添或缺失会引发基因中碱基序列的改变。2.阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化,甚至带来致命的后果。3.描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下,基因突变概率可能提高,而某些基因突变能导致细胞分裂失控,甚至发生癌变。 微考点大突破 考点一　基因突变与细胞的癌变 　 1.变异类型的概述 提醒　某变异是否遗传关键看遗传物质是否改变。 2.基因突变的实例 (1)镰状细胞贫血形成的原因。 (2)基因突变的概念: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,叫作基因突变。 提醒　“DNA分子结构改变”不一定是基因突变 ①基因片段(如图中基因1、2、3)中发生碱基序列的改变,属于基因突变。 ②非基因片段(如图中a、b)中发生碱基序列的改变,不属于基因突变。 ③RNA病毒的遗传物质为RNA,病毒内RNA上碱基序列的改变也称为基因突变。 ④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,一般不能遗传给后代。 ⑤基因突变可发生在生物个体发育的任何时期,但主要发生在DNA分子复制过程中,如:真核生物主要发生在有丝分裂前的间期或减数分裂前的间期。 (3)细胞的癌变。 ①细胞癌变的原因。 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癌细胞的特征。 提醒　细胞癌变往往是原癌基因、抑癌基因突变积累的结果,如图为结肠癌发生的示意图。 3.基因突变的原因、特点、对生物的影响及意义 提醒　病毒和原核细胞的基因一般是单个存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突变可产生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。 (1)太空育种的原理是基因突变,可定向产生符合人类需要的新品种。(必修2 P80“问题探讨”)(×) (2)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。(必修2 P81“图5-2”)(×) (3)基因突变主要发生在有丝分裂前的间期,DNA→RNA的过程中。(必修2 P81“图5-2”)(×) (4)基因中碱基的替换一定引起所编码的蛋白质结构改变,也一定引起生物性状的改变。(必修2 P81“思考·讨论”)(×) (5)原癌基因突变为抑癌基因后,就会引起细胞癌变。(源自必修2 P82)(×) (6)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。(源自必修2 P83)(×) (7)没有物理或化学等不良因素的影响时,基因突变一般不会发生。(源自必修2 P83)(×) 　某植物为严格自花传粉植物,在野生型窄叶种群中偶见几株阔叶幼苗。已知该性状是通过基因突变产生的,若要判断该突变是显性突变还是隐性突变,应选择的实验方案是让阔叶植株与窄叶植株杂交。 (1)若后代全为窄叶,说明该突变为隐性突变; (2)若后代出现阔叶,说明该突变为显性突变。 1.基因突变的分子机制 由图解知: (1)无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。 (2)没有诱发因子时,DNA复制也可能偶尔发生错误,导致DNA的碱基组成改变,从而引发基因突变。 (3)基因突变不改变染色体上基因的数量,只改变基因的形式,即由A→a或a→A,而A、a的本质区别是其基因内部分子结构发生了改变,即基因中脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序发生了改变。 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,最终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(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原因与未引起生物性状改变的可能原因。 能力一　基因突变相关原理辨析(考查科学思维) 1.(2021·浙江6月选考,T6)α⁃珠蛋白与α⁃珠蛋白突变体分别由141个和146个氨基酸组成,其中第1~138个氨基酸完全相同,其余氨基酸不同。该变异是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的。该实例不能说明(C) A.该变异属于基因突变 B.基因能指导蛋白质的合成 C.DNA片段的缺失导致变异 D.该变异导致终止密码子后移 解析　α⁃珠蛋白突变体是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的,该变异属于基因突变,A项不符合题意;该实例能说明基因能指导蛋白质的合成,B项不符合题意;基因突变并非DNA片段缺失,C项符合题意;发生该基因突变后,蛋白质的氨基酸数目增加,说明该变异导致终止密码子后移,D项不符合题意。 2.(多选)(2025·邯郸模拟)编码酶X的基因中某个碱基被替换时,表达产物将变为酶Y,如表显示了与酶X相比,酶Y可能出现的四种状况,对这四种状况出现的原因判断错误的是 (ABD) 比较指标 ① ② ③ ④ (酶Y活性/酶X活性)×100% 100% 50% 10% 150% 酶Y氨基酸数目/酶X氨基酸数目 1 1 小于1 大于1 A.状况①说明基因碱基序列没有发生改变 B.状况②是因为氨基酸数减少了50% C.状况③可能是因为突变导致了终止密码子提前 D.状况④可导致终止密码子的位置提前,使肽链变短 解析　由题干中“编码酶X的基因中某个碱基被替换”可知,基因的碱基序列发生了改变,A项错误;状况②酶活性虽然改变了,但氨基酸数目没有改变,B项错误;状况③碱基改变之后酶活性下降且氨基酸数目减少,可能是因为突变导致终止密码子的位置提前了,C项正确;状况④酶活性改变且氨基酸数目增加,可能是突变导致终止密码子的位置推后,使肽链变长,D项错误。 能力二　癌变机理与特点的辨析(考查生命观念、社会责任) 3.(2022·湖南卷,T5)关于癌症,下列叙述错误的是(C) A.成纤维细胞癌变后变成球形,其结构和功能会发生相应改变 B.癌症发生的频率不是很高,大多数癌症的发生是多个基因突变的累积效应 C.正常细胞生长和分裂失控变成癌细胞,原因是抑癌基因突变成原癌基因 D.乐观向上的心态、良好的生活习惯,可降低癌症发生的可能性 解析　细胞癌变后其形态、结构和功能均会发生相应改变,A项正确;通常细胞癌变具有多个基因突变的累积效应,故癌症发生的频率不是很高,B项正确;一般来说,原癌基因表达的蛋白质是细胞正常生长和增殖所必需的,细胞癌变的机理是原癌基因或抑癌基因发生突变,或者原癌基因过量表达等,C项错误;乐观向上的心态、良好的生活习惯,可提高机体的免疫能力,从而降低癌症发生的可能性,D项正确。 4.(2023·广东卷,T2)中外科学家经多年合作研究,发现circDNMT1(一种RNA分子)通过与抑癌基因p53表达的蛋白结合诱发乳腺癌,为解决乳腺癌这一威胁全球女性健康的重大问题提供了新思路。下列叙述错误的是(C) A.p53基因突变可能引起细胞癌变 B.p53蛋白能够调控细胞的生长和增殖 C.circDNMT1高表达会使乳腺癌细胞增殖变慢 D.circDNMT1的基因编辑可用于乳腺癌的基础研究 解析　p53基因是抑癌基因,这类基因突变可能引起细胞癌变,A项正确;p53基因是抑癌基因,抑癌基因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项正确;依据题意,circDNMT1通过与抑癌基因p53表达的蛋白结合诱发乳腺癌,则circDNMT1高表达会使乳腺癌细胞增殖变快,C项错误;circDNMT1的基因编辑可用于乳腺癌的基础研究,D项正确。 能力三　基因突变的类型与应用(考查科学思维) 5.(2021·福建卷,T16)水稻等作物在即将成熟时,若经历持续的干热之后又遇大雨天气,穗上的种子就容易解除休眠而萌发。脱落酸有促进种子休眠的作用,同等条件下,种子对脱落酸越敏感,越容易休眠。研究发现,XM基因表达的蛋白发生变化会影响种子对脱落酸的敏感性。XM基因上不同位置的突变影响其蛋白表达的情况和产生的种子休眠效应如图所示。 下列分析错误的是(C) A.位点1突变会使种子对脱落酸的敏感性降低 B.位点2突变可以是碱基对发生替换造成的 C.可判断位点3突变使XM基因的转录过程提前终止 D.位点4突变的植株较少发生雨后穗上发芽的现象 解析　种子正常休眠,主要受脱落酸影响,而位点1突变则无XM蛋白产生,休眠减少,可推测脱落酸作用减弱,即种子对脱落酸的敏感性降低,A项正确;比较题表中位点2突变和无突变表达的蛋白图示,蛋白长度相同,只是中间有一小段氨基酸序列不同,可推测该突变可能是碱基对发生替换造成的,B项正确;比较题表中位点3突变和无突变表达的蛋白图示,蛋白长度变短,可推测模板mRNA上的终止密码子提前,翻译提前终止,C项错误;位点4突变使XM蛋白的表达倍增,使得种子对脱落酸的敏感性增强,即更容易休眠,所以位点4突变的植株较少发生雨后穗上发芽的现象,D项正确。 6.(2021·天津卷,T8)某患者被初步诊断患有SC单基因遗传病,该基因位于常染色体上。调查其家系发现,患者双亲各有一个SC基因发生单碱基替换突变,且突变位于该基因的不同位点。调查结果如表。 个体 母亲 父亲 姐姐 患者 表型 正常 正常 正常 患病 SC基因 测序结果 [605G/A] [731A/G] [605G/G]; [731A/A] ? [注]　测序结果只给出基因一条链(编码链)的碱基序列,[605G/A]表示两条同源染色体上SC基因编码链的第605位碱基分别为G和A。其他类似。 若患者的姐姐两条同源染色体上SC基因编码链的第605和731位碱基可表示为如图1,根据调查结果,推断该患者相应位点的碱基应为(A) 解析　由于患者双亲正常但都有一个SC基因突变而且突变的位点不同,假设正常基因为A,则母亲的突变基因为A相对应的等位基因A1,父亲的突变基因为A2,那么母亲的基因型为AA1,父亲的基因型为AA2,其姐姐是正常的且测序结果如题图1所示,则其姐姐的基因型为AA,A基因的编码链碱基序列为,A1的编码链序列为,A2的编码链序列为。患者遗传了母亲的致病基因A1和父亲的致病基因A2而患病,故其相应位点序列为。故选A。 常和基因突变联系的“热点” 考点二　基因重组 　 1.概念 2.类型 (1)交换型:四分体的非姐妹染色单体的互换(发生在减数分裂Ⅰ前期的四分体时期)。 (2)自由组合型:位于非同源染色体上的非等位基因自由组合(发生在减数分裂Ⅰ后期)。 (3)肺炎链球菌转化实验:R型细菌转化为S型细菌。 (4)人工重组:转基因技术(人为条件下进行的),即基因工程。 3.结果 产生新的基因型,导致重组性状出现。 4.意义及应用 (1)意义:①是生物变异的来源之一。 ②为生物进化提供原材料。 ③是形成生物多样性的重要原因之一。 (2)应用:进行杂交育种。 (1)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。(源自必修2 P84)(√) (2)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。(源自必修2 P84)(√) (3)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。(源自必修2 P84)(√) (4)同源染色体上非姐妹染色单体之间的互换引起基因重组,发生在减数分裂和有丝分裂的前期。(源自必修2 P84)(×) (5)基因重组能产生新基因和重组性状,所以基因重组是生物变异的根本来源。(源自必修2 P84)(×) (6)在金鱼的培育过程中,利用了诱变育种和杂交育种,其依据的原理分别是基因突变和基因重组。(必修2 P84“与社会的联系”)(√) (7)粳稻的bZIP73基因与籼稻的bZIP73基因的1个核苷酸不同,这是基因突变的结果,粳稻的bZIP73蛋白与籼稻的bZIP73蛋白的1个氨基酸不同,这是基因重组的结果。(必修2 P85“概念检测”)(×) 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? 答:基因重组产生的基因组合多样化的后代中,可能会含有适应发生某种变化的环境中生存所必需的基因组合。 能力　基因重组的特点及判断(考查科学思维) 1.(2025·淮安检测)基因重组是生物变异的重要来源之一,下列关于基因重组的实例,叙述正确的是(B) A.高茎豌豆自交,后代出现矮茎豌豆,是基因重组的结果 B.S型细菌的DNA与R型细菌混合培养,出现S型细菌是基因重组的结果 C.圆粒豌豆的DNA上插入一小段外来DNA序列,出现皱粒豌豆是基因重组的结果 D.“一母生九子,九子各不同”不是基因重组的结果 解析　高茎豌豆自交,后代出现矮茎豌豆是等位基因分离导致的,A项错误;S型细菌的DNA与R型细菌混合培养,出现S型细菌是由于S型细菌的DNA与R型细菌的DNA发生了基因重组,B项正确;圆粒豌豆的DNA上插入一小段外来DNA序列,出现皱粒豌豆是基因突变导致的,C项错误;“一母生九子,九子各不同”是因为亲本减数分裂形成配子的过程中发生了基因重组,D项错误。 2.(多选)(2023·湖南卷,T15)为精细定位水稻4号染色体上的抗虫基因,用纯合抗虫水稻与纯合易感水稻的杂交后代多次自交,得到一系列抗虫或易感水稻单株。对亲本及后代单株4号染色体上的多个不连续位点进行测序,部分结果按碱基位点顺序排列如表所示。据表推测水稻同源染色体发生了随机互换,下列叙述正确的是 (ACD) …位点1…位点2…位点3…位点4…位点5…位点6… A/A A/A A/A A/A A/A A/A 纯合抗虫 水稻亲本 G/G G/G G/G G/G G/G G/G 纯合易感 水稻亲本 G/G G/G A/A A/A A/A A/A 抗虫水稻1 A/G A/G A/G A/G A/G G/G 抗虫水稻2 A/G G/G G/G G/G G/G A/A 易感水稻1 [注]　A/G表示同源染色体相同位点,一条DNA上为A—T碱基对,另一条DNA上为G—C碱基对。 A.抗虫水稻1的位点2~3之间发生过交换 B.易感水稻1的位点2~3及5~6之间发生过交换 C.抗虫基因可能与位点3、4、5有关 D.抗虫基因位于位点2~6之间 解析　比较抗虫水稻1与纯合抗虫水稻亲本的测序结果,位点1、位点2不同,位点3、位点4、位点5、位点6相同,说明抗虫水稻1的位点2~3之间发生过交换,A项正确;比较易感水稻1与纯合易感水稻亲本的测序结果,位点1、位点6不同,位点2、位点3、位点4、位点5相同,说明易感水稻1的位点1~2及5~6之间发生过交换,B项错误;由以上分析可知,抗虫基因可能与位点3、4、5有关,C、D两项正确。 微真题重体悟 　 1.(2023·海南卷,T8)我国航天员乘坐我国自主研发的载人飞船,顺利进入空间实验室,并在太空中安全地生活与工作。航天服具有生命保障系统,为航天员提供了类似地面的环境。下列有关航天服及其生命保障系统的叙述,错误的是(C) A.能清除微量污染,减少航天员相关疾病的发生 B.能阻隔太空中各种射线,避免航天员机体细胞发生诱发突变 C.能调控航天服内的温度,维持航天员的体温恒定不变 D.能控制航天服内的压力,避免航天员的肺由于环境压力变化而发生损伤 解析　根据题干信息“航天服具有生命保障系统,为航天员提供了类似地面的环境”,可推测航天服具有清除微量污染的功能,也能阻隔射线,避免射线对人体细胞的诱变作用,还能调控压力,利于航天员维持自身胸腔的压力平衡,保证肺的正常功能,故A、B、D三项正确;正常人的体温会在一定范围内波动(接近37 ℃,一天内变化幅度一般不超过1 ℃),不是恒定不变的,C项错误。 2.(经典高考题)DNA分子中碱基上连接一个“—CH3”,称为DNA甲基化,基因甲基化可以导致其不能转录。这种变化可以在细胞间遗传。下列叙述正确的是(A) A.基因型相同的生物表型可能不同 B.基因甲基化引起的变异属于基因突变 C.基因甲基化一定属于不利于生物的变异 D.原癌、抑癌基因甲基化不会导致细胞癌变 解析　基因型相同的生物表型可能不同,生物的性状还受环境的影响,A项正确;基因甲基化不属于基因突变,B项错误;若被甲基化的基因是有害的,则有害基因不能表达,基因甲基化不一定属于有害的生物变异,C项错误;原癌、抑癌基因甲基化后,则不能正常控制细胞周期,可能会导致细胞癌变,D项错误。 3.(2022·广东卷,T11)为研究人原癌基因Myc和Ras的功能,科学家构建了三组转基因小鼠(Myc、Ras及Myc+Ras,基因均大量表达),发现这些小鼠随时间进程体内会出现肿瘤(如图所示)。下列叙述正确的是(D) A.原癌基因的作用是阻止细胞正常增殖 B.三组小鼠的肿瘤细胞均没有无限增殖的能力 C.两种基因在人体细胞内编码功能异常的蛋白质 D.两种基因大量表达对小鼠细胞癌变有累积效应 解析　原癌基因主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖,A项错误;肿瘤细胞可无限增殖,B项错误;原癌基因的正常表达对于细胞正常的生长和分裂是必需的,原癌基因Myc和Ras在人体细胞内编码功能正常的蛋白质,C项错误;据题图分析,同时转入Myc和Ras的小鼠中,肿瘤小鼠比例大于只转入Myc或Ras的小鼠,说明两种基因大量表达对小鼠细胞癌变有累积效应,D项正确。 4.(2020·江苏卷,T9)某膜蛋白基因在其编码区的5'端含有重复序列CTCTT CTCTT CTCTT,下列叙述正确的是(C) A.CTCTT重复次数改变不会引起基因突变 B.CTCTT重复次数增加提高了该基因中嘧啶碱基的比例 C.若CTCTT重复6次,则重复序列之后编码的氨基酸序列不变 D.CTCTT重复次数越多,该基因编码的蛋白质相对分子质量越大 解析　DNA中碱基的增添、缺失或替换等引起的基因结构的改变,都属于基因突变,基因编码区的重复序列属于基因结构的组成部分,其重复次数改变会引起基因突变,A项错误;由于碱基互补配对原则,嘌呤数=嘧啶数,所以该基因中嘧啶碱基的比例仍为1/2,B项错误;碱基序列CTCTT重复6次,正好是30个碱基对,对应10个密码子,重复序列之后的碱基序列没有发生变化,对应的密码子数量也没有发生变化,并且重复6次的碱基序列中没有出现终止密码子,因此重复序列之后编码的氨基酸序列不变,C项正确;CTCTT重复次数增多,可能会影响该基因的功能,该基因编码的蛋白质相对分子质量可能变大,也可能变小,D项错误。 5.(2022·重庆卷,T24)科学家用基因编辑技术由野生型番茄(HH)获得突变体番茄(hh),发现突变体中DML2基因的表达发生改变,进而影响乙烯合成相关基因ACS2等的表达及果实中乙烯含量(如图1、2),导致番茄果实成熟期改变。请回答下列问题: (1)图1中,基因h是由基因H编码区第146位碱基后插入一个C(虚线框所示)后突变产生,致使h蛋白比H蛋白少93个氨基酸,其原因是h基因转录出的mRNA中,终止密码子提前出现。基因h转录形成的mRNA上第49个密码子为GCC。另有研究发现,基因H发生另一突变后,其转录形成的mRNA上有一密码子发生改变,但翻译的多肽链氨基酸序列和数量不变,原因是密码子具有简并性。 (2)图2中,t1~t2时段,突变体番茄中DML2基因转录的mRNA相对量低于野生型,推测在该时间段,H蛋白对DML2基因的作用是促进DML2基因的转录过程。突变体番茄果实成熟期改变的可能机制为:H突变为h后,由于DML2基因的作用,果实中ACS2基因表达延迟,导致果实成熟期延迟(填“提前”或“延迟”)。 (3)番茄果肉红色(R)对黄色(r)为显性。现用基因型为RrHH和Rrhh的番茄杂交,获得果肉为红色、成熟期为突变体性状的纯合体番茄,请写出杂交选育过程(用基因型表示)。 答:RrHH和Rrhh番茄杂交获得F1,F1中选取红色早熟个体(RRHh、RrHh)分别自交,取果肉全部为红色的番茄植株(RRHh)的后代(RRHH、RRHh、RRhh)继续自交,所结果实均为红色晚熟(RRhh)的植株即目标番茄品种。 解析　(1)基因h编码区第146位碱基后被插入碱基C,导致其转录出的mRNA中的终止密码子提前出现,使h蛋白比H蛋白少93个氨基酸。mRNA上的3个相邻的碱基决定一个密码子,编码第49个氨基酸的为第145~147位碱基。由题图可知,插入的碱基C为h基因的第147位碱基,可知h基因非模板链的第145~147位碱基为GCC,mRNA是以模板链为模板转录而来的,故其碱基序列与非模板链基本一致,故基因h转录形成的mRNA上第49个密码子为GCC。由于密码子具有简并性,当基因H发生另一突变后,其转录形成的mRNA上有一个密码子发生改变,但翻译的多肽链氨基酸序列和数量可能不变。(2)野生型番茄(HH)中有H蛋白,突变体番茄(hh)中没有H蛋白,t1~t2时段突变体番茄中DML2基因转录的mRNA相对量低于野生型,说明H蛋白促进DML2基因的转录过程。与野生型(HH)相比,突变体DML2基因mRNA相对量快速增加的时间相对较晚,乙烯合成相关基因ACS2转录出mRNA的时间相对较晚,乙烯含量快速上升的时间也相对较晚,这说明突变体中由于DML2基因的作用,导致果实中ACS2基因表达延迟,乙烯大量合成时间较晚,使果实成熟期延迟。(3)基因型为RrHH和Rrhh的番茄杂交,F1的基因型与表型为RRHh(红色早熟)、RrHh(红色早熟)、rrHh(黄色早熟),让F1中红色早熟个体(RRHh、RrHh)分别自交,果肉全部为红色的番茄植株基因型为RRHh,含有少量黄色果肉的植株基因型为RrHh,基因型为RRHh的子代(RRH_、RRhh)继续自交,所结果实均为红色晚熟(RRhh)的植株即目标番茄品种。 第21讲　染色体变异与生物育种 [课标内容]　举例说明染色体结构和数目的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。 微考点大突破 考点一　染色体变异 　 1.染色体数目变异 (1)类型及实例。 提醒　生物体内有丝分裂和减数分裂过程中染色体移向异常都可导致染色体数目变异。 (2)染色体组分析(根据雄果蝇染色体组成图归纳)。 提醒　基因组≠染色体组。染色体组:细胞中的每套非同源染色体称为一个染色体组。基因组:对于有性染色体的生物(二倍体),其基因组所含染色体为常染色体/2+性染色体;对于无性染色体的生物,其基因组与染色体组所含染色体数相同。 (3)染色体组数的确定。 示例 找出形态、大小相同的染色体或等位基因个数并分组 染色体组数 2个染色体组,每组4条染色体 3个染色体组,每组3条染色体 每种基因出现了3次 3个染色体组,每组2条染色体 2.单倍体、二倍体和多倍体 项目 单倍体 二倍体 多倍体 概念 体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体 体细胞中含有两个染色体组的个体 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 ≥1 2 ≥3 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 低温或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 举例 蜜蜂的雄蜂 几乎全部的动物和多数的高等植物 香蕉(三倍体);马铃薯(四倍体);八倍体小黑麦 提醒　单倍体强调由配子发育而来,并非单倍体都高度不育,某些同源多倍体的单倍体是可育的。 3.低温诱导植物细胞染色体数目的变化 (1)实验原理:用低温处理植物的分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成,以致影响细胞有丝分裂中染色体被拉向两极,导致细胞不能分裂成两个子细胞,使植物细胞的染色体数目发生变化。 (2)实验步骤。 (3)实验中的试剂及其作用。 4.染色体结构变异 (1)染色体结构变异的类型及实例。 提醒　染色体间的易位可分为单向易位和相互易位(平衡易位)。前者指一条染色体的某一片段转移到了另一条染色体上,而后者则指两条染色体间相互交换了片段,较为常见。 ①单向易位。 ②相互易位。 (2)结果。 染色体结构的改变,会使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变,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。 (1)野生马铃薯(2n=24)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。(必修2 P87“图5-5”)(√) (2)体细胞的一个染色体组中不可能存在同源染色体。(源自必修2 P87)(√) (3)体细胞中含有三个染色体组的个体称为三倍体。(源自必修2 P88)(×) (4)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。(源自必修2 P88)(×) (5)雄蜂体细胞中的染色体数目是雌蜂卵细胞中染色体数目的2倍。(源自必修2 P88)(×) (6)非同源染色体某片段移接,仅发生在减数分裂过程中。(必修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。(必修2 P90“图5-7”)(×) 1.基因突变和染色体变异都涉及碱基序列的改变,二者的主要区别是什么? 答:基因突变是基因结构中碱基的替换、增添或缺失,通常不改变基因的数目和排列顺序,而染色体变异能改变排列在染色体上的基因的数目和排列顺序。 2.同源四倍体(基因型为AAaa)产生配子时染色体以图示的情况排列在赤道板的两侧,从而形成不同基因型的配子。 根据上述推导过程,请回答下列问题: (1)若同源四倍体的基因型为Aaaa,则产生的配子类型及比例:Aa∶aa=1∶1。 (2)若同源四倍体的基因型为AAAa,则产生的配子类型及比例:AA∶Aa=1∶1。 (3)若同源四倍体的基因型为AAaa,则产生的配子类型及比例:AA∶Aa∶aa=1∶4∶1。 能力一　染色体数目变异与染色体组(考查科学思维) 1.(2025·福州模拟)普通西瓜是二倍体,研究人员使用二倍体品种M为父本与四倍体品种J杂交,从子代中筛选出品质优良的三倍体无子西瓜新品种Z(如图)。下列说法错误的是(B) A.培育品种J的原理是秋水仙素抑制了有丝分裂过程中纺锤体的形成 B.J、M减数分裂过程发生了染色体变异,是子代多样性的主要原因 C.用成熟的花粉刺激三倍体子房产生生长素,可促进子房发育成果实 D.三倍体高度不育的原因是减数分裂过程中同源染色体联会发生紊乱 解析　培育品种J是二倍体西瓜加倍形成的四倍体西瓜,其原理是秋水仙素抑制了有丝分裂过程中纺锤体的形成,A项正确;J、M子代多样性的主要原因是基因重组,B项错误;三倍体植株体细胞有三个染色体组,减数分裂过程中,同源染色体联会发生紊乱,不能产生正常的配子,而当三倍体植株开花后用成熟的花粉刺激三倍体子房,可以刺激其产生生长素,促进子房的子房壁发育为果皮,因此子房发育为果实,产生无子西瓜,C、D两项正确。 2.(2023·江苏卷,T10)2022年我国科学家发布燕麦基因组,揭示了燕麦的起源与进化,燕麦进化模式如图所示。下列相关叙述正确的是(C) A.燕麦是起源于同一祖先的同源六倍体 B.燕麦是由AA和CCDD连续多代杂交形成的 C.燕麦多倍化过程说明染色体数量的变异是可遗传的 D.燕麦中A和D基因组同源性小,D和C同源性大 解析　燕麦起源于燕麦属,AA和CCDD杂交得到异源三倍体ACD,ACD不育,需诱导其染色体数目加倍后才能形成AACCDD的燕麦,故燕麦是起源于同一祖先的异源六倍体,A、B两项错误;燕麦多倍化的原理是染色体数目变异,是可遗传的变异,C项正确;燕麦中A和D基因组由A/D基因组祖先进化而来,二者与C基因组亲缘关系较远,故A和D基因组同源性大,D与C同源性小,D项错误。 能力二　染色体结构变异及变异类型的推断(考查科学思维) 3.(2021·广东卷,T16)人类(2n=46)14号与21号染色体二者的长臂在着丝粒处融合形成14/21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(如图所示)。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　14/21平衡易位染色体,是通过染色体易位形成,属于染色体变异,可通过显微镜观察到,而有丝分裂中期染色体形态固定,故观察平衡易位染色体也可选择有丝分裂中期细胞,A项正确;由题干信息可知,14/21平衡易位染色体,由14号和21号两条染色体融合成一条染色体,故男性携带者的初级精母细胞含有45条染色体,B项正确;由于形成14/21平衡易位染色体,该女性初级卵母细胞中含有45条染色体,经过减数分裂该女性携带者的卵子最多含23种形态不同的染色体,C项错误;女性携带者的卵子可能有6种类型(只考虑题图中的3种染色体)分别是:①含有14、21号染色体的正常卵细胞、②仅含有14/21平衡易位染色体的卵细胞、③含有14/21平衡易位染色体和21号染色体的卵细胞、④仅含有14号染色体的卵细胞、⑤含有14/21平衡易位染色体和14号染色体的卵细胞、⑥仅含有21号染色体的卵细胞,D项正确。 4.(多选)(2025·大连模拟)某生物基因组成及基因在染色体上的位置关系如图甲所示。该生物性原细胞经减数分裂形成了如图乙所示的几种配子。下列关于这几种配子形成过程中所发生的变异的说法,正确的是 (BCD) 　　　　 　　　　　　　　　　　 一　　 　二　　 　三　　 　四　　 甲　 乙 A.配子一的变异属于基因重组,发生在减数分裂Ⅰ前期 B.配子二发生了染色体变异,最可能发生在减数分裂Ⅱ过程中 C.配子三发生了染色体易位,原因可能是基因b转移到非同源染色体上 D.配子四发生了染色体缺失,原因可能是染色体复制发生错误导致基因A或a缺失 解析　配子一形成过程中,在减数分裂Ⅰ后期,发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合,属于基因重组,A项错误;配子二形成的原因是减数分裂Ⅱ后期,姐妹染色单体分开后形成的子染色体移向同一极,这属于染色体变异,B项正确;a和b是非同源染色体上的基因,而配子三中a和b位于同一条染色体上,原因可能是基因b转移到非同源染色体上,属于染色体结构变异中的易位,C项正确;配子四的变异属于染色体变异中的缺失,原因可能是染色体复制发生错误导致基因A或a缺失,D项正确。 几种常考变异类型产生配子的分析方法 提醒　分析三体产生的配子类型时,为了避免混淆,可以进行标号,如AAa,可以记为A1A2a,则染色体的三种分离方式为1A1A2、1a,1A1、1A2a,1A2、1A1a,最后把A合并即可得到各种配子的比例。 能力三　低温诱导植物细胞染色体数目变化的原理和过程分析(考查实验探究) 5.下列关于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验,叙述正确的是(D) A.低温诱导植物细胞染色体数目的变化实验的原理是分裂间期低温能抑制纺锤体的形成 B.使用卡诺氏液解离细胞后需用体积分数为95%的酒精冲洗2次 C.制作装片的过程和“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中的不相同 D.多倍体细胞的形成过程无完整的细胞周期 解析　“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验的原理是低温抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,从而使染色体数目加倍,A项错误;该实验中,卡诺氏液的作用是固定细胞形态(不是解离作用),根尖用卡诺氏液固定后,需用体积分数为95%的酒精进行冲洗,B项错误;“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验和“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中制作装片的过程相同,都是解离→漂洗→染色→制片,C项错误;低温诱导能抑制纺锤体的形成,使细胞不能完成分裂,故多倍体细胞的形成过程无完整的细胞周期,D项正确。 6.(多选)对于“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验,下列叙述错误的是 (BC) A.观察到的细胞中处于分裂间期的细胞最多 B.制作装片包括解离、染色和制片,染色可以用甲紫溶液 C.在高倍显微镜下能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程 D.在诱导染色体数目变化方面,低温诱导与秋水仙素诱导的原理相似 解析　分裂间期在细胞周期中所占时间最长,所以观察到的细胞中处于分裂间期的细胞最多,A项正确;制作装片包括解离、漂洗、染色和制片,B项错误;观察的细胞已经死亡,所以在高倍显微镜下不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程,C项错误;在诱导染色体数目变化方面,低温诱导与秋水仙素诱导的原理相似,都是抑制纺锤体的形成,染色体的着丝粒分裂后,染色体不能向细胞两极移动,导致染色体数目加倍,D项正确。 考点二　生物变异在育种中的应用 　 1.单倍体育种 (1)基本原理:染色体(数目)变异。 (2)方法和步骤(以二倍体为例)。 (3)特点:可明显缩短育种年限,但技术复杂,要求较高。 提醒　①单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。 ②单倍体育种一般应用于二倍体植物,因为若为四倍体植物,通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。 2.多倍体育种 (1)基本原理:染色体(数目)变异。 (2)方法:低温或秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 (3)机理:抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞两极,从而引起细胞内染色体数目加倍。 (4)实例:三倍体无子西瓜。 提醒　①两次传粉:第一次传粉:杂交获得三倍体种子;第二次传粉:刺激子房发育成果实。 ②用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂、分化产生的茎、叶、花的染色体数目加倍,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。 ③三倍体西瓜无子的原因:三倍体西瓜在减数分裂过程中,由于染色体联会紊乱,不能产生正常配子。 3.杂交育种 (1)原理:基因重组。 (2)过程。 ①培育杂合子品种。 选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)。 ②培育隐性纯合子品种。 选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1F2→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。 植物 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型,自交至不发生性状分离为止 动物 选择具有不同优良性状的亲本杂交,获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→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F2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。 提醒　若培育隐性纯合品种则无需连续自交筛选,F2中出现相关表型即为纯种,可推广应用。 4.诱变育种 (1)原理:基因突变。 (2)过程。 (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大幅度地改良某些性状。 (4)缺点:有利变异个体往往不多,需要处理大量材料。 5.根据不同育种目标选择不同育种方案 (1)诱变育种可通过改变基因的碱基序列达到育种目的。(必修2 P83“相关信息”)(√) (2)人工杂交选育优质金鱼的原理是基因重组。(必修2 P84“与社会的联系”)(√) (3)相比于二倍体植株,多倍体植株常常茎秆粗壮,果实和种子的数量比较多。(源自必修2 P88)(×) (4)普通小麦、棉、烟草、菊、水仙都是多倍体。(必修2 P88“相关信息”)(√) (5)与正常植株相比,单倍体植株长得弱小,而且高度不育。(源自必修2 P89)(√) (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。(必修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。(必修2 P91“拓展应用”2)(√) 1.在实施杂交育种时,一定要经过不断自交、筛选过程吗? 答:不一定。若要培育杂合子品种,可将杂种子一代作为种子直接使用,但种子只能用一年;若要培育隐性纯合子品种,在F2中选出表型符合要求的个体种植并推广即可;若要培育显性纯合子,则往往需要不断自交、筛选。 2.如图所示,甲、乙表示水稻两个品种,A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因,①~⑥表示培育水稻新品种的过程。请回答下列问题: (1)图中哪种途径为单倍体育种? 答:题图中①③⑤过程表示单倍体育种。 (2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理?应如何处理? 答:题图中⑤处需用秋水仙素处理单倍体的幼苗,从而获得纯合子;⑥处需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,以诱导染色体数目加倍。 (3)④⑥的育种原理分别是什么? 答:④的育种原理为基因突变,⑥的育种原理为染色体变异。 (4)AaBb植株和AAaaBBbb植株是同一物种吗?为什么? 答:不是同一物种。因为二倍体AaBb与四倍体AAaaBBbb杂交产生的子代为不育的三倍体,因此二者是不同的物种。 (5)若AAaaBBbb在产配子时同源染色体两两配对,两两分离,则其产生AaBb配子的概率为多少?写出计算思路。 答:植株AAaaBBbb减数分裂产生的配子基因型及比例为(AA∶Aa∶aa)(BB∶Bb∶bb)=(1∶4∶1)(1∶4∶1),则产生AaBb配子的概率=2/3×2/3=4/9。 能力一　育种原理、育种方法的选择和判断(考查科学思维) 1.(2021·广东卷,T11)白菜型油菜(2n=20)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Bc。下列叙述错误的是(A) A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组 B.将Bc作为育种材料,能缩短育种年限 C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株 D.自然状态下Bc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Bc为单倍体,故Bc体细胞中有一个染色体组,A项错误;Bc作为育种材料能明显缩短育种年限,B项正确;秋水仙素可诱导细胞染色体加倍,故Bc幼苗经秋水仙素处理,可以获得纯合植株,C项正确;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项正确。 2.(多选)(2022·江苏卷,T18)科研人员开展了芥菜和埃塞俄比亚芥杂交实验,杂种经多代自花传粉选育,后代育性达到了与亲本相当的水平。如图中L、M、N表示3个不同的染色体组。下列相关叙述正确的是 (AD) A.两亲本和F1都为多倍体 B.F1减数第一次分裂中期形成13个四分体 C.F1减数第二次分裂后产生的配子类型为LM和MN D.F1两个M染色体组能稳定遗传给后代 解析　由题干和题图可知,两亲本及F1均有4个染色体组,且由受精卵发育而来,均为四倍体,A项正确;四分体形成于减数第一次分裂前期,B项错误;F1减数分裂Ⅰ后期,联会的染色体分离,不能联会的染色体随机移向细胞一极,两个M染色体组中的同源染色体分离,分别移向细胞两极,L和N的19条染色体中的每一条均随机移向一极,每极含有的L、N的染色体数目不定,故F1减数第二次分裂后产生的配子类型有多种,C项错误;因两个M染色体组中的染色体可以正常进行减数分裂进入不同的配子中,故其能稳定遗传给后代,D项正确。 能力二　育种方案的分析与设计(考查科学探究) 3.(2024·黑吉辽卷,T24)作物在成熟期叶片枯黄,若延长绿色状态将有助于提高产量。某小麦野生型在成熟期叶片正常枯黄(熟黄),其单基因突变纯合子m1在成熟期叶片保持绿色的时间延长(持绿)。回答下列问题: (1)将m1与野生型杂交得到F1,表型为熟黄(填“熟黄”或“持绿”),则此突变为隐性突变(A1基因突变为a1基因),推测A1基因控制小麦熟黄,将A1基因转入持绿个体中表达,观察获得的植株表型可验证此推测。 (2)突变体m2与m1表型相同,是A2基因突变为a2基因的隐性纯合子,A2基因与A1基因是非等位的同源基因,序列相同。A1、A2、a1和a2基因转录的模板链简要信息如图1。据图1可知,与野生型基因相比,a1基因发生了碱基的替换,a2基因发生了碱基的增添,使合成的mRNA都提前出现了终止密码子,翻译出的多肽链长度变短,导致蛋白质的空间结构改变,活性丧失。A1(A2)基因编码A酶,图2为检测野生型和两个突变体叶片中A酶的酶活性结果,其中①号株系为野生型的数据。 [注]　“”表示三个碱基;“”表示未画出的部分序列;“*”表示一个碱基;AUG是起始密码子;UAA、UAG、UGA是终止密码子。 图1 (3)A1和A2基因位于非同源染色体上,m1的基因型为a1a1A2A2,m2的基因型为A1A1a2a2。若将m1与m2杂交得到F1,F1自交得到F2,F2中自交后代不发生性状分离个体的比例为1/2。 解析　(1)发生隐性突变时,野生型的基因型为A1A1,m1的基因型为a1a1,两者杂交得到的F1的基因型为A1a1,表型为熟黄。推测A1基因控制熟黄,可将该基因转入持绿的个体中表达,观察获得的植株表型,若为熟黄即可验证此推测。(2)据题图1可知,与A1基因相比,a1基因中发生了碱基的替换(C—G替换成T—A);与A2基因相比,a2基因中发生了碱基的增添,使得a1、a2基因中均提前出现了碱基序列ACT,根据碱基互补配对原则,ACT对应的密码子为UGA(终止密码子),即a1、a2基因合成的mRNA都提前出现了终止密码子,翻译出的多肽链长度变短。由于A1(A2)基因编码A酶,野生型(A1A1或A2A2)株系中的A酶的酶活性应最高,题图2中①号株系为野生型的数据。(3)A1/a1、A2/a2分别为两对等位基因,A1基因和A2基因为非同源染色体上的非等位基因,故A1/a1、A2/a2两对等位基因的遗传遵循自由组合定律。m1的基因型为a1a1A2A2,m2的基因型为A1A1a2a2,m1和m2杂交得到F1(A1a1A2a2),F1自交,得到F2,F2的基因型及比例为A1_A2_∶a1a1A2_∶A1_a2a2∶a1a1a2a2=9∶3∶3∶1,对应的表型为野生型∶突变型=9∶7(突变体m2与m1表型相同),故F2中自交后代不发生性状分离的基因型为A1A1A2A2、a1a1A2_、A1_a2a2、a1a1a2a2,所占比例为1/16+3/16+3/16+1/16=1/2。 微真题重体悟 　 1.(2023·辽宁卷,T2)葡萄与爬山虎均是葡萄科常见植物,将二倍体爬山虎的花粉涂在未受粉的二倍体葡萄柱头上,可获得无子葡萄。下列叙述正确的是(A) A.爬山虎和葡萄之间存在生殖隔离 B.爬山虎花粉引起葡萄果实发生了基因突变 C.无子葡萄经无性繁殖产生的植株仍结无子果实 D.无子葡萄的果肉细胞含一个染色体组 解析　由题意可知,二倍体爬山虎给二倍体葡萄受粉,会获得无子葡萄,说明两者杂交无法产生可育后代,存在生殖隔离,A项正确;爬山虎的花粉刺激葡萄的子房发育成无子葡萄,原因是花粉生长素促进子房发育为果实,葡萄遗传物质并未发生改变,没有发生基因突变,所以无子性状不会遗传,无子葡萄经无性繁殖产生的植株可结有子果实,B、C两项错误;无子葡萄的果肉细胞由母本子房发育而来,染色体组与母本相同,有两个染色体组,D项错误。 2.(2023·湖北卷,T16)DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列,可检测识别区间的任意片段,并形成杂交信号。某探针可以检测果蝇Ⅱ号染色体上特定DNA区间。某果蝇的Ⅱ号染色体中的一条染色体部分区段发生倒位,如图所示。用上述探针检测细胞有丝分裂中期的染色体(染色体上“-”表示杂交信号),结果正确的是(B) 解析　由题图可知,倒位发生后,着丝粒两端各有一部分探针识别区段,该区段的核苷酸序列仍然能被DNA探针识别,即杂交信号位于着丝粒两端,有丝分裂细胞中存在另一条未发生倒位的正常Ⅱ号染色体,复制后每条染色体含有2条姐妹染色单体,倒位的染色体含4个杂交信号,正常的染色体含2个杂交信号,B项正确。 3.(2024·黑吉辽卷,T15)栽培马铃薯为同源四倍体,育性偏低。GBSS基因(显隐性基因分别表示为G和g)在直链淀粉合成中起重要作用,只有存在G基因才能产生直链淀粉。不考虑突变和染色体互换,下列叙述错误的是(C) A.相比二倍体马铃薯,四倍体马铃薯的茎秆粗壮,块茎更大 B.选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题,并保持优良性状 C.Gggg个体产生的次级精母细胞中均含有1个或2个G基因 D.若同源染色体两两联会,GGgg个体自交,子代中产直链淀粉的个体占35/36 解析　与二倍体马铃薯相比,四倍体马铃薯的茎秆粗壮,块茎更大,A项正确;栽培马铃薯进行有性生殖时育性偏低,可选用块茎利用无性繁殖技术解决这个问题,同时能保持优良性状,B项正确;在不考虑突变和染色体互换时,Gggg经减数第一次分裂,同源染色体分离,含G基因的染色体进入一个次级精母细胞,该细胞中含2个G基因,另一个次级精母细胞中不含G基因,C项错误;若同源染色体两两联会,基因型为GGgg的个体产生配子的基因型及比例为GG∶Gg∶gg=1∶4∶1,其自交子代中不产直链淀粉的个体(gggg)占1/36,产直链淀粉的个体占1-1/36=35/36,D项正确。 4.(经典高考题)一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa,其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。下列相关叙述正确的是(B) A.如图表示的过程发生在减数第一次分裂后期 B.自交后代会出现染色体数目变异的个体 C.该玉米单穗上的籽粒基因型相同 D.该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子 解析　题图中表示染色体正在发生联会过程,联会发生在减数第一次分裂前期,A项错误;据题图中异常联会可知,该同源四倍体玉米异常联会将出现染色体数量增加或减少的配子,所以其自交后代会出现染色体数目变异的个体,B项正确;该玉米可产生不同基因型的配子,所以其单穗上会出现不同基因型的籽粒,C项错误;该植株正常联会可产生Aa、aa两种配子,所以花药培养加倍后可得到AAaa(杂合子)和aaaa两种基因型的四倍体,D项错误。 5.(2020·全国卷Ⅲ,T32)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A、B、D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)。 (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)。 (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。 答:甲、乙两个品种杂交得F1,F1自交得F2,选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。 解析　(1)一粒小麦(AA)和斯氏麦草(BB)通过杂交得到了杂种一,杂种一含有A、B两个染色体组,而A、B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。由题图可知,普通小麦的染色体组成为AABBDD,因为A、B、D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)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)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。实验思路见答案。 第22讲　生物的进化 [课标内容]　1.地球上的现存物种丰富多彩,它们来自共同的祖先。2.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。3.阐述变异、选择和隔离可导致新物种的形成。4.活动:探讨耐药菌的出现与抗生素滥用的关系。 微考点大突破 考点一　生物有共同祖先的证据、自然选择与适应的形成 　 1.达尔文生物进化论的主要组成 2.生物有共同祖先的证据 (1)地层中陈列的证据——化石。 (2)比较解剖学证据。 (3)胚胎学证据。 (4)细胞和分子水平的证据。 3.适应的普遍性和相对性 4.适应是自然选择的结果 (1)拉马克的进化学说。 ①主要观点。 ②意义:彻底否定了物种不变论,奠定了科学生物进化论的基础。 ③局限性:过于强调环境变化直接导致物种的改变,对适应形成的解释是肤浅的。 (2)达尔文自然选择学说对适应的解释。 ①主要内容。 a.适应的来源是可遗传的变异,适应是自然选择的结果。 b.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。 一定环境的选择作用下→具有可遗传的有利变异的个体越来越多　→有利变异成为显著的适应性特征　→出现新的生物类型 c.适应的形成:过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存。 ②解释模型。 ③意义。 a.使生物学第一次摆脱了神学的束缚,走上了科学的轨道。 b.揭示了生物界的统一性是由于所有的生物都有共同祖先,而生物的多样性和适应性是进化的结果。 ④局限性:对于遗传和变异的认识还局限于性状水平,不能科学地解释遗传和变异的本质。 提醒　变异在前且是不定向的,环境选择在后且是定向的。环境只起选择作用。 (3)达尔文以后进化理论的发展。 ①发展原因:关于遗传和变异的研究,已经从性状水平深入到基因水平,人们逐渐认识到了遗传和变异的本质;关于适应以及物种的形成等问题的研究,已经从以生物个体为单位,发展到以种群为基本单位。 ②发展的结果:形成了以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。 (1)共同由来学说揭示了生物进化的机制,解释了物种形成的原因。(源自必修2 P100)(×) (2)化石就是自然条件下保存在地层中的古代生物的遗体或遗物。(源自必修2 P100)(×) (3)亲缘关系越近的生物细胞代谢方面的共同特征就越多。(源自必修2 P104)(√) (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。(源自必修2 P104)(√) (5)人和鱼的胚胎发育经历了有鳃裂及有尾的阶段,这说明人和鱼有共同的祖先。(必修2 P104“概念检测”1)(√) (6)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。(源自必修2 P107)(√) (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。(源自必修2 P108)(√) (8)适应相对性的根本原因是遗传的稳定性与环境不断变化之间的矛盾。(必修2 P109“概念检测”1)(√) (必修2 P102“图6-3”)图示中的四种前(上)肢内部结构模式非常一致,但功能迥异,外形差别很大,这说明了什么? 答:结构与功能相适应,也体现了生物适应环境的特点。 能力一　生物有共同祖先的证据(考查生命观念) 1.(2024·黑吉辽卷,T8)鲟类是最古老的鱼类之一,被誉为鱼类的“活化石”。我国学者新测定了中华鲟、长江鲟等的线粒体基因组,结合已有信息将鲟科分为尖吻鲟类、大西洋鲟类和太平洋鲟类三个类群。下列叙述错误的是(C) A.鲟类的形态结构和化石记录可为生物进化提供证据 B.地理隔离在不同水域分布的鲟类进化过程中起作用 C.鲟类稳定的形态结构能更好地适应不断变化的环境 D.研究鲟类进化关系时线粒体基因组数据有重要价值 解析　化石是研究生物进化最直接、最重要的证据,鲟类的形态结构可为生物进化提供比较解剖学的证据,A项正确;地理隔离通过阻断种群间的基因交流,使不同种群的突变和基因重组互不影响,不同种群的基因频率发生不同的变化,即地理隔离在不同水域分布的鲟类进化过程中起作用,B项正确;环境不断变化的情况下,相对稳定的形态结构不一定能更好地适应变化的环境,C项错误;线粒体基因一般由母体遗传给后代,研究鲟类进化关系时线粒体基因组数据有重要价值,D项正确。 2.(2023·浙江6月选考,T3)不同物种体内会存在相同功能的蛋白质,编码该类蛋白质的DNA序列以大致恒定的速率发生变异。猩猩、大猩猩、黑猩猩和人体内编码某种蛋白质的同源DNA序列比对结果如表,表中数据表示DNA序列比对碱基相同的百分率。 大猩猩 黑猩猩 人 猩猩 96.61% 96.58% 96.70% 大猩猩 98.18% 98.31% 黑猩猩 98.44% 下列叙述错误的是(D) A.表中数据为生物进化提供了分子水平证据 B.猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩 C.人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先 D.黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系远 解析　题表中数据研究的是DNA中碱基的排列顺序,属于生物进化方面的分子水平证据,A项正确;题表中数据显示,猩猩与人类同种蛋白质相关的DNA片段中碱基序列的相似度低于大猩猩和黑猩猩,因而推测,猩猩出现的时间早于大猩猩、黑猩猩,B项正确;题表中结果显示了猩猩、大猩猩、黑猩猩与人体内编码同种蛋白质的同源DNA序列的相似度很高,该结果说明人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先,C项正确;题表中数据显示黑猩猩和大猩猩同种蛋白质相关DNA片段的相似度高于黑猩猩与猩猩,因而说明黑猩猩和大猩猩的亲缘关系比黑猩猩与猩猩的亲缘关系近,D项错误。 能力二　自然选择与适应的形成(考查科学思维) 3.(2023·浙江6月选考,T9)浙江浦江县上山村发现了距今1万年的稻作遗址,证明我国先民在1万年前就开始了野生稻驯化。经过长期驯化和改良,现代稻产量不断提高。尤其是袁隆平院士团队培育成的超级杂交稻品种,创造水稻高产新纪录,为我国粮食安全作出杰出贡献。下列叙述正确的是(D) A.自然选择在水稻驯化过程中起主导作用 B.现代稻的基因库与野生稻的基因库完全相同 C.驯化形成的现代稻保留了野生稻的各种性状 D.超级杂交稻品种的培育主要利用基因重组原理 解析　人工选择在水稻驯化过程中起主导作用,A项错误;经过长期驯化和改良,现代稻产量不断提高,由此推知现代稻的基因库与野生稻的基因库不完全相同,B项错误;因为长期进行人工选择,驯化形成的现代稻只保留了野生稻的一部分性状,C项错误;超级杂交稻品种的育种过程主要是杂交育种,其将多个优良基因通过杂交集中在一起,即主要利用了基因重组原理,D项正确。 4.(多选)(2025·承德调研)研究人员在海南发现了仅有两三厘米“小身材”的、活在枯枝草堆里的、拥有像落叶一样枯黄拟态的特有物种——海南小姬蛙。下列有关叙述正确的是 (ABC) A.海南小姬蛙拟态特征的形成是长期自然选择的结果 B.海南小姬蛙拟态特征的出现与生物的遗传和变异有关 C.很多生物体都具有类似于海南小姬蛙这样适应环境的特征 D.生活在枯枝草堆里的生物均会朝着“酷似枯叶”这一方向进化 解析　海南小姬蛙的拟态是对环境的一种适应,适应的形成需要发生相应的遗传和变异,再在自然选择的作用下,向适应环境的方向进化,A项正确;遗传和变异是生物进化的内因,能为生物进化提供原材料,B项正确;很多生物体都具有类似于海南小姬蛙这样适应环境的特征,如枯叶蝶、竹节虫等,C项正确;环境条件若发生改变,自然选择就可能会使生物朝着适应变化了的环境的方向进化,D项错误。 正确理解达尔文自然选择学说的两个注意点 (1)环境因素的作用会提高突变的频率,但任何情况下变异都是不定向的,所以环境不能起到定向诱导变异的作用,它的作用是对不定向的变异进行定向选择。 (2)在运用达尔文自然选择学说分析问题时,要注意“变异在前,选择在后”的思路。 考点二　现代生物进化理论 　 1.种群基因组成的变化 (1)种群是生物进化的基本单位。 (2)种群基因频率的变化。 (3)自然选择对种群基因频率变化的影响。 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。 提醒　种群≠物种 ①物种是自然状态下能够相互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;种群是同一种生物、同一地点、同一时间形成的一个群体。 ②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。 提醒　隔离≠生殖隔离 ①只有地理隔离而没有形成生殖隔离,可能产生亚种,但没有产生新物种(如东北虎和华南虎)。 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。 (3)新物种形成的一般过程。 3.协同进化与生物多样性的形成 4.生物进化理论在发展 5.探究抗生素对细菌的选择作用 (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)方法步骤。 步骤1 分组、 编号、 做标记 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 步骤2 接种 取少量细菌的培养液,用无菌的涂布器(或无菌棉签)均匀地涂抹在培养基平板上 步骤3 自变量 控制 用无菌的镊子先夹取1张不含抗生素的纸片放在①号区域的中央,再分别夹取1张抗生素纸片放在②~④号区域的中央,盖上皿盖 步骤4 培养 将培养皿倒置于37 ℃的恒温箱中培养12~16 h 步骤5 观察 结果 观察培养基上纸片附近是否出现了抑菌圈,并测量、记录其直径,取平均值 步骤6 重复 实验 从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌,接种到已灭菌的液体培养基中培养,重复步骤2~5。如此重复几代,记录每一代培养物抑菌圈的直径 (3)实验结果。 与区域①相比,区域②③④纸片周围会出现抑菌圈;②③④区域抑菌圈的平均直径逐代减小。 (4)实验结论。 细菌耐药性的出现是发生了可遗传的变异;抗生素的选择作用导致耐药菌比例逐代升高。 (1)种群是生物繁殖的基本单位,雌雄个体通过繁殖将各自的基因遗传给后代。(源自必修2 P110)(√) (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。(必修2 P111“思考·讨论”)(√) (3)突变是有利的还是有害的并非取决于生物本身,而是往往取决于生物的生存环境。(源自必修2 P112)(√) (4)所有变异都不能决定生物进化的方向,但都能提供进化的原材料。(源自必修2 P112)(×) (5)基因频率变化是由基因突变和基因重组引起的,不受环境的影响。(必修2 P114“概念检测”1)(×) (6)交配后能产生后代的两个种群就是同一物种。(源自必修2 P116)(×) 1.分析生物进化与物种形成基本环节图解,回答下列问题: (1)图中①②③④分别代表什么? 答:题图中①是突变和基因重组,②是自然选择,③是地理隔离,④是生殖隔离。 (2)物种形成的三个环节是什么? 答:物种形成的三个环节是突变和基因重组、自然选择和隔离。 (3)物种的形成是否一定要经过地理隔离?请举例说明。 答:不一定。例如,二倍体植株经染色体加倍成了四倍体植株,二倍体植株与四倍体植株杂交产生的三倍体植株是高度不育的,二者之间存在生殖隔离,是不同的物种,但没有经过地理隔离。 (4)经过漫长的地理隔离,一定会产生生殖隔离吗? 答:不一定。如果两个种群的生活环境都不发生变化或变化微小,或发生相似的变化,则两个种群的进化方向相同,可能不会产生生殖隔离。 2.碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物。如表为2005—2008年,该类抗生素在某医院住院患者中的人均使用量,以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率的变化。据表回答下列问题: 年份 2005 2006 2007 2008 住院患者该类抗生素的人均使用量/g 0.074 0.12 0.14 0.19 某种细菌对该类抗生素的耐药率/% 2.6 6.11 10.9 25.5 (1)这种细菌耐药率的变化与抗生素的使用量之间是否存在关联?依据是什么? 答:两者之间存在关联;题表中数据表明细菌耐药率随抗生素使用量的增加而增大。 (2)为研究抗生素对细菌的选择作用,研究者取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 d,观察结果(如图),统计抑菌圈的直径。 ①为达到研究的目的,该方案需做两个重要改进:为使实验更严密,平板需增加一个区域,在该区域放入一个不用抗生素处理的圆纸片。 ②挑取该平板上靠近抑菌圈(填“靠近抑菌圈”“远离抑菌圈”或“任意位置”)的菌落,配成菌液,重复上述实验,培养多代。 ③预期实验结果,随着培养代数的增加,抑菌圈逐渐减小。 1.“图解法”把握物种形成的三大模式 2.物种形成与生物进化的比较 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 原生物的关系 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新物种的形成,进化是量变,物种形成是质变; ②新物种的形成是长期进化的结果 能力一　生物进化与物种的形成(考查进化与适应观) 1.(2023·海南卷,T10)某学者按选择结果将自然选择分为三种类型,即稳定选择、定向选择和分裂选择,如图。横坐标是按一定顺序排布的种群个体表型特征,纵坐标是表型频率,阴影区是环境压力作用的区域。下列有关叙述错误的是(A) A.三种类型的选择对种群基因频率变化的影响是随机的 B.稳定选择有利于表型频率高的个体 C.定向选择的结果是使种群表型均值发生偏移 D.分裂选择对表型频率高的个体不利,使其表型频率降低 解析　据题图分析,定向选择可以定向地改变种群的基因频率,使种群中某些基因频率定向增加,会使种群表型均值发生偏移,A项错误,C项正确;据题图分析,稳定选择会淘汰表型频率较低的个体,有利于表型频率高的个体,B项正确;题图中显示分裂选择会淘汰表型频率高的个体,对表型频率高的个体不利,通过分裂选择,其表型频率降低,D项正确。 2.(2024·河北卷,T6)地中海沿岸某陆地区域为控制蚊子的数量,每年在距海岸线0~20 km范围内(区域A)喷洒杀虫剂。某种蚊子的Est基因与毒素降解相关,其基因频率如图所示。下列分析正确的是(B) A.在区域A中,该种蚊子的Est基因频率发生不定向改变 B.随着远离海岸线,区域A中该种蚊子Est基因频率的下降主要由迁入和迁出导致 C.距海岸线0~60 km区域内,蚊子受到杀虫剂的选择压力相同 D.区域A中的蚊子可快速形成新物种 解析　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进化;据题图可知,在区域A中,Est基因频率逐渐下降,说明该种蚊子的Est基因频率发生了定向改变,A项错误。在区域A中,喷洒杀虫剂使该种蚊子Est基因频率下降,随着远离海岸线,区域A中该种蚊子Est基因频率的下降主要是由不携带Est基因个体的迁入和含Est基因个体的迁出导致的,B项正确。距海岸线0~60 km区域内,杀虫剂的浓度不同,所以杀虫剂对蚊子的选择作用不同,即蚊子受到杀虫剂的选择压力不同,C项错误。新物种形成的标志是产生生殖隔离,故区域A中蚊子的Est基因频率的变化,不一定导致其快速形成新物种,D项错误。 地理隔离与生殖隔离的比较 能力二　协同进化与生物多样性的形成(考查社会责任) 3.(2023·湖北卷,T17)现有甲、乙两种牵牛花,花冠的颜色由基因A、a控制。含A基因的牵牛花开紫花,不含A基因的牵牛花开白花。甲开白花,释放的挥发物质多,主要靠蛾类传粉;乙开紫花,释放的挥发物质少,主要靠蜂类传粉。若将A基因转入甲,其花颜色由白变紫,其他性状不变,但对蛾类的吸引下降,对蜂类的吸引增强。根据上述材料,下列叙述正确的是(A) A.甲、乙两种牵牛花传粉昆虫的差异,对维持两物种生殖隔离具有重要作用 B.在蛾类多而蜂类少的环境下,甲有选择优势,A基因突变加快 C.将A基因引入甲植物种群后,甲植物种群的基因库未发生改变 D.甲释放的挥发物是吸引蛾类传粉的决定性因素 解析　甲、乙两种牵牛花传粉昆虫的差异,导致两物种之间不会交叉传粉,对维持两物种生殖隔离具有重要作用,A项正确;甲主要靠蛾类传粉,在蛾类多而蜂类少的环境下,甲有选择优势,但并不会导致A基因突变加快,B项错误;基因库是指一个种群内全部个体所含有的全部基因,将A基因引入甲植物(本身不含A基因)种群后,甲植物种群的基因库发生改变,C项错误;若将A基因转入甲,其花颜色由白变紫,其他性状不变(释放的挥发物质没有改变),但对蛾类的吸引下降,对蜂类的吸引增强,推测花冠颜色为白色可能是吸引蛾类传粉的决定性因素,而不是释放的挥发物质,D项错误。 4.(2023·浙江1月选考,T13)太平洋某岛上生存着上百个蜗牛物种,但同一区域中只有少数几个蜗牛物种共存。生活在同一区域的不同蜗牛物种之间外壳相似性高,生活在不同区域的不同蜗牛物种之间外壳相似性低。下列叙述正确的是(C) A.该岛上蜗牛物种数就是该岛的物种多样性 B.该岛上所有蜗牛的全部基因组成了一个基因库 C.同一区域内的不同蜗牛物种具有相似的外壳是自然选择的结果 D.仅有少数蜗牛物种生存在同一区域是种间竞争造成生态位重叠的结果 解析　蜗牛只是该岛上的一种生物,其物种数量不能代表该岛的物种多样性,A项错误;一个种群中全部个体所含有的全部基因叫作这个种群的基因库,而该岛上的蜗牛有上百个物种,B项错误;同一区域内的不同蜗牛物种所处的环境相同,具有相似的外壳,是自然选择的结果,C项正确;仅有少数蜗牛物种生存在同一区域是种间竞争造成生态位分化的结果,D项错误。 能力三　探究抗生素对细菌的选择作用(考查科学探究) 5.(2021·湖北卷,T5)自青霉素被发现以来,抗生素对疾病治疗起了重要作用。目前抗生素的不合理使用已经引起人们的关注。下列关于抗生素使用的叙述,正确的是(A) A.作用机制不同的抗生素同时使用,可提高对疾病的治疗效果 B.青霉素能直接杀死细菌,从而达到治疗疾病的目的 C.畜牧业中为了防止牲畜生病可大量使用抗生素 D.定期服用抗生素可预防病菌引起的肠道疾病 解析　作用机制不同的抗生素可作用于细菌的不同结构,从而提高对疾病的治疗效果,A项正确;青霉素通过抑制细菌细胞壁的合成抑制细菌的增殖,而非直接杀死细菌,B项错误;抗生素可通过抑菌治疗疾病,无防病作用,且抗生素在使用过程中应适量,C项错误;抗生素可破坏肠道菌群平衡,定期服用抗生素可能引起肠道疾病,D项错误。 6.(多选)(2025·扬州检测)在农业生产上,害虫的防治是夺得高产的重要措施。人们在害虫防治过程中发现,一种农药使用若干年后,它对某种害虫的杀伤效果逐年减小,害虫对该农药产生了抗药性。害虫抗药性产生的原因如图所示。下列有关叙述正确的是 (BD) A.害虫抗药性产生的时间晚于农药使用的时间 B.农药定向选择害虫,使种群基因频率改变 C.图中显示生物进化的实质在于有利变异的保存 D.抗药性个体的后代不一定全表现为抗药性,也可能出现非抗药性个体 解析　害虫抗药性产生的时间在农药使用之前,A项错误;农药对害虫的选择作用具有定向性,从而使种群基因频率发生定向改变,B项正确;生物进化的实质是种群基因频率的改变,C项错误;抗药性个体的后代可能出现非抗药性个体,D项正确。 微真题重体悟 　 1.(2024·湖南卷,T7)我国科学家成功用噬菌体治疗方法治愈了耐药性细菌引起的顽固性尿路感染。下列叙述错误的是(B) A.运用噬菌体治疗时,噬菌体特异性侵染病原菌 B.宿主菌经噬菌体侵染后,基因定向突变的几率变大 C.噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化 D.噬菌体繁殖消耗宿主菌的核苷酸、氨基酸和能量等 解析　噬菌体是一种特异性侵染细菌的病毒,营寄生生活,其繁殖时所消耗的核苷酸、氨基酸和能量等来源于宿主菌,A、D两项正确;基因突变是不定向的,B项错误;噬菌体和细菌在自然界长期的生存斗争中协同进化,C项正确。 2.(2021·河北卷,T6)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　求偶时提供食物给雌蝇,一方面是为了获得交配机会,另一方面也有利于雌性获得更多营养物质繁殖后代,这是一种经长期自然选择形成的适应性行为,A项正确;根据题意,四种方式都能求偶成功,④虽然是一种仪式化行为,但对缝蝇繁殖也具有进化意义,B项错误;在求偶过程中,把食物裹成丝球送给雌蝇,更受雌蝇的青睐,这是雌蝇对雄蝇长期选择的结果,C项正确;④仅送一个空丝球给雌蝇,不需要食物也能求偶成功,④与③在外观上具有相似性,可推测④可能由③进化而来,D项正确。 3.(2022·湖南卷,T12)稻蝗属的三个近缘物种①日本稻蝗、②中华稻蝗台湾亚种和③小翅稻蝗中,①与②、①与③的分布区域有重叠,②与③的分布区域不重叠。为探究它们之间的生殖隔离机制,进行了种间交配实验,结果如表所示。下列叙述错误的是(D) 交配(♀×♂) ①×② ②×① ①×③ ③×① ②×③ ③×② 交配率(%) 0 8 16 2 46 18 精子传送率(%) 0 0 0 0 100 100 [注]　精子传送率是指受精囊中有精子的雌虫占确认交配雌虫的百分比。 A.实验结果表明近缘物种之间也可进行交配 B.生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关 C.隔离是物种形成的必要条件 D.②和③之间可进行基因交流 解析　由题表中交配率的结果可知,近缘物种之间也可进行交配,A项正确;三种生物为三个物种,它们之间存在生殖隔离,①与②、①与③的分布区域有重叠,②与③的分布区域不重叠,说明生殖隔离与物种的分布区域是否重叠无关,B项正确;隔离包括地理隔离和生殖隔离,隔离是物种形成的必要条件,C项正确;②与③的分布区域不重叠,故存在地理隔离,两者属于两个近缘物种,存在生殖隔离,不能进行基因交流,D项错误。 4.(2022·广东卷,T14)白车轴草中有毒物质氢氰酸(HCN)的产生由H、h和D、d两对等位基因决定,H和D同时存在时,个体产HCN,能抵御草食动物的采食。如图为某地不同区域白车轴草种群中有毒个体比例,下列分析错误的是(D) A.草食动物是白车轴草种群进化的选择压力 B.城市化进程会影响白车轴草种群的进化 C.与乡村相比,市中心种群中h的基因频率更高 D.基因重组会影响种群中H、D的基因频率 解析　分析题意可知,草食动物能采食白车轴草,故草食动物是白车轴草种群进化的选择压力,A项正确;分析题中曲线可知,从市中心到市郊和乡村,白车轴草种群中产HCN个体比例增加,说明城市化进程会影响白车轴草的进化,B项正确;与乡村相比,市中心种群中产HCN个体的比例小,即基因型为D_H_的个体所占比例小,d、h的基因频率更高,C项正确;基因重组是控制不同性状的基因的重新组合,基因重组不会影响种群的基因频率,D项错误。 5.(2021·海南卷,T8)某地区少数人的一种免疫细胞的表面受体CCR5的编码基因发生突变,导致受体CCR5结构改变,使得HIV⁃1入侵该免疫细胞的概率下降。随时间推移,该突变基因频率逐渐增加。下列有关叙述错误的是(B) A.该突变基因丰富了人类种群的基因库 B.该突变基因的出现是自然选择的结果 C.通过药物干扰HIV⁃1与受体CCR5的结合可抑制病毒繁殖 D.该突变基因频率的增加可使人群感染HIV⁃1的概率下降 解析　基因突变产生了新基因,能丰富种群基因库,A项正确;基因突变在自然界中普遍存在,任何一种生物都有可能发生,并非是自然选择的结果,B项错误;据题干信息可知,受体CCR5能够与HIV⁃1特异性结合,通过药物干扰HIV⁃1与受体CCR5的结合可抑制病毒繁殖,C项正确;该突变基因频率的增加可使HIV⁃1与受体CCR5结合的概率下降,进而导致人群感染HIV⁃1的概率下降,D项正确。 争分提升课(八)　基因频率与基因型频率的计算 　 类型一　根据定义计算基因频率 1.已知基因型个体数,求基因频率(定义法) 2.已知基因型频率,求基因频率(以常染色体上一对等位基因A和a为例) 1.(2024·江西卷,T4)某水果的W基因(存在多种等位基因)影响果实甜度。研究人员收集到1 000棵该水果的植株,它们的基因型及对应棵数如表。据表分析,这1 000棵植株中W1的基因频率是(A) 基因型 W1W2 W1W3 W2W2 W2W3 W3W4 W4W4 棵数 211 114 224 116 260 75 A.16.25% B.32.50% C.50.00% D.67.50% 解析　W1的基因频率为W1占全部等位基因数的比值,即[(211+114)÷(1 000×2)]×100%=16.25%,A项正确。 2.据调查,某校学生关于某性状基因型的比例为XBXB(42.32%)、XBXb(7.36%)、XbXb(0.32%)、XBY(46%)、XbY(4%),则该学生群体中XB和Xb的基因频率分别是(D) A.6%、8% B.8%、92% C.78%、92% D.92%、8% 解析　根据基因频率的计算公式可知,被调查的种群中XB的基因频率=(42.32%×2+7.36%×1+46%×1)/(42.32%×2+7.36%×2+0.32%×2+46%×1+4%×1)=92%,Xb的基因频率=1-92%=8%,D项正确。 3.(2022·重庆卷,T17)人的扣手行为属于常染色体遗传,右型扣手(A)对左型扣手(a)为显性。某地区人群中AA、Aa、aa基因型频率分别为0.16、0.20、0.64。下列叙述正确的是(B) A.该群体中两个左型扣手的人婚配,后代左型扣手的概率为3/50 B.该群体中两个右型扣手的人婚配,后代左型扣手的概率为25/324 C.该群体下一代AA基因型频率为0.16,aa基因型频率为0.64 D.该群体下一代A基因频率为0.4,a基因频率为0.6 解析　该群体中两个左型扣手(aa)的人婚配,后代左型扣手的概率为1,A项错误。该群体中两个右型扣手的人婚配,只有两人基因型都为Aa时,后代才会出现左型扣手,右型扣手(AA、Aa)人群中Aa个体的概率为0.20/(0.16+0.20)=5/9,故该群体中两个右型扣手的人婚配,后代左型扣手的概率为5/9×5/9×1/4=25/324,B项正确。该群体中A基因频率为0.16+1/2×0.20=0.26,a基因频率为0.64+1/2×0.20=0.74,若群体内个体随机婚配,则下一代基因频率不变,子代中AA、aa基因型频率分别为0.26×0.26×100%=6.76%、0.74×0.74×100%=54.76%;若婚配对象不局限于该群体内部,则子代基因频率及AA、aa的基因型频率无法计算,C、D两项错误。 类型二　利用遗传平衡公式计算基因频率和基因型频率 1.遗传平衡定律的适用条件和计算方法 2.利用遗传平衡定律计算人类遗传病的患病概率 (1)当基因位于常染色体上时,其基因频率和基因型频率的计算。 (2)当基因位于X染色体上时,基因频率和基因型频率的计算(以红绿色盲为例,相关基因用B、b表示)。 4.(经典高考题)现有两个非常大的某昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%,a基因频率为20%;种群2的A基因频率为60%,a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等,地理隔离不再存在,两个种群完全合并为一个可随机交配的种群,则下一代中Aa的基因型频率是(C) A.75% B.50% C.42% D.21% 解析　根据题意可知,两个非常大的某昆虫种群,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对A和a基因控制的性状没有作用,即符合遗传平衡定律,这两个种群合并为一个种群后仍符合遗传平衡定律。假设原先两个种群的大小相等,则合并后的新种群中,A的基因频率为70%,a的基因频率为30%,根据遗传平衡定律可知,下一代中Aa的基因型频率=2×70%×30%=42%,C项正确。 5.(2025·兰州模拟)某常染色体隐性遗传病在人群中的发病率为1%,红绿色盲在男性中的发病率为7%。现有一对表现正常的夫妇,妻子为该常染色体遗传病致病基因和红绿色盲致病基因携带者。那么他们所生孩子最多患一种遗传病的概率是(D) A.9/800 B.1/22 C.1/88 D.87/88 解析　已知某常染色体隐性遗传病(相关基因用A、a表示)在人群中的发病率为1%,即aa的基因型频率为1%,则a的基因频率为=10%,A的基因频率为90%,AA的基因型频率为90%×90%=81%,Aa的基因型频率为2×90%×10%=18%,所以正常个体中,AA占81%÷(81%+18%)=9/11,Aa占18%÷(81%+18%)=2/11。先分析常染色体隐性遗传病,Aa×A_(9/11AA、2/11Aa),后代患该病的概率为1/4×2/11=1/22,正常的概率是21/22;假设红绿色盲相关基因用B、b表示,XBXb×XBY,后代患病的概率为1/4,正常的概率是3/4。故该夫妇所生孩子最多患一种遗传病的概率是1-1/4×1/22=87/88,D项正确。 6.(多选)(2025·大庆模拟)如图1是某单基因遗传病的遗传系谱图,在人群中的患病率为1/8 100,科研人员提取了四名女性的DNA,用PCR扩增了与此基因相关的片段,并对产物酶切后进行电泳(正常基因含有一个限制酶酶切位点,突变基因增加了一个酶切位点)。结果如图2,下列相关叙述错误的是 (ABD) A.该病的遗传方式是伴X染色体隐性遗传 B.Ⅱ1与Ⅱ2婚配生一个患病男孩的概率是1/8 C.该突变基因新增的酶切位点位于310 bp中 D.扩增Ⅱ2与此基因相关的片段,酶切后电泳将产生2种条带 解析　Ⅰ1和Ⅰ2表现正常,但生下了Ⅱ2的患病女性,所以该病是常染色体隐性遗传病,A项错误;该病在人群中的患病率为1/8 100,则致病基因频率为1/90,正常基因频率为89/90,根据基因平衡定律,Ⅱ1的基因型为AA(89/91)、Aa(2/91),其与Ⅱ2婚配生一个患病男孩的概率为2/91×1/4=1/182,B项错误;结合题图2可知,正常基因酶切后可形成长度为310 bp和118 bp的两种DNA片段,而基因突变酶切后可形成长度为217 bp、93 bp和118 bp的三种DNA片段,这说明突变基因新增的酶切位点位于长度为310 bp(217+93)的DNA片段中,C项正确;基因突变酶切后可形成长度为217 bp、93 bp和118 bp的三种DNA片段,Ⅱ2基因型是aa,只含有突变基因,所以酶切后电泳将产生三种条带,D项错误。 类型三　自交与自由交配中基因频率的计算 7.(2025·邯郸调研)某二倍体动物(XY型性别决定)的灰体和黑檀体分别由位于X染色体上的一对等位基因A和a控制,且带有Xa的精子与卵细胞结合后会使受精卵致死。现让灰体雄性个体和杂合灰体雌性个体杂交,获得F1,F1自由交配获得F2。下列叙述错误的是(D) A.F2中雌雄比例约为1∶2 B.F2雌性个体均表现为灰体 C.F2雄性个体中,灰体所占比例为3/4 D.F2雌性个体中,a的基因频率为3/8 解析　根据题干信息可知,亲本灰体雄性基因型为XAY,杂合灰体雌性个体基因型为XAXa,则F1为XAXA∶XAXa∶XAY∶XaY=1∶1∶1∶1,F1雌性个体产生的雌配子为XA∶Xa=3∶1,F1雄性个体产生的雄配子为XA∶Xa∶Y=1∶1∶2,由于带有Xa的精子与卵细胞结合后会使受精卵致死,故F2基因型及其比例为XAXA∶XAXa∶XAY∶XaY=3∶1∶6∶2,则F2中雌雄比例约为1∶2,F2雌性个体均表现为灰体,F2雄性个体中,灰体所占比例为3/4,F2雌性个体中,a的基因频率为1/4×1/2=1/8,A、B、C三项正确,D项错误。 8.某植物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别是56%、8%和36%。不考虑变异和致死,下列有关分析,错误的是(C) A.该种群自交两代后,a的基因频率为40% B.该种群自交两代后,Aa的基因型频率为2% C.该种群自由交配两代后,Aa的基因型频率为8% D.该种群自由交配两代后,A的基因频率为60% 解析　由题意可知,该种群中AA=56%、Aa=8%、aa=36%,则A的基因频率=60%,a的基因频率=1-60%=40%。该种群自交或自由交配若干代后,A和a的基因频率均不变,A的基因频率仍为60%,a的基因频率仍为40%,A、D两项正确;自交两代后,Aa的基因型频率为8%×(1/2)×(1/2)=2%,B项正确;自由交配两代后,Aa的基因型频率为60%×40%×2 = 48%,C项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$