2025届生物高考 二轮复习 遗传的分子基础、变异与进化 素养整合_诠释应用 课件

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素养1　社会责任——雄性不育与“三系法”和“两系法”杂交水稻
1.雄性不育与“两系法”杂交水稻植物的雄性不育(花粉败育,但雌性器官仍然发育正常)一般分为核不育和质核互作不育两大类。(1)核不育根据核不育的原因又可分为基因控制的核不育和环境诱导的核不育两种。环境诱导的核不育是指花粉是否可育由细胞核基因在特定环境下的表达产物控制。同一植株,在一定条件下花粉可育,在另一特定条件下花粉不育。
(2)“两系法”杂交水稻是最为典型的实例,其育种过程如下图所示。
2.雄性不育与“三系法”杂交水稻(1)质核互作的雄性不育这种类型的雄性不育受到细胞质不育基因和对应的细胞核基因的共同控制,当细胞质不育基因SA存在时,核内必须有相对应的隐性不育基因aa,即个体基因型为SA(aa)时才表现为雄性不育。(2)“三系法”杂交水稻是我国研究应用最早的杂交水稻,由不育系、保持系、恢复系三种水稻培育而成,如下图所示。
不育系A的花粉不育,这种雄性不育性状由细胞质基因cms控制,细胞核含有雄性不育保持基因rf。只有当细胞质和细胞核都只有不育基因(cmsrfrf)时,才表现为雄性不育。保持系B能保持不育系的细胞质雄性不育性,其细胞质基因Cms正常可育,能够自交结实。恢复系R含有恢复雄性可育的核基因Rf,与不育系杂交产生的三系杂交稻正常可育且具有杂种优势,即A×R→F1,因为F1子代的育性、农艺性状等会发生分离,所以F1种植后不再使用,需每年利用不育系育种。
(2024·广东卷)雄性不育对遗传育种有重要价值。为获得以茎的颜色或叶片形状为标记的雄性不育番茄材料,研究者用基因型为AaCcFf的番茄植株自交,所得子代的部分结果见下图。其中,控制紫茎(A)与绿茎(a)、缺刻叶(C)与马铃薯叶(c)的两对基因独立遗传,雄性可育(F)与雄性不育(f)为另一对相对性状,3对性状均为完全显隐性关系。下列分析正确的是(　　)
A.育种实践中缺刻叶可以作为雄性不育材料筛选的标记B.子代的雄性可育株中,缺刻叶与马铃薯叶的比例约为1∶1C.子代中紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株的比例约为3∶1D.出现等量绿茎可育株与紫茎不育株是基因突变的结果答案 C
解析 由绿茎株中绝大多数雄性不育,紫茎株中绝大多数雄性可育,可推测控制绿茎(a)和雄性不育(f)的基因位于一条染色体上,控制紫茎(A)和雄性可育(F)的基因位于一条染色体上,因此,绿茎可以作为雄性不育材料筛选的标记,A项错误。控制缺刻叶(C)、马铃薯叶(c)与控制雄性可育(F)、雄性不育(f)的两对基因位于非同源染色体上,且两对基因独立遗传,由此可知,子代雄性可育株中,缺刻叶与马铃薯叶的比例约为3∶1,B项错误。由基因A和基因F位于一条染色体上,基因a和基因f位于一条染色体上可知,子代中紫茎雄性可育株与绿茎雄性不育株的比例约为3∶1,C项正确。出现等量绿茎可育株与紫茎不育株是减数分裂Ⅰ前期同源染色体上非姐妹染色单体互换的结果,D项错误。
素养2　生命观念——进化与适应观
1.进化与适应观是生物学中的核心概念,它们相互关联,共同描述了生物界的发展和变化。(1)进化是生物多样性的基础,是生物在地球上存在的重要原因。进化理论认为,所有的生物都是从一个共同的祖先进化而来的,通过遗传物质的传递和变异,不断适应环境的变化。进化的过程中,物种会经历自然选择、突变、基因漂变等一系列因素的影响,从而形成了不同的物种和生物群落。(2)适应是进化的结果和表现。适应可以是结构上的改变,也可以是行为上的改变。物种通过适应来提高自身的生存能力和繁殖能力,从而在竞争中获得更多的优势。
(3)适应是一个动态的过程,它与环境的变化密切相关。环境的改变会导致物种的适应性发生变化,只有适应性强的个体才能在新环境中生存下来。适应性的改变可能是渐进的,也可能是突变的。
2.协同进化与生物多样性的形成(1)协同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。其原因是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。(2)协同进化的实例
1.(2024·广东深圳模拟)非洲干旱环境下生长的金合欢,是具有长达10厘米尖刺的高大树种,尖刺减少水分散失的同时又可抵御动物的啃食。长颈鹿有长达45厘米的舌头,柔软细长的舌头加上长长的脖子可以轻松吃到被尖刺覆盖的金合欢嫩叶。下列相关叙述错误的是(　　)A.金合欢的尖刺和长颈鹿的长舌头都是生物适应性的表现B.生物适应性的形成离不开遗传、变异与环境的相互作用C.非洲干旱环境使金合欢出现适应性性状并遗传给后代D.当环境发生改变后,长颈鹿的适应性有可能变得不适应
解析 金合欢的尖刺能减少水分散失,适应非洲干旱环境,同时尖刺的存在也可以抵御动物的啃食,能够让自己生存下来,长颈鹿的长舌头可以轻松吃到金合欢嫩叶,这也是为了生存。二者都是生物适应环境的一种表现,A项正确;适应是环境与生物相互作用、协同进化的结果,适应的形成离不开可遗传的有利变异与环境的定向选择作用,B项正确;尖刺对于金合欢是一种表型,该表型是基因和环境共同作用的结果,非洲干旱环境起到选择作用,拥有尖刺的金合欢能适应非洲干旱环境,C项错误;当环境发生改变后,长颈鹿的适应性有可能变得不适应,D项正确。
2.(2024·山西吕梁二模)紫堇是罂粟科紫堇属的一年生草本植物。绢蝶成虫选择合适的紫堇植株并在其附近产卵,幼虫以紫堇为食。每年5月下旬至6月上旬是绢蝶产卵的高峰期,但这时紫堇并不急于开花,它的外表与当地岩石背景高度一致,以避开绢蝶的搜索。7月中下旬,这种绢蝶的产卵季已过去,紫堇才陆续开出天蓝色的鲜艳花朵,吸引熊蜂等昆虫为其传粉。下列叙述错误的是(　　)A.为了避免绢蝶的捕食,紫堇通过变异让它的外表与当地岩石背景一致B.紫堇群体中出现的可遗传变异和绢蝶的选择作用是紫堇适应环境的必要条件C.紫堇吸引熊蜂等昆虫为其传粉,体现了生物种群的繁衍离不开信息传递D.紫堇和绢蝶的生长特点和习性是二者长期协同进化的结果
解析 变异是不定向的,每年5月下旬至6月上旬是绢蝶产卵的高峰期,但此时紫堇并不急于开花,它的外表与当地岩石背景高度一致,以避开绢蝶的搜索,这是不同物种之间协同进化的结果,A项错误;可遗传变异为自然选择提供原材料,自然选择决定生物进化的方向,因此紫堇群体中出现的可遗传变异和绢蝶的选择作用是紫堇适应环境的必要条件,B项正确;紫堇陆续开出天蓝色的鲜艳花朵,通过物理信息吸引熊蜂等昆虫为其传粉,体现了生物种群的繁衍离不开信息传递,C项正确;生物的适应性特征是不同生物之间、生物与无机环境之间相互选择形成的,因此紫堇和绢蝶的生长特点和习性是二者长期协同进化的结果,D项正确。
素养3　科学思维——基因频率的计算及其在遗传概率计算中的应用
1.利用遗传平衡定律计算基因频率和基因型频率
2.X染色体上基因频率和基因型频率的相关计算(以人类红绿色盲为例,相关基因用B、b表示)(1)男性中相关基因频率和基因型频率的关系
应用:当基因位于X染色体上时,在雄性个体中,某一基因的频率等于该基因型的频率,求出了相关的基因型频率,就等于求出了基因频率。
(2)人群中红绿色盲基因频率的关系人群中红绿色盲基因的频率=男性中红绿色盲基因的频率=女性中红绿色盲基因的频率(3)红绿色盲在男性和女性中发病率的关系
3.自交与自由交配中基因频率的计算
1.(2024·广东卷)EDAR基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关。用M、m分别表示突变前后的EDAR基因,研究发现,m的频率从末次盛冰期后开始明显升高。下列推测合理的是(　　)A.m的出现是自然选择的结果B.m不存在于现代非洲和欧洲人群中C.m的频率升高是末次盛冰期后环境选择的结果D.MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次下降
解析 根据题意可知,EDAR基因中的一个碱基发生替换,M变为m,因此m的出现是基因突变的结果,A项不合理。EDAR基因的一个碱基替换与东亚人有更多汗腺等典型体征有关,因此只能判断m存在于东亚人群中,无法判断m是否存在于现代非洲和欧洲人群中,B项不合理。自然选择导致生物进化,即基因频率发生定向改变。根据题意可知,m的频率升高是末次盛冰期后环境定向选择的结果,C项合理。末次盛冰期后气温逐渐升高,m的频率升高,M的频率降低,因此推测MM、Mm和mm个体的汗腺密度依次上升,而不是依次下降,D项不合理。
2.(2024·湖北卷)某二倍体动物的性别决定方式为ZW型,雌性和雄性个体数的比例为1∶1。该动物种群处于遗传平衡,雌性个体中有1/10患甲病(由Z染色体上h基因决定)。下列叙述正确的是(　　)A.该种群有11%的个体患该病B.该种群h基因的频率是10%C.只考虑该对基因,种群繁殖一代后基因型共有6种D.若某病毒使该种群患甲病雄性个体减少10%,H基因频率不变
解析 性别决定方式为ZW型的生物中,雌性个体的性染色体组成为ZW,雌性个体中有1/10患甲病,且该病由Z染色体上h基因决定,说明h基因的基因频率是10%,B项正确;雄性个体的性染色体组成为ZZ,雄性个体患甲病的概率为1/10×1/10=1/100,该种群患该病个体的比例为1/2×1/10+1/2×1/100=11/200,A项错误;只考虑该对基因,雌性个体的基因型为ZHW、ZhW,雄性个体的基因型为ZHZH、ZHZh、ZhZh,种群繁殖一代后基因型共有5种,C项错误;患甲病雄性个体减少10%,h基因的数量减少,H基因频率增大,D项错误。