高頻考點06變異與進化2021年2022年2023年1月6月1月6月1月6月變異的來源2分2分2分育種2分生物進化2分2分2分2分2分基因頻率2分分值合計4分4分2分4分2分4分本專題的考查主要集中在變異的類型及其在育種方面的應用等方面。題型上，主要以單選題出現(xiàn)，設題情境大都為生物的變異或育種實例。進化題已出現(xiàn)的高考試題中多為單項選擇題，非選擇題偶有出現(xiàn)。難度上，多為中檔題或容易題，但基因頻率的計算類試題較難。變異類型的考查常以變異的實例為情境，通過案例分析理解基因突變、基因重組和染色體變異；育種知識的考查常與生產(chǎn)、生活實際聯(lián)系起來；已出現(xiàn)的高考試題中集中考查現(xiàn)代生物進化理論的內容與基因頻率的計算；現(xiàn)代生物進化理論內容的考查常以自然界存在的進化實例為情境，通過案例分析理解現(xiàn)代生物進化的內容，從而形成科學的進化與適應觀。1.生物變異的來源四倍體產(chǎn)生配子的分析方法：(1)若四倍體基因型為aaaa,其減數(shù)分裂產(chǎn)生aa一種配子;(2)若四倍體基因型為AAaa,其減數(shù)分裂產(chǎn)生AA、Aa、aa三種配子,且比例為1∶4∶1;(3)若四倍體基因型為Aaaa,其減數(shù)分裂產(chǎn)生Aa、aa兩種配子,且比例為1∶1。2.變異在生產(chǎn)上的應用為提高轉基因抗蟲棉的抗蟲持久性,可采取如下措施:①基因策略:包括提高殺蟲基因的表達量、向棉花中轉入多種殺蟲基因等。例如,早期種植的抗蟲棉只轉入了一種Bt毒蛋白基因,抗蟲機制比較單一;現(xiàn)在經(jīng)常將兩種或兩種以上Bt基因同時轉入棉花。②田間策略:主要是為棉鈴蟲提供庇護所。例如我國新疆棉區(qū),在轉基因棉田周圍種植一定面積的非轉基因棉花,為棉鈴蟲提供專門的庇護所;長江、黃河流域棉區(qū)多采用將轉基因抗蟲棉與高粱和玉米等其他棉鈴蟲寄主作物混作的方式,為棉鈴蟲提供天然的庇護所。③國家宏觀調控政策:如實施分區(qū)種植管理等。3.生物的進化自然選擇決定生物進化的方向。變異是不定向的不利變異被淘汰,有利變異逐漸積累→種群的基因頻率發(fā)生定向改變生物朝一定的方向不斷進化。(1)在自然選擇的過程中,直接選擇的是表型,而不是控制該性狀的基因型,但選擇可導致控制該性狀的基因的頻率上升或下降。(2)外界環(huán)境不會使生物產(chǎn)生定向變異,生物的變異是不定向的。題型01生物變異的來源1.我國航天員乘坐我國自主研發(fā)的載人飛船,順利進入空間實驗室,并在太空中安全地生活與工作。航天服具有生命保障系統(tǒng),為航天員提供了類似地面的環(huán)境。下列有關航天服及其生命保障系統(tǒng)的敘述,錯誤的是()A.能清除微量污染,減少航天員相關疾病的發(fā)生B.能阻隔太空中各種射線,避免航天員機體細胞發(fā)生誘發(fā)突變C.能調控航天服內的溫度,維持航天員的體溫恒定不變D.能控制航天服內的壓力,避免航天員的肺由于環(huán)境壓力變化而發(fā)生損傷答案C根據(jù)題干信息“航天服具有生命保障系統(tǒng),為航天員提供了類似地面的環(huán)境”,可推測航天服具有清除微量污染的功能,也能阻隔射線,避免射線對人體細胞的誘變作用,還能調控壓力,利于航天員維持自身胸腔的壓力平衡,保證肺的正常功能,故A、B、D正確。正常人的體溫會在一定范圍內波動(接近37℃,一天內變化幅度一般不超過1℃),不是恒定不變的,C錯誤。2.酗酒危害人類健康。乙醇在人體內先轉化為乙醛,在乙醛脫氫酶2(ALDH2)作用下再轉化為乙酸,最終轉化成CO2和水。頭孢類藥物能抑制ALDH2的活性。ALDH2基因某突變導致ALDH2活性下降或喪失。在高加索人群中該突變的基因頻率不足5%,而東亞人群中是30%~50%。下列敘述錯誤的是()A.相對于高加索人群,東亞人群飲酒后面臨的風險更高B.患者在服用頭孢類藥物期間應避免攝入含酒精的藥物或食物C.ALDH2基因突變人群對酒精耐受性下降,表明基因通過蛋白質控制生物性狀D.飲酒前口服ALDH2酶制劑可催化乙醛轉化成乙酸,從而預防酒精中毒答案D乙醇在人體內先轉化為乙醛,ALDH2可催化乙醛轉化為乙酸,ALDH2基因突變會導致ALDH2活性下降或喪失,使乙醛代謝減慢,并在體內積蓄,從而引起人體惡心、嘔吐等不良反應,由題意可知,東亞人群中ALDH2突變基因的頻率大于高加索人群,所以相較于高加索人群,東亞人群飲酒后面臨的風險更高,A正確;頭孢類藥物能抑制ALDH2的活性,從而使乙醛的代謝過程減慢,所以患者在服用頭孢類藥物期間應避免攝入含酒精的藥物或食物,B正確;ALDH2是一種蛋白質類酶,由上述分析可知,ALDH2基因突變會使ALDH2活性下降或喪失,從而使人的酒精耐受性下降,這表明基因可通過控制蛋白質類酶的活性來控制(并非是直接控制,而是間接控制)代謝過程,進而控制生物性狀,C正確;ALDH2酶制劑口服后會被消化酶水解,不能再催化乙醛轉化成乙酸,D錯誤。3.中外科學家經(jīng)多年合作研究,發(fā)現(xiàn)circDNMT1(一種RNA分子)通過與抑癌基因p53表達的蛋白結合誘發(fā)乳腺癌,為解決乳腺癌這一威脅全球女性健康的重大問題提供了新思路。下列敘述錯誤的是()A.p53基因突變可能引起細胞癌變B.p53蛋白能夠調控細胞的生長和增殖C.circDNMT1高表達會使乳腺癌細胞增殖變慢D.circDNMT1的基因編輯可用于乳腺癌的基礎研究答案C抑癌基因(如p53)表達的蛋白質能抑制細胞的生長和增殖,或者促進細胞凋亡,這類基因一旦突變而導致相應蛋白質活性減弱或失去活性,可能引起細胞癌變,A、B正確;由于circDNMT1與抑癌基因p53表達的蛋白結合可誘發(fā)乳腺癌,故circDNMT1高表達更易誘發(fā)乳腺癌,使癌細胞增殖變快,C錯誤;通過基因編輯改造circDNMT1序列,可用于研究乳腺癌的發(fā)病機理,D正確。4.大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上。某個體測交后代表現(xiàn)型及比例為黑眼黑毛∶黑眼白化∶紅眼黑毛∶紅眼白化=1∶1∶1∶1。該個體最可能發(fā)生了下列哪種染色體結構變異()答案C大鼠控制黑眼/紅眼和黑毛/白化的兩對基因位于一對同源染色體上,正常情況只能產(chǎn)生兩種配子,測交后代只能出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型。根據(jù)題意,測交后代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型且比例相等,最可能是發(fā)生了易位,使這兩對基因位于兩對同源染色體上,C項符合題意。5.為了分析某21三體綜合征患兒的病因,對該患兒及其父母的21號染色體上的A基因(A1~A4)進行PCR擴增,經(jīng)凝膠電泳后,結果如圖所示。關于該患兒致病的原因敘述錯誤的是()A.考慮同源染色體交叉互換,可能是卵原細胞減數(shù)第一次分裂21號染色體分離異常B.考慮同源染色體交叉互換,可能是卵原細胞減數(shù)第二次分裂21號染色體分離異常C.不考慮同源染色體交叉互換,可能是卵原細胞減數(shù)第一次分裂21號染色體分離異常D.不考慮同源染色體交叉互換,可能是卵原細胞減數(shù)第二次分裂21號染色體分離異常答案D21三體綜合征屬于染色體數(shù)目變異引起的遺傳病,病因是患兒的父親或母親的減數(shù)分裂異常,產(chǎn)生了含有兩條21號染色體的精子或卵細胞。根據(jù)題中凝膠電泳結果圖示可判斷,患兒同時含有母親體內21號染色體上的A2和A3基因,故患兒的病因是母親減數(shù)分裂異常,產(chǎn)生了含有兩條21號染色體的卵細胞。若考慮同源染色體交叉互換,一條21號染色體可以同時含有A2和A3基因,產(chǎn)生同時含有A2和A3基因的卵細胞,可能因為卵原細胞進行減數(shù)第一次分裂時同源染色體未分離,或減數(shù)第二次分裂時姐妹染色單體分開后形成的子染色體移向同一極,A、B正確;若不考慮同源染色體交叉互換,一條21號染色體不可能同時含有A2和A3基因,卵原細胞進行減數(shù)第一次分裂時同源染色體未分離,才可能產(chǎn)生同時含有A2和A3基因的卵細胞,C正確,D錯誤。6.蜜蜂的雌蜂(蜂王和工蜂)為二倍體,由受精卵發(fā)育而來;雄蜂是單倍體,由未受精卵發(fā)育而來。由此不能得出()A.雄蜂體細胞中無同源染色體B.雄蜂精子中染色體數(shù)目是其體細胞的一半C.蜂王減數(shù)分裂時非同源染色體自由組合D.蜜蜂的性別決定方式與果蠅不同答案B雄蜂由未受精卵發(fā)育而來,故其體細胞中只有一個染色體組,無同源染色體,A正確;雄蜂精子和體細胞中均只有一個染色體組,故雄蜂精子中染色體數(shù)目與其體細胞中的相同,B錯誤;蜂王為二倍體,蜂王減數(shù)分裂時非同源染色體自由組合,C正確;蜜蜂的性別由染色體組數(shù)決定,果蠅的性別由性染色體決定,故二者的性別決定方式不同,D正確。7.白菜型油菜(2n=20)的種子可以榨取食用油(菜籽油)。為了培育高產(chǎn)新品種,科學家誘導該油菜未受精的卵細胞發(fā)育形成完整植株Bc。下列敘述錯誤的是()A.Bc成熟葉肉細胞中含有兩個染色體組B.將Bc作為育種材料,能縮短育種年限C.秋水仙素處理Bc幼苗可以培育出純合植株D.自然狀態(tài)下Bc因配子發(fā)育異常而高度不育答案A白菜型油菜為二倍體植株,由未受精的卵細胞發(fā)育形成的植株Bc為單倍體,故Bc體細胞中有一個染色體組,A錯誤;Bc作為育種材料能明顯縮短育種年限,B正確;秋水仙素可誘導細胞染色體加倍,故Bc幼苗經(jīng)秋水仙素處理,可以獲得純合植株,C正確;因該單倍體植株體細胞中無同源染色體,故其無法產(chǎn)生正常的配子,從而表現(xiàn)為高度不育,D正確。8.為精細定位水稻4號染色體上的抗蟲基因,用純合抗蟲水稻與純合易感水稻的雜交后代多次自交,得到一系列抗蟲或易感水稻單株。對親本及后代單株4號染色體上的多個不連續(xù)位點進行測序,部分結果按堿基位點順序排列如表。據(jù)表推測水稻同源染色體發(fā)生了隨機互換,下列敘述不正確的是()位點1位點2位點3位點4位點5位點6A/AA/AA/AA/AA/AA/A純合抗蟲水稻親本G/GG/GG/GG/GG/GG/G純合易感水稻親本G/GG/GA/AA/AA/AA/A抗蟲水稻1A/GA/GA/GA/GA/GG/G抗蟲水稻2A/GG/GG/GG/GG/GA/A易感水稻1示例:A/G表示同源染色體相同位點,一條DNA上為AT堿基對,另一條DNA上為GC堿基對A.抗蟲水稻1的位點23之間發(fā)生過交換B.易感水稻1的位點23及56之間發(fā)生過交換C.抗蟲基因可能與位點3、4、5有關D.抗蟲基因位于位點26之間答案B題表中的6個位點均位于水稻4號染色體上,由親本6個位點測序結果可知,F1的4號染色體中一條為6個A,另一條為6個G,即相應的6個位點均應為A/G,故若親代減數(shù)分裂過程中未發(fā)生互換,則后代4號染色體6個位點堿基序列為6個A/A、6個G/G或6個A/G三種類型。由抗蟲水稻1的6個位點堿基序列可知,其2條4號染色體上的6個位點堿基序列均為GGAAAA,說明親代產(chǎn)生配子過程中,同源染色體的非姐妹染色單體上含位點1、2的片段或含位點3、4、5、6的片段發(fā)生過互換,即位點23之間發(fā)生過交換,形成的GGAAAA雌雄配子結合發(fā)育形成該抗蟲水稻1,A正確。同理易感水稻1的位點12及56之間發(fā)生過交換,B錯誤。由純合抗蟲水稻親本、抗蟲水稻1、抗蟲水稻2的位點3、4、5均有A,而純合易感水稻親本、易感水稻1的位點3、4、5均無A可知,抗蟲基因可能與位點3、4、5有關,C正確?？瓜x水稻1的位點1、2為G/G,位點23之間發(fā)生過交換,但仍抗蟲;抗蟲水稻2位點6為G/G,位點56之間發(fā)生過交換,但仍抗蟲,說明交換片段上應不含抗蟲基因,故抗蟲基因位于26之間,D正確。題型02變異在生產(chǎn)中的應用1.《爾雅》《四民月令》和《齊民要術》中記載,麻為雌雄異株,黑、白種子萌發(fā)分別長成雌、雄植株,其莖稈經(jīng)剝皮、加工后生產(chǎn)的纖維可用于制作織物。雄麻纖維產(chǎn)量遠高于雌麻,故“凡種麻,用白麻子”。依據(jù)上述信息推斷,下列敘述錯誤的是()A.可從雄麻植株上取部分組織,體外培養(yǎng)產(chǎn)生大量幼苗用于生產(chǎn)B.對雄麻噴灑赤霉素可促進細胞伸長,增加纖維產(chǎn)量C.因為雌麻纖維產(chǎn)量低,所以在生產(chǎn)中無需播種黑色種子D.與雌雄同花植物相比,麻更便于雜交選育新品種答案C可從雄麻植株上取部分組織,體外培養(yǎng)產(chǎn)生大量幼苗用于生產(chǎn),即利用植物組織培養(yǎng)技術實現(xiàn)快速繁殖,A正確;赤霉素可以促進植物莖的生長,對雄麻噴灑赤霉素可促進細胞伸長,增加纖維產(chǎn)量,B正確;雌麻纖維產(chǎn)量低,但麻為雌雄異株,生產(chǎn)中仍需播種黑色種子以進行有性生殖獲得種子,C錯誤;與雌雄同花植物相比,雌雄異株的麻雜交時無需去雄,更便于雜交選育新品種,D正確。2.藍粒小麥是小麥(2n=42)與其近緣種長穗偃麥草雜交得到的,其細胞中來自長穗偃麥草的一對4號染色體(均帶有藍色素基因E)代換了小麥的一對4號染色體。小麥5號染色體上的h基因純合后,可誘導來自小麥的和來自長穗偃麥草的4號染色體配對并發(fā)生交叉互換。某雄性不育小麥的不育基因T與等位可育基因t位于4號染色體上。為培育藍粒和不育兩性狀不分離的小麥,研究人員設計了如圖所示的雜交實驗。回答下列問題:(1)親本不育小麥的基因型是,F1中可育株和不育株的比例是。

(2)F2與小麥(hh)雜交的目的是。

(3)F2藍粒不育株在減數(shù)分裂時理論上能形成個正常的四分體。如果減數(shù)分裂過程中同源染色體正常分離,來自小麥和長穗偃麥草的4號染色體隨機分配,最終能產(chǎn)生種配子(僅考慮T/t、E基因)。F3中基因型為hh的藍粒不育株占比是。

(4)F3藍粒不育株體細胞中有條染色體,屬于染色體變異中的變異。

(5)F4藍粒不育株和小麥(HH)雜交后單株留種形成一個株系。若株系中出現(xiàn):①藍?？捎盟{粒不育∶非藍粒可育∶非藍粒不育=1∶1∶1∶1,說明

;

②藍粒不育∶非藍?？捎?1∶1,說明。符合育種要求的是(填“①”或“②”)。

答案(1)TtHH1∶1(2)獲得h基因純合(hh)的藍粒不育株,誘導小麥和長穗偃麥草的4號染色體配對并發(fā)生交叉互換,從而使T基因與E基因交換到一條姐妹染色單體上,以獲得藍粒和不育性狀不分離的小麥(3)2041/16(4)43數(shù)目(5)F4藍色不育株體細胞中T基因和E基因位于不同染色體上F4藍色不育株體細胞中T基因和E基因位于同一條染色體上且不發(fā)生交叉互換②解析(1)親本雄性不育小麥(HH)的不育基因T與等位可育基因t位于4號染色體上,由于只有tt雄性可育,只能產(chǎn)生含t的雄配子,雄性不育的基因型為Tt,故其基因型為TtHH,親本小麥(hh)的基因型為tthh,因此F1中可育株(ttHh)∶不育株(TtHh)=1∶1。(2)F1中的不育株(TtHh)與藍粒小麥(EEHH)雜交,F2中的藍粒不育株的基因型及比例為1/2TEHH、1/2TEHh,其中T基因和E基因分別來自小麥的和長穗偃麥草的4號染色體;F2中的藍粒不育株與小麥(hh)雜交可獲得h基因純合的藍粒不育株,而h基因純合后,可誘導來自小麥的和來自長穗偃麥草的4號染色體配對并發(fā)生交叉互換,使得T和E基因可以位于同一條姐妹染色單體上,從而獲得藍粒和不育兩性狀不分離的個體。(3)F2中的藍粒不育株的4號染色體一條來自小麥,一條來自長穗偃麥草,其余染色體均來自小麥,為同源染色體,所以其減數(shù)分裂時理論上能形成20個正常的四分體。不同來源的4號染色體在減數(shù)分裂中隨機分配,僅考慮T/t、E基因時,若兩條4號染色體移向同一極,則同時產(chǎn)生基因型為TE和O(兩基因均沒有)的兩種配子,若兩條4號染色體分別移向兩極,則產(chǎn)生基因型為T和E的兩種配子,因此F2中的藍粒不育株最終共產(chǎn)生4種配子。F2中的藍粒不育株(1/2TEHH、1/2TEHh)產(chǎn)生TE配子的概率為1/4,產(chǎn)生h配子的概率是1/4,其和小麥(tthh)雜交,F3中基因型為hh的藍粒不育株(TEthh)占比是1/4×1/4×1=1/16。(4)由F2中的藍粒不育株產(chǎn)生的配子種類,可以確定形成F3中的藍粒不育株中應含有兩條4號染色體,且小麥染色體組成為2n=42,所以F3藍粒不育株體細胞中有43條染色體,多了一條4號染色體,這屬于染色體數(shù)目變異。(5)F2中的藍粒不育株(TEHH、TEHh)和小麥(tthh)雜交,F3中的藍粒不育株基因型為TEtHh和TEthh,含hh基因的個體可誘導T和E交換到同一條染色體上,即T基因和E基因連鎖,其(TEthh)與小麥(ttHH)雜交,F4中的表型及比例為藍粒不育∶非藍粒可育=1∶1,即F4中藍粒不育株體細胞中的T基因和E基因位于同一條染色體上且不發(fā)生交叉互換;F3中的藍粒不育株(TEtHh)在減數(shù)第一次分裂前期聯(lián)會時,攜帶T基因的染色體和攜帶t基因的染色體聯(lián)會,在減數(shù)第一次分裂后期,攜帶T基因的染色體和攜帶t基因的染色體分離,攜帶E基因的染色體隨機分配到子細胞中,產(chǎn)生的配子基因型及比例為tE∶TE∶t∶T=1∶1∶1∶1(僅考慮T/t、E基因),與小麥(ttHH)雜交,子代表型及比例為藍?？捎盟{粒不育∶非藍粒可育∶非藍粒不育=1∶1∶1∶1,即F4藍粒不育植株體細胞中的T基因和E基因位于不同染色體上。本實驗要培育藍粒和不育兩性狀不分離的小麥,所以②符合育種要求。3.我國科學家利用栽培稻(H)與野生稻(D)為親本,通過雜交育種方法并輔以分子檢測技術,選育出了L12和L7兩個水稻新品系。L12的12號染色體上帶有D的染色體片段(含有耐缺氮基因TD),L7的7號染色體上帶有D的染色體片段(含有基因SD),兩個品系的其他染色體均來自H(圖1)。H的12號和7號染色體相應片段上分別含有基因TH和SH?，F(xiàn)將兩個品系分別與H雜交,利用分子檢測技術對實驗一親本及部分F2的TD/TH基因進行檢測,對實驗二親本及部分F2的SD/SH基因進行檢測,檢測結果以帶型表示(圖2)?；卮鹣铝袉栴}:(1)為建立水稻基因組數(shù)據(jù)庫,科學家完成了水稻條染色體的DNA測序。

(2)實驗一F2中基因型TDTD對應的是帶型。理論上,F2中產(chǎn)生帶型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的個體數(shù)量比為。

(3)實驗二F2中產(chǎn)生帶型α、β和γ的個體數(shù)量分別為12、120和108,表明F2群體的基因型比例偏離定律。進一步研究發(fā)現(xiàn),F1的雌配子均正常,但部分花粉無活性。已知只有一種基因型的花粉異常,推測無活性的花粉帶有(填“SD”或“SH”)基因。

(4)以L7和L12為材料,選育同時帶有來自D的7號和12號染色體片段的純合品系X(圖3)。主要實驗步驟包括:①;②對最終獲得的所有植株進行分子檢測,同時具有帶型的植株即為目的植株。

(5)利用X和H雜交得到F1,若F1產(chǎn)生的無活性花粉所占比例與實驗二結果相同,雌配子均有活性,則F2中與X基因型相同的個體所占比例為。

答案(1)12(2)Ⅲ1∶2∶1(3)(基因的)分離SD(4)①選取L7和L12雜交得F1,F1自交得F2②Ⅲ和α(5)1/80解析(1)水稻是雌雄同株植物,水稻細胞沒有性染色體,圖1顯示水稻細胞有12對染色體,建立水稻基因組數(shù)據(jù)庫,需要測定每對染色體中的一條,即完成12條染色體的DNA測序。(2)依題意,對于12號染色體而言,實驗一中親本L12和H的基因型分別為TDTD和THTH,分別對應圖2實驗一中下面的帶型和上面的帶型,F1的基因型為TDTH,F1自交,F2的基因型為1TDTD(帶型Ⅲ)、2TDTH(帶型Ⅱ)、1THTH(帶型Ⅰ),故F2中產(chǎn)生帶型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的個體數(shù)量比為1∶2∶1。(3)實驗二中,親本的基因型為SDSD和SHSH,F1的基因型為SDSH,F2中產(chǎn)生帶型α(SDSD)、β(SDSH)、γ(SHSH)個體數(shù)量比為12∶120∶108,12∶120∶108不符合基因分離定律1∶2∶1的分離比,表明F2群體的基因型比例偏離(基因的)分離定律。帶型α(SDSD)的個體數(shù)量明顯偏少,由題干信息可知F1的雌配子均正常,則可能是F1中含有SD基因的部分花粉無活性。(4)L7和L12的基因型分別為SDSDTHTH和SHSHTDTD,想要選育基因型為SDSDTDTD的純合品系X,考慮到基因SD/SH和TD/TH位于兩對同源染色體上,其遺傳遵循基因的自由組合定律,因此,主要實驗步驟包括:①選取L7和L12雜交得F1(SDSHTDTH),F1自交得F2(其中有基因型為SDSDTDTD的個體);②對最終獲得的F2所有植株進行分子檢測,同時具有帶型Ⅲ和α的植株(基因型為SDSDTDTD)即為目的植株。(5)品系X和H雜交,即SDSDTDTD×SHSHTHTH,F1的基因型為SDSHTDTH,若F1產(chǎn)生的無活性花粉所占比例與實驗二結果相同,則F1自交,F2為(12SDSD∶120SDSH∶108SHSH)×(1TDTD∶2TDTH∶1THTH),故F2中與X基因型相同的個體所占比例=12/240×1/4=1/80。4.玉米是我國重要的農(nóng)作物,研究種子發(fā)育的機理對培育高產(chǎn)優(yōu)質的玉米新品種具有重要作用。(1)玉米果穗上的每一個籽粒都是受精后發(fā)育而來。我國科學家發(fā)現(xiàn)了甲品系玉米,其自交后的果穗上出現(xiàn)嚴重干癟且無發(fā)芽能力的籽粒,這種異常籽粒約占1/4。籽粒正常和干癟這一對相對性狀的遺傳遵循孟德爾的定律。上述果穗上的正常籽粒均發(fā)育為植株,自交后,有些植株果穗上有約1/4干癟籽粒,這些植株所占比例約為。

(2)為闡明籽粒干癟性狀的遺傳基礎,研究者克隆出候選基因A/a。將A基因導入到甲品系中,獲得了轉入單個A基因的轉基因玉米。假定轉入的A基因已插入a基因所在染色體的非同源染色體上,請從下表中選擇一種實驗方案及對應的預期結果以證實“A基因突變是導致籽粒干癟的原因”。實驗方案Ⅰ.轉基因玉米×野生型玉米Ⅱ.轉基因玉米×甲品系Ⅲ.轉基因玉米自交Ⅳ.野生型玉米×甲品系預期結果①正常籽粒∶干癟籽?！?∶1②正常籽粒∶干癟籽?！?∶1③正常籽粒∶干癟籽?！?∶1④正常籽粒∶干癟籽?！?5∶1(3)現(xiàn)已確認A基因突變是導致籽粒干癟的原因,序列分析發(fā)現(xiàn)a基因是A基因中插入了一段DNA(見圖1),使A基因功能喪失。甲品系果穗上的正常籽粒發(fā)芽后,取其植株葉片,用圖1中的引物1、2進行PCR擴增,若出現(xiàn)目標擴增條帶則可知相應植株的基因型為。

圖1(4)為確定A基因在玉米染色體上的位置,借助位置已知的M/m基因進行分析。用基因型為mm且籽粒正常的純合子P與基因型為MM的甲品系雜交得F1,F1自交得F2。用M、m基因的特異性引物,對F1植株果穗上干癟籽粒(F2)胚組織的DNA進行PCR擴增,擴增結果有1、2、3三種類型,如圖2所示。圖2統(tǒng)計干癟籽粒(F2)的數(shù)量,發(fā)現(xiàn)類型1最多、類型2較少、類型3極少。請解釋類型3數(shù)量極少的原因。答案(12分)(1)分離2/3(2)Ⅲ④/Ⅱ③(3)Aa(4)基因A/a與M/m在一對同源染色體上(且距離近),其中a和M在同一條染色體上;在減數(shù)分裂過程中四分體/同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生了交換,導致產(chǎn)生同時含有a和m的重組型配子數(shù)量很少;類型3干癟籽粒是由雌雄配子均為am的重組型配子受精而成。因此,類型3干癟籽粒數(shù)量極少。解析(1)甲品系玉米自交后的果穗上異常籽粒約占1/4,說明正常籽?！卯惓Ｗ蚜＜s為3∶1,進而說明籽粒正常和干癟這對相對性狀遵循分離定律;甲品系所結正常籽粒中純合子約占1/3,雜合子約占2/3,其中雜合子自交后的果穗上有約1/4的干癟籽粒。(2)將A基因導入甲品系a基因所在染色體的非同源染色體上,說明新插入的A基因和原先的A/a基因遵循自由組合定律。野生型玉米基因型為AA,甲品系基因型為AaOO,其轉入單個A基因所得的轉基因玉米的基因型可以寫為AaAO,Aa和AO遵循自由組合定律,產(chǎn)生的配子有AA、Aa、AO、aO四種,且比例相等,其自交的性狀分離比約為15∶1;甲品系(AaOO)與轉基因玉米(AaAO)雜交所得子代中,干癟籽粒約占1/8,則正常籽?！酶砂T籽粒約為7∶1。綜上可知,答案為Ⅲ④、Ⅱ③。(3)a基因是A基因中插入了一段DNA,使A基因功能喪失。引物1對應的是插入的片段,在引物1、2參與下能擴增出目標條帶,說明A基因中插入了特定片段,進而說明存在a基因;而其為正常籽粒,說明存在A基因。綜上所述,相應植株基因型為Aa。(4)A基因和M/m基因的位置關系有兩種,一是位于同源染色體上,二是位于非同源染色體上;若位于非同源染色體上,說明遵循自由組合定律,則類型1∶類型2∶類型3=1∶2∶1(只需考慮M/m)。由題干信息“類型1最多、類型2較少、類型3極少”可知,這兩對基因不遵循自由組合定律,說明A/a基因和M/m基因位于同源染色體上,其中a和M在同一條染色體上(P基因型為AAmm,甲品系基因型為AaMM);在減數(shù)分裂過程中四分體/同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生了交換,導致產(chǎn)生同時含有a和m的重組型配子數(shù)量很少;類型3干癟籽粒是由雌雄配子均為am的重組型配子受精而成的。因此,類型3干癟籽粒數(shù)量極少。題型03生物的進化1.某學者按選擇結果將自然選擇分為三種類型,即穩(wěn)定選擇、定向選擇和分裂選擇,如圖。橫坐標是按一定順序排布的種群個體表型特征,縱坐標是表型頻率,陰影區(qū)是環(huán)境壓力作用的區(qū)域。下列有關敘述錯誤的是()A.三種類型的選擇對種群基因頻率變化的影響是隨機的B.穩(wěn)定選擇有利于表型頻率高的個體C.定向選擇的結果是使種群表型均值發(fā)生偏移D.分裂選擇對表型頻率高的個體不利,使其表型頻率降低答案A據(jù)圖分析,定向選擇可以定向地改變種群的基因頻率,使種群中某些基因頻率定向增加,會使種群表型均值發(fā)生偏移,A錯誤,C正確;據(jù)圖分析,穩(wěn)定選擇會淘汰表型頻率較低的個體,有利于表型頻率高的個體,B正確;圖中顯示分裂選擇會淘汰表型頻率高的個體,對表型頻率高的個體不利,通過分裂選擇,其表型頻率降低,D正確。2.“油菜花開陌野黃,清香撲鼻蜂蝶舞。”菜籽油是主要的食用油之一,秸稈和菜籽餅可作為肥料還田。下列敘述錯誤的是()A.油菜花通過物理、化學信息吸引蜂蝶B.蜜蜂、蝴蝶和油菜之間存在協(xié)同進化C.蜂蝶與油菜的種間關系屬于互利共生D.秸稈和菜籽餅還田后可提高土壤物種豐富度答案C黃色的油菜花吸引蜂蝶屬于物理信息,而釋放的清香氣味為揮發(fā)性化學物質,屬于化學信息,A正確;油菜的花色及釋放的氣味吸引蜂蝶的同時,也有利于油菜的傳粉受精,它們之間存在協(xié)同進化,B正確;互利共生是指兩種生物共同生活在一起,相互依存,彼此有利,兩者分開以后至少一方不能獨立生活,而蜂蝶與油菜并非此關系,C錯誤;秸稈和菜籽餅還田后可被分解者利用,進而提升土壤有機質含量,改良土壤結構,提高土壤分解者類群的數(shù)量,增加物種豐富度,D正確。3.科學理論隨人類認知的深入會不斷被修正和補充,下列敘述錯誤的是()A.新細胞產(chǎn)生方式的發(fā)現(xiàn)是對細胞學說的修正B.自然選擇學說的提出是對共同由來學說的修正C.RNA逆轉錄現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是對中心法則的補充D.具催化功能RNA的發(fā)現(xiàn)是對酶化學本質認識的補充答案B早期的細胞學說認為新細胞是從老細胞中產(chǎn)生的,后來魏爾肖提出的“細胞通過分裂產(chǎn)生新細胞”是對細胞學說的修正,A正確;自然選擇學說和共同由來學說是達爾文生物進化論的兩大學說,兩者不存在修正和補充關系,B錯誤;一些RNA病毒的RNA復制和逆轉錄過程是對克里克提出的中心法則的補充,C正確;早期科學家認為酶是蛋白質,后來切赫和奧爾特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能,這個發(fā)現(xiàn)是對酶化學本質認識的補充,D正確。4.抗蟲作物對害蟲的生存產(chǎn)生壓力,會使害蟲種群抗性基因頻率迅速提高,導致作物的抗蟲效果逐漸減弱。為使轉基因抗蟲棉保持抗蟲效果,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上會采取一系列措施。以下措施不能實現(xiàn)上述目標的是()A.在轉基因抗蟲棉種子中混入少量常規(guī)種子B.大面積種植轉基因抗蟲棉,并施用殺蟲劑C.轉基因抗蟲棉與小面積的常規(guī)棉間隔種植D.轉基因抗蟲棉大田周圍設置常規(guī)棉隔離帶答案B轉基因抗蟲棉與常規(guī)棉混合種植,可改變自然條件對害蟲的選擇作用,可避免害蟲種群抗性基因頻率迅速提高,進而保持轉基因抗蟲棉的抗蟲效果,A、C、D不符合題意;大面積種植轉基因抗蟲棉,并施用殺蟲劑,可使害蟲種群抗性基因頻率提高,導致轉基因抗蟲棉的抗蟲效果減弱,B符合題意。5.現(xiàn)有甲、乙兩種牽牛花,花冠的顏色由基因A、a控制。含A基因的牽?；ㄩ_紫花,不含A基因的牽牛花開白花。甲開白花,釋放的揮發(fā)物質多,主要靠蛾類傳粉;乙開紫花,釋放的揮發(fā)物質少,主要靠蜂類傳粉。若將A基因轉入甲,其花顏色由白變紫,其他性狀不變,但對蛾類的吸引下降,對蜂類的吸引增強。根據(jù)上述材料,下列敘述正確的是()A.甲、乙兩種牽?；▊鞣劾ハx的差異,對維持兩物種生殖隔離具有重要作用B.在蛾類多而蜂類少的環(huán)境下,甲有選擇優(yōu)勢,A基因突變加快C.將A基因引入甲植物種群后,甲植物種群的基因庫未發(fā)生改變D.甲釋放的揮發(fā)物是吸引蛾類傳粉的決定性因素答案A甲、乙兩種牽?；▊鞣劾ハx的差異是不同環(huán)境條件下自然選擇的結果,對維持兩物種生殖隔離具有重要作用,A正確;蛾類多而蜂類少的環(huán)境不影響A基因突變的頻率,B錯誤;種群的基因庫是指一個種群中全部個體所含有的全部基因,A基因的引入會使甲植物種群的基因庫發(fā)生改變,C錯誤;A基因的轉入改變甲花冠的顏色,未改變甲中揮發(fā)物質的釋放量,但引起甲對蛾類的吸引下降,對蜂類的吸引增強,據(jù)此推測花冠顏色是甲吸引蛾類傳粉的決定性因素,D錯誤。6.人與黑猩猩是從大約700萬年前的共同祖先進化而來,兩個物種成體的血紅蛋白均由α和β兩種肽鏈組成,但α鏈的相同位置上有一個氨基酸不同,據(jù)此不能得出()A.這種差異是由基因中堿基替換造成的B.兩者共同祖先的血紅蛋白也有α鏈C.兩者的血紅蛋白都能行使正常的生理功能D.導致差別的變異發(fā)生在黑猩猩這一物種形成的過程中答案D人與黑猩猩成體的血紅蛋白的α鏈的相同位置上有一個氨基酸不同,推測這種差異是由基因中堿基替換造成的,A不符合題意;人與黑猩猩是由共同祖先進化而來的,且兩個物種成體的血紅蛋白均由α和β兩種肽鏈組成,說明兩者共同祖先的血紅蛋白也有α鏈,B不符合題意;兩者的血紅蛋白都存在于紅細胞中,可行使正常的生理功能,如攜帶O2,C不符合題意;導致人與黑猩猩血紅蛋白差別的變異可能發(fā)生在黑猩猩這一物種形成的過程中,也可能發(fā)生在人這一物種形成的過程中,D符合題意。7.白車軸草中有毒物質氫氰酸(HCN)的產(chǎn)生由H、h和D、d兩對等位基因決定,H和D同時存在時,個體產(chǎn)HCN,能抵御草食動物的采食。圖示某地不同區(qū)域白車軸草種群中有毒個體比例,下列分析錯誤的是()A.草食動物是白車軸草種群進化的選擇壓力B.城市化進程會影響白車軸草種群的進化C.與鄉(xiāng)村相比,市中心種群中h的基因頻率更高D.基因重組會影響種群中H、D的基因頻率答案D在草食動物捕食無毒白車軸草的作用下,產(chǎn)HCN的植株會被選擇保留下來,使H、D基因頻率增大,白車軸草種群發(fā)生進化,所以草食動物是白車軸草種群進化的選擇壓力,A正確;通過曲線圖可知,距離市中心越近,產(chǎn)HCN的個體比例越小,種群中h的基因頻率越高,H基因頻率越低,說明城市化進程會影響白車軸草種群的進化,B、C正確;基因重組只是原有基因進行了重新組合,不改變種群的基因頻率,D錯誤。題型04基因頻率和基因型頻率的題型探究1.某二倍體動物種群有100個個體,其常染色體上某基因有A1、A2、A3三個等位基因。對這些個體的基因A1、A2、A3進行PCR擴增,凝膠電泳及統(tǒng)計結果如圖所示。該種群中A3的基因頻率是()A.52%B.27%C.26%D.2%答案B由凝膠電泳及統(tǒng)計結果可知,該二倍體動物種群中有A3A3、A2A2、A1A1、A1A3、A1A2、A2A3六種基因型,其中基因型為A3A3的個體有2個,基因型為A1A3的個體有15個,基因型為A2A3的個體有35個。故A3的基因頻率=(2×2+15×1+35×1)/(100×2)×100%=27%,B正確。2.人的扣手行為屬于常染色體遺傳,右型扣手(A)對左型扣手(a)為顯性。某地區(qū)人群中AA、Aa、aa基因型頻率分別為0.16、0.20、0.64。下列敘述正確的是()A.該群體中兩個左型扣手的人婚配,后代左型扣手的概率為3/50B.該群體中兩個右型扣手的人婚配,后代左型扣手的概率為25/324C.該群體下一代AA基因型頻率為0.16,aa基因型頻率為0.64D.該群體下一代A基因頻率為0.4,a基因頻率為0.6答案B該群體中兩個左型扣手(aa)的人婚配,后代左型扣手的概率為1,A錯誤。該群體中兩個右型扣手的人婚配,只有兩人基因型都為Aa時,后代才會出現(xiàn)左型扣手,右型扣手(AA、Aa)人群中Aa個體的概率為0.20/(0.16+0.20)=5/9,故該群體中兩個右型扣手的人婚配,后代左型扣手的概率為5/9×5/9×1/4=25/324,B正確。該群體中A基因頻率為0.16+1/2×0.20=0.26,a基因頻率為0.64+1/2×0.20=0.74,若群體內個體隨機婚配,則下一代基因頻率不變,子代中AA、aa基因型頻率分別為0.26×0.26×100%≈6.8%、0.74×0.74×100%≈54.8%;若婚配對象不局限于該群體內部,則子代基因頻率及AA、aa的基因型頻率無法計算,C、D錯誤。3.在某生態(tài)系統(tǒng)中引入一定數(shù)量的一種動物,以其中一種植物為食。該植物種群基因型頻率初始狀態(tài)時為0.36AA、0.50Aa和0.14aa。最終穩(wěn)定狀態(tài)時為0.17AA、0.49Aa和0.34aa。下列相關推測合理的是()A.該植物種群中基因型aa個體存活能力很弱,可食程度很高B.隨著動物世代增多,該植物種群基因庫中A基因頻率逐漸增大C.該動物種群密度最終趨于相對穩(wěn)定是由于捕食關系而非種內競爭D.生物群落的負反饋調節(jié)是該生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)能力的基礎答案D由該植物種群初始狀態(tài)時基因型頻率與最終穩(wěn)定狀態(tài)時基因型頻率相比知,aa基因型頻率明顯增大,AA基因型頻率明顯減小,說明基因型aa個體的存活能力更強,基因型AA個體的可食程度比aa個體高,A不合理;初始狀態(tài)時A基因頻率=0.36+0.50×1/2=0.61,最終穩(wěn)定狀態(tài)時A基因頻率=0.17+0.49×1/2=0.415,故隨著動物世代增多,該植物種群基因庫中A基因頻率逐漸降低,B不合理;因種內關系(種內競爭)和種間關系(如捕食、種間競爭等)共同作用,該動物種群密度最終趨于相對穩(wěn)定,C不合理;負反饋調節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在,是生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)能力的基礎,D合理。4.兔的脂肪白色(F)對淡黃色(f)為顯性,由常染色體上一對等位基因控制。某兔群由500只純合白色脂肪兔和1500只淡黃色脂肪兔組成,F、f的基因頻率分別是()A.15%、85%B.25%、75%C.35%、65%D.45%、55%答案B基因頻率是指在一個種群基因庫中,某個基因占全部等位基因數(shù)的比率。該兔群純合白色脂肪兔的基因型為FF,數(shù)目為500;淡黃色脂肪兔的基因型為ff,數(shù)目為1500。F的基因頻率為500×2500×2+1500×2×100%=25%,f的基因頻率為1【歸納總結】1．基因突變對氨基酸序列的影響(1)替換：除非終止密碼子提前或延后出現(xiàn)，否則只改變1個氨基酸或不改變。(2)增添：插入位置前的氨基酸序列不改變，影響插入位置后的氨基酸序列。(3)缺失：缺失位置前的氨基酸序列不改變，影響缺失位置后的氨基酸序列。2．細胞癌變(1)原因：致癌因子(物理因素、化學因素、生物因素等)使原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變。①原癌基因：主要負責調節(jié)細胞周期，是細胞正常的生長和增殖所必需的。②抑癌基因：表達的蛋白質能抑制細胞的生長和增殖，或者促進細胞凋亡。(2)特征：能夠無限增殖；形態(tài)結構發(fā)生顯著變化；細胞膜上的糖蛋白等物質減少，癌細胞間的黏著性顯著降低，容易在體內分散和轉移。3．“三看法”判斷可遺傳變異的類型(1)“一看”基因組成：看染色體上的基因組成是否發(fā)生改變，若發(fā)生改變，則為基因突變。(2)“二看”基因位置：若基因的種類和數(shù)目未變，但染色體上的基因位置改變，則為染色體結構變異中的“易位”或“倒位”或基因重組中的“互換”。(3)“三看”基因數(shù)目：若基因的數(shù)目改變，但基因的種類和位置未變，則為染色體數(shù)目變異；若基因數(shù)目和位置改變，但基因的種類不變，則為染色體結構變異中的“重復”或“缺失”。4．染色體組數(shù)的判定方法(1)染色體組的概念：在大多數(shù)生物的體細胞中，染色體都是兩兩成對的，也就是說含有兩套非同源染色體，其中每套非同源染色體稱為一個染色體組。(2)判定染色體組數(shù)的三種方法：一看細胞內形態(tài)相同的染色體數(shù)，有幾條，就含幾個染色體組；二看生物體的基因型，控制同一性狀的基因出現(xiàn)幾次，就有幾個染色體組；三根據(jù)染色體數(shù)和染色體形態(tài)數(shù)來推算，染色體組數(shù)＝染色體數(shù)/染色體形態(tài)數(shù)。5.生物進化與生物多樣性的關系①協(xié)同進化是指不同物種之間、生物與無機環(huán)境之間在相互影響中不斷進化和發(fā)展。②生物多樣性的形成是協(xié)同進化的結果。生物多樣性的形成經(jīng)歷了漫長的進化歷程。1.(2022浙江6月選考,3,2分)貓叫綜合征是人類第五號染色體短臂上的部分片段丟失所致。這種變異屬于()A.倒位B.缺失C.重復D.易位答案B人類第五號染色體短臂上的部分片段丟失引起的變異屬于染色體結構變異中的缺失,B正確。2.(2021浙江6月選考,6,2分)α珠蛋白與α珠蛋白突變體分別由141個和146個氨基酸組成,其中第1—138個氨基酸完全相同,其余氨基酸不同。該變異是由基因上編碼第139個氨基酸的一個堿基對缺失引起的。該實例不能說明()A.該變異屬于基因突變B.基因能指導蛋白質的合成C.DNA片段的缺失導致變異D.該變異導致終止密碼子后移答案C該變異是由基因上編碼氨基酸的一個堿基對缺失引起的,基因的結構發(fā)生了改變,屬于基因突變,A不符合題意;基因結構發(fā)生改變后,相應的蛋白質也發(fā)生了改變,表明基因能指導蛋白質的合成,B不符合題意;該變異是由基因上的一個堿基對缺失引起的,而DNA中有基因序列和非基因序列,DNA片段的缺失不一定導致變異,C符合題意;該變異導致相應的蛋白質中所含氨基酸由141個變?yōu)?46個,而兩者前138個氨基酸完全相同,且該變異由基因上編碼第139個氨基酸的一個堿基對缺失引起,則該變異導致其轉錄的mRNA上終止密碼子后移,使最終合成的蛋白質多了5個氨基酸,D不符合題意。3.(2021浙江1月選考,4,2分)野生果蠅的復眼由正常眼變成棒眼和超棒眼,是由于某個染色體中發(fā)生了如圖所示變化,a、b、c表示該染色體中的不同片段。棒眼和超棒眼的變異類型屬于染色體畸變中的()A.缺失B.重復C.易位D.倒位答案B由題意和圖示可知,a、b、c表示該染色體中的不同片段,與正常眼果蠅相比,棒眼和超棒眼果蠅的某個染色體中片段b重復出現(xiàn),該變異類型屬于染色體畸變中的重復,B符合題意。4.(2018浙江4月選考,3,2分)將某種海魚的抗凍基因導入西紅柿細胞中,培育成耐低溫的西紅柿新品種。這種導入外源基因的方法屬于()A.雜交育種B.轉基因技術C.單倍體育種D.多倍體育種答案B將某種海魚的抗凍基因導入西紅柿細胞中培育出耐低溫的西紅柿新品種,突破了物種間生殖隔離的障礙,屬于轉基因技術。5.(2023浙江6月選考,3,2分)不同物種體內會存在相同功能的蛋白質,編碼該類蛋白質的DNA序列以大致恒定的速率發(fā)生變異。猩猩、大猩猩、黑猩猩和人體內編碼某種蛋白質的同源DNA序列比對結果如表,表中數(shù)據(jù)表示DNA序列比對堿基相同的百分率。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%下列敘述錯誤的是()A.表中數(shù)據(jù)為生物進化提供了分子水平的證據(jù)B.猩猩出現(xiàn)的時間早于大猩猩、黑猩猩C.人類、黑猩猩、大猩猩和猩猩具有共同的祖先D.黑猩猩和大猩猩的親緣關系比黑猩猩與猩猩的親緣關系遠答案D人類最晚出現(xiàn),根據(jù)表中人類與猩猩、大猩猩、黑猩猩的DNA序列比對結果可知,人類與猩猩的同源DNA序列比對堿基相同的百分率最小,說明二者的親緣關系最遠,也就說明猩猩出現(xiàn)的時間早于大猩猩、黑猩猩,B正確;據(jù)表中數(shù)據(jù)分析,黑猩猩與大猩猩同源DNA序列比對堿基相同的百分率為98.18%,黑猩猩與猩猩同源DNA序列比對堿基相同的百分率為96.58%,說明前者的親緣關系更近,D錯誤。6.(2023浙江6