2020浙江高考生物二轮讲义：第9讲　变异与进化


第9讲　变异与进化
考点
考试内容
考试要求
基因重组
基因重组
a
基因突变
基因突变
b
染色体畸变
染色体畸变
a
生物育种的原理和方法
1.杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种
a
2.杂交育种和诱变育种在农业生产中的应用
b
3.转基因技术
a
4.生物变异在生产上的应用
c
5.转基因生物和转基因食品的安全性
b
生物进化理论
1.生物多样性和统一性的实例
a
2.进化论对多样性和统一性的解释
b
3.选择是进化的动力
b
4.种群的基因库、基因频率、基因型频率的概念
b
5.基因频率、基因型频率的计算
b
6.影响基因频率变化的因素
a
7.自然选择与生物适应的关系及实例
b
8.异地的和同地的物种形成的过程及实例
a

　生物变异的类型及特点

1．生物变异的种类
(1)不遗传的变异：环境因素引起的变异，不涉及遗传物质的改变，不能进一步遗传给后代。
(2)可遗传的变异：遗传物质改变所引起的变异，变异来源有基因突变、基因重组、染色体畸变。
2．基因突变
(1)基因突变的原因与结果分析

(2)基因突变对蛋白质与性状的影响
①基因突变对蛋白质的影响
碱基对
影响范围
对氨基酸序列的影响
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序列而影响插入位置后的序列
缺失
大
不影响缺失位置前的序列而影响缺失位置后的序列
②基因突变不一定导致生物性状改变的原因
a．突变可能发生在没有遗传效应的DNA片段。
b．基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。
c．基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变。
(3)基因突变对后代性状的影响
①基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中，突变可通过无性生殖传给后代，但不会通过有性生殖传给后代。
②基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中，突变可能通过有性生殖传给后代。
③生殖细胞的突变率一般比体细胞的高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。
④分裂旺盛的细胞的突变率大于停止分裂的细胞，原因是基因突变常发生在间期。
3．基因重组的类型与发生机制





重组
类型
非同源染色体
上非等位基因
间的重组
同源染色体
上非等位基
因间的重组
基因重组
(转基因技术)
发生
机制
同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合
同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换，导致染色单体上的基因重新组合
目的基因经运载体导入受体细胞，导致目的基因与受体细胞中的基因发生重组
图像
示意



特点
①只产生新基因型，并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状(新性状不同于新性状组合)；
②发生于真核生物有性生殖的核基因遗传中(DNA重组技术除外)；
③两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多→后代变异越多
4.图解染色体行为变化及染色体畸变

类型
图示变化过程(A、A′
代表一对同源染色体)
结果
染色体数目改变
单体
(2n－1)

基因
数目
改变
三体
(2n＋1)

染色体结构改变
缺失

基因的
数目排
序改变
重复

易位

倒位

互换重组
染色体结
构不变

基因数
目排序
不变
5.单倍体、二倍体和多倍体的辨析
项目
单倍体
二倍体
多倍体
来源
配子发育
受精卵发育
受精卵发育
染色体
组数
不确定
(一至多个)
两个
三个或三个以上
形成
原因
配子直接发育
受精作用
低温诱导、秋水仙素处理
举例
雄蜂、雄白蚁、玉米、小麦的单倍体等
几乎全部动物和过半数的高等植物
香蕉、马铃薯、普通小麦、无籽西瓜等
6.基因突变、基因重组、染色体变异的比较
项目
基因突变
基因重组
染色体畸变
变异的
本质
基因的分子结构发生改变
原有基因的重新组合
染色体结构或数目发生改变
发生
时间
主要在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
减数第一次分裂前期和后期
有丝分裂、无丝分裂和减数分裂过程中
适用
范围
所有生物
真核生物、有性生殖核基因遗传
真核生物(细胞增殖过程)
产生
结果
产生新的基因
产生新基因型，没产生新基因
未产生新基因，基因数目或顺序发生变化
鉴定
方法
光镜下均无法检出，可根据是否有新性状或新性状组合确定
光镜下可检出

　下图所示为某二倍体生物的正常细胞及几种突变细胞的一对常染色体和性染色体。以下分析不正确的是(　　)

A．图中正常雄性个体产生的雄配子类型有四种
B．突变体Ⅰ的形成可能是由于基因发生了突变
C．突变体Ⅲ中基因A和a的分离符合基因的分离定律
D．突变体Ⅱ所发生的变异能够通过显微镜直接观察到
[解析]　图中正常雄性个体产生的雄配子类型有四种：AX、AY、aX、aY，A正确；与正常细胞相比，突变体Ⅰ中的A基因变成a基因，其成因可能是基因突变，B正确；突变体Ⅲ中的一条2号染色体上的基因A所在的片段移接到Y染色体上，说明发生了染色体结构变异中的易位，导致基因A和a位于一对非同源染色体上，因此它们的分离不符合基因的分离定律，C错误；突变体Ⅱ中的一条2号染色体缺失了一部分，说明发生了染色体结构变异中的缺失，能够通过显微镜直接观察到，D正确。
[答案]　C

1．变异类型与细胞分裂的关系
变异类型
可发生的细胞分裂方式
基因突变
二分裂、无丝分裂、有丝分裂、减数分裂
基因重组
减数分裂
染色体畸变
有丝分裂、减数分裂
2.“三看法”判断可遗传变异的类型

3．显微镜辅助推断法判断可遗传变异的类型
　
[题组突破]
考向一　考查基因突变
1．(2019·高考海南卷)下列有关基因突变的叙述，正确的是(　　)
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现型发生改变
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：选C。高等生物中基因突变可以发生在体细胞或生殖细胞中，A错误。由于密码子的简并性，基因突变不一定引起个体表现型发生改变；显性纯合子中若只有一个基因发生隐性突变，表现型也不发生改变，B错误。环境中的某些物理因素如射线可引起基因突变，C正确。根细胞不是生殖细胞，其基因突变只能通过无性生殖传递，D错误。
2．人类的镰刀形细胞贫血症是由于血红蛋白基因中一个碱基对A—T替换成了T—A，引起血红蛋白结构改变所致。该实例不能说明的是(　　)
A．该变异属于致死突变
B．基因突变是可逆的
C．碱基对替换会导致遗传信息改变
D．基因控制生物性状
答案：B
考向二　考查基因重组
3．下列变异的原理一般认为属于基因重组的是(　　)
A．将转基因鱼的四倍体纯种与正常二倍体杂交，产生转基因三倍体鱼
B．血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病
C．一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子
D．目的基因被误插入受体细胞的基因内部，使受体细胞基因不表达
解析：选C。A为染色体畸变，B为基因突变，D项虽然是基因工程，但因将目的基因误插入受体细胞的基因内部，使受体细胞的基因不表达，就没有实现基因重组。
4．(2019·稽阳联考)下图表示减数分裂过程中的染色体的部分行为变化。下列叙述错误的是(　　)

A．图示的变异类型为基因重组
B．甲图中的姐妹染色单体完成了片段的交换
C．甲图两条染色体的基因组成分别为AABb、aaBb
D．乙图表示产生的重组型配子是aB、Ab
解析：选B。根据试题分析，甲图发生的变异类型为基因重组，A正确；甲图中的非姐妹染色单体发生互换，而不是姐妹染色单体之间发生交换，B错误；甲图发生了同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，互换后两条染色体的基因组成分别为AABb、aaBb，C正确；由题图可知，乙图产生的重组型配子是aB、Ab，D正确。
考向三　考查染色体畸变
5.(2018·浙江11月选考)某种染色体结构变异如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．染色体断片发生了颠倒
B．染色体发生了断裂和重新组合
C．该变异是由染色单体分离异常所致
D．细胞中的遗传物质出现了重复和缺失
解析：选B。由图可知，染色体的片段交换发生在非同源染色体之间，故该变异为染色体结构变异中的易位，故B正确；染色体片段发生了颠倒，指的是倒位，故A错误；染色单体分离异常导致的是染色体数目的变异，故C错误；易位不会导致细胞中的遗传物质出现重复和缺失，故D错误。
6．下列是对图1～8所示的细胞图中各含有几个染色体组的叙述，正确的是(　　)

A．细胞中含有一个染色体组的是图8
B．细胞中含有两个染色体组的是图5、7
C．细胞中含有三个染色体组的是图1、2
D．细胞中含有四个染色体组的是图3、6
解析：选C。图1～8分别含有3、3、2、1、4、4、1、2个染色体组。
　生物变异在生产上的应用

五种育种方法的比较

杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
基因工程育种
原理
基因重组
基因突变
染色体畸变
染色体畸变
基因重组
常用
方式
(1)选育纯种：杂交→自交→选优→自交；
(2)选育杂种：杂交→杂交种
辐射诱变、激光诱变、空间诱变
花药离体培养，然后再使染色体数目加倍
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
转基因(DNA重组)技术将目的基因导入生物体内，培育新品种
育种
程序
甲品种×乙品种
F1
↓⊗
F2
人工选育↓⊗
性状稳定遗
传的新品种




优点
(1)使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上；
(2)操作简便
可以提高变异的频率、加速育种进程且大幅度地改良某些性状
(1)明显缩短育种年限；
(2)所得品种为纯合子
器官巨大，提高产量和营养成分
打破物种界限，定向改变生物的性状
缺点
(1)育种时间长；
(2)不能克服远缘杂交不亲和的障碍
有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性)
技术复杂且需与杂交育种配合
(1)只适用于植物；
(2)发育延迟，结实率低
有可能引发
生态危机
应用
用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦
高产青霉菌
用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉

　如图为水稻的几种不同育种方法示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．通过A、D过程培育新品种的方法叫杂交育种，其特点是把不同亲本的优良性状集中在一起，其原理是基因重组
B．B过程常用的方法是花药离体培养，不能体现植物细胞的全能性
C．C、F过程可用秋水仙素进行处理，原理是抑制着丝粒分裂，使细胞内染色体数目加倍
D．E过程能打破物种的界限，需要的酶是限制酶、DNA聚合酶
[解析]　F过程可用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，其原理是抑制纺锤体的形成；培育新品种的E过程属于基因工程，需要的酶是限制酶和DNA连接酶。
[答案]　A

育种方式的选择
(1)根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法
①集中不同亲本的优良性状：a.一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；b.需要缩短育种年限(快速育种)时，选择单倍体育种。
②培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。
③提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。
④若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。
⑤实现定向改变现有性状——基因工程育种。
⑥若培育的植物的生殖方式为营养繁殖(如马铃薯)，则不需要培育成纯种，只要出现该性状即可。
(2)根据育种流程图来辨别育种方式
①杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。
②诱变育种：涉及诱变因素，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。
③单倍体育种：常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体数目加倍，形成纯合子。
④多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
⑤基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。　
[题组突破]
考向一　考查育种的基本原理
1．(2019·温州模拟)用辐射的方法，使家蚕常染色体上带有卵色基因的片段移接到性染色体上，导致发育成雌蚕与雄蚕的卵颜色有所区别，以便性别筛选。该育种方法属于(　　)
A．杂交育种　　　　　　　 B．诱变育种
C．转基因育种 D．单倍体育种
解析：选B。由题意可知，使家蚕常染色体上带有卵色基因的片段移接到性染色体上，导致发育成雌蚕与雄蚕的卵颜色有所区别，这是通过辐射的方法实现的，该育种方法属于诱变育种，B符合题意。
2．下列关于育种原理或方法的叙述中，正确的是(　　)
A．我国著名育种专家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种，这是利用了自由组合原理
B．英国科学家利用细胞核移植技术克隆出小绵羊，只利用了染色体畸变原理
C．二倍体植株的花药离体培养，并经秋水仙素处理，使之成为纯合子，这体现了基因重组原理
D．乘宇宙飞船上过太空的辣椒种子结出的果实较平常的大一倍以上，这是诱变育种
解析：选D。袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻品种的原理是基因重组。克隆技术培育新品种的原理是细胞核的全能性。二倍体植株的花药离体培养，并经秋水仙素处理，使之成为纯合子，是单倍体育种，原理是染色体畸变。
考向二　考查育种方案的设计
3．西瓜育种流程的某些过程如下图。下列叙述错误的是(　　)

A．过程①所用试剂一般为秋水仙素
B．过程②和③中品种乙授粉的作用相同
C．过程④一般只作为育种的中间环节
D．过程⑤后一般要经过选择、纯合化等手段培育出品种c
解析：选B。过程①表示采用秋水仙素或低温诱导染色体加倍，A正确；过程②表示杂交，过程③表示花粉刺激，B错误；过程④表示花药离体培养，是单倍体育种的中间环节，C正确；过程⑤表示杂交该过程后一般需要进行选择、纯合化等手段获得纯合个体，D正确。
4．研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题：

(1)要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的______物质是否发生了变化。
(2)在选择育种方法时，需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法①，使早熟基因逐渐____________，培育成新品种1。为了加快这一进程，还可以采集变异株的____________进行处理，获得高度纯合的后代，选育成新品种2，这种方法称为____________育种。
(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株，可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式，由此造成不规则的__________，产生染色体数目不等、生活力很低的____________，因而得不到足量的种子。即使得到少量后代，早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下，可考虑选择育种方法③，其不足之处是需要不断制备__________，成本较高。
(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状，但其他性状有差异，这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次____________，产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
解析：(1)生物的可遗传性状是由基因控制的，培育得到的新品种，与原种控制相关性状的遗传物质(基因)可能有所差异，因而可根据变异株中的遗传物质是否发生变化来判断变异株是否具有育种价值。(2)连续自交过程中早熟基因逐渐纯合，培育成新品种1。可先通过花药离体培养，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得高度纯合的后代，这种方法属于单倍体育种。(3)若是染色体组数目改变引起的变异，则在减数分裂过程中同源染色体配对会发生紊乱，不规则的染色体分离导致产生染色体数目不等、生活力低的异常配子，只有极少数配子正常，故只得到极少量的种子。育种方法③需首先经植物组织培养获得柑橘苗，而植物组织培养技术操作复杂，成本较高。(4)育种方法①需连续自交，每次减数分裂时与早熟性状相关的基因和其他性状相关的基因都会发生基因重组，产生多种基因型，经选育只有一部分基因型保留下来。植物组织培养过程中不进行减数分裂，无基因重组发生。
答案：(1)遗传　(2)纯合　花药　单倍体　(3)染色体分离　配子　组培苗　(4)重组
　生物进化理论

1．生物的多样性、统一性和进化
(1)生物体既相似又相异
①生殖隔离：即不同种的个体之间不能互相交配，或者在交配后不能产生有生育能力的后代。
②生物界虽然在类型上具有巨大的多样性，但在模式上具有高度的统一性，表现在生物体、细胞或生物大分子等层次上。
(2)进化论对生物的统一性和多样性的解释
①由于自然选择等因素的作用，生活在不同环境中的同一物种的不同种群，可以发展出多个物种。
②整个生物界有一个共同由来，生物界在不同层次上存在着高度的统一性。
2．进化性变化是怎样发生的
(1)进化性变化得以发生的前提条件：个体间存在可遗传的变异。
(2)选择是进化的动力
①选择的类型
a．人工选择
选择对象
普遍存在的变异个体
选择标准
人们根据自己的需要
选择手段
挑选合乎要求的变异个体，淘汰其他变异个体；经连续数代选择
选择结果
人类所需要的变异被保存下来，微小变异积累成为显著变异，从而培育出新的品种
b.自然选择

②选择的作用：自然选择是进化的一个重要动力和机制。
(3)种群的变异性
在种群中普遍存在可遗传变异是自然选择的前提，也是生物进化的前提。
(4)种群基因频率的平衡和变化
①相关概念
a．基因库：一个生物种群的全部等位基因的总和。
b．基因频率：在一个种群中，某一个等位基因的数目占这个基因可能出现的所有等位基因总数的比例。
c．基因型频率：每种基因型个体数占种群总个体数的比例。
②遗传平衡定律(哈迪—温伯格平衡定律)
a．内容：在一个大的随机交配的种群里，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择的情况下，世代相传不发生变化。
b．影响遗传平衡的因素：主要有突变、基因迁移、遗传漂变非随机交配、自然选择。
(5)自然选择导致适应
①适应：生命的结构及功能、行为、生活方式有助于该生物在一定环境条件下生存和延续，它是生物特有的一种现象。
②自然选择导致生物进化性变化。
(6)异地的和同地的物种形成
①异地的物种形成
种群两个种群遗传组成出现差异新物种。
②同地的物种形成
如：二倍体植物二倍体配子四倍体(新物种)。
3．物种形成中突变和基因重组、自然选择和隔离三个环节的关系如图：

4．进化和物种形成的判断方法
(1)进化取决于种群基因频率是否发生改变。只要种群基因频率发生改变，生物就一定发生了进化。
(2)物种形成取决于是否形成生殖隔离。
①进化是量变，进化不一定形成新物种。
②物种形成是质变，新物种形成一定发生了进化。

　研究小组对某公园的金鱼草种群进行调查及基因鉴定，得知红花(CC)金鱼草35株、粉红花(Cc)40株、白花(cc)25株。下列叙述正确的是(　　)
A．金鱼草种群中全部C和c的总和构成其基因库
B．不同花色数量的差异是由适应环境的变异造成的
C．基因重组产生的粉红花为自然选择提供选择材料
D．种群中C的基因频率为55%，Cc的基因型频率为40%
[解析]　一个生物种群中的全部等位基因的总和构成其基因库，一对等位基因的总和只是其基因库的一部分，故A错误。在自然界中，不同花色数量的差异是由自然选择造成的，故B错误；基因重组属于可遗传变异，为自然选择提供选择材料，但粉红花不是基因重组产生的，故C错误。C的基因频率＝×100%＝55%，Cc的基因型频率＝×100%＝40%，故D正确。
[答案]　D

(1)位于常染色体上的基因频率计算
①已知各基因型个体的数量，求基因频率：此类题型可用定义公式计算，即某基因的频率＝[(该基因纯合子个体数×2＋杂合子个体数)÷(总个体数×2)]×100%。
②已知基因型频率，求基因频率：此类题型可以将百分号去掉，按定义公式计算或直接用“某基因的基因频率＝该基因纯合子的百分比＋杂合子百分比的1/2”来代替。如基因A的频率＝AA的频率＋1/2Aa的频率，基因a的频率＝1－基因A的频率。
(2)运用哈代—温伯格平衡，由基因频率计算基因型频率
①内容：在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因只有一对(Aa)时，设p代表A基因的频率，q代表a基因的频率，则：(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2＝1。其中p2是AA(纯合子)的基因型频率，2pq是Aa(杂合子)的基因型频率，q2是aa(纯合子)的基因型频率。
②适用条件：在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡的。这5个条件是：种群足够大；种群中个体间的交配是随机的；没有突变的发生；没有新基因的加入；没有自然选择。
(3)伴性遗传中的遗传平衡定律
当等位基因只有两个且位于X染色体上时(A、a)，设p表示XA的基因频率，q表示Xa的基因频率，则：
①雌性中平衡的基因型频率：p2＋2pq＋q2＝1。基因型XAXA的频率＝p2；基因型XAXa的频率＝2pq；基因型XaXa的频率＝q2。
②雄性中平衡的基因型频率：p＋q＝1。基因型XAY的频率＝p；基因型XaY的频率＝q。
(4)位于X与Y染色体非同源区段上基因频率的计算
①已知各基因型个体的数量，求基因频率：此类题型可用定义公式计算。一定注意：Y染色体上不含与X染色体上相对应的等位基因，因此只能计算X染色体上的基因总数，绝不能将Y染色体计算在基因总数内。如求Xb的基因频率，可按如下公式求解：Xb的基因频率＝[Xb的基因数/(2×女性个体数＋1×男性个体数)]×100%。
②已知各种基因型频率，求基因频率：此类题型可以将百分号去掉，当作个体数，按定义公式计算，但不能用“该基因纯合子的百分比＋杂合子百分比的1/2”来代替。　
[题组突破]
考向一　生物进化的实质和物种形成的过程
1．(2019·绍兴模拟)某研究者对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验，结果显示70%的致病菌具有耐药性。这些细菌产生耐药性的原因是(　　)
A．细菌由于基因突变，形成了多种变异类型
B．新生儿接触了抗生素，使致病菌向耐药性方向突变
C．孕妇食用了残留抗生素的食品，导致其体内大多数细菌突变
D．新生儿出生时没有及时接种疫苗，导致耐药菌形成
解析：选A。细菌由于基因突变，形成了多种变异类型，A正确；突变是多方向的，不可能只使致病菌向耐药性方向突变，B错误；突变先于选择，孕妇食用了残留抗生素的食品，会起到选择作用，C错误；接种疫苗是预防病原体感染的，与耐药菌的形成无关，D错误。
2．下图中A、B、C表示环境条件差异较大、存在地理障碍的三个地区。A地区某种群部分个体迁移至B、C地区(t1、t2表示不同的时期)，经长期进化逐渐形成两个新物种乙、丙。下列叙述正确的是(　　)

A．图示两个新物种的形成方式是同地的物种形成
B．自然界中新物种的形成都必须经过地理障碍这一条件
C．t1时，B、C两地区的种群在遗传上的差异不可能是遗传漂变造成的
D．通过这种方式形成的乙、丙是能适应各自环境的新物种
解析：选D。两个新物种乙、丙的形成方式是异地的物种形成；自然界中新物种的形成除了异地的物种形成，还有同地的物种形成，而同地的物种形成不需要地理障碍这一条件；一个初始种群，因环境隔离因素分隔成两个种群时，可能会发生遗传漂变而导致种群的基因组成差异；乙、丙新物种的形成方式是通过长期的地理障碍而达到生殖隔离的异地物种形成，这种方式下形成的新物种都是能适应各自环境的，而同地的物种形成可在一次有性生殖中形成，可能不能适应环境。
考向二　基因频率和基因型频率的计算
3．某动物种群中，AA、Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%和25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配，理论上，下一代中AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为(　　)
A．3∶3∶1　　　　　　　　 B．4∶4∶1
C．1∶2∶0 D．1∶2∶1
解析：选B。该种群中具有繁殖能力的AA和Aa分别占1/3、2/3，故A、a基因频率分别为2/3、1/3，随机交配产生的子代中AA、Aa和aa分别占(2/3)×(2/3)＝4/9、(2/3)×(1/3)×2＝4/9、(1/3)×(1/3)＝1/9，B正确。
4．某自由交配的种群在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时间段都经历多次繁殖过程，定期随机抽取100个个体，测得基因型为AA、aa的个体数量变化曲线如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

A．在Ⅰ段内A的基因频率是40%
B．A基因突变为a基因导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变
C．在Ⅱ、Ⅲ段，AA个体比aa个体的适应能力弱
D．Aa个体在Ⅰ、Ⅲ段数量均为40，说明种群没有发生进化
解析：选C。Ⅰ段AA个体为40个，aa个体为20个，Aa个体为40个，故A的基因频率＝40%＋40%×1/2＝60%，A错误；导致基因型频率在Ⅱ段发生剧变的原因是自然选择，即环境对不同表现型的个体的选择作用，而不是基因突变，B错误；在Ⅱ、Ⅲ段，AA的基因型频率下降，说明AA个体比aa个体的适应能力弱，所以在自然选择的作用下，AA个体逐渐被淘汰，C正确；生物进化的实质是种群基因频率的改变，在Ⅰ、Ⅲ段，A和a的基因频率发生了改变，说明种群发生了进化，D错误。
课后作业
一、选择题
1．(2019·浙江6月学考)同一玉米棒上存在多种颜色玉米粒的现象称为“斑驳”。科学家在研究“斑驳”的成因时，发现某些染色体片段可以在非同源染色体间跳跃。这种染色体结构变异属于(　　)
A．缺失　　　　　　　　　 B．重复
C．倒位 D．易位
解析：选D。非同源染色体间发生片段交换，属于染色体结构变异中的易位，D正确。
2．(2019·绍兴模拟)下列过程涉及基因突变的是(　　)
A．经紫外线照射后，获得青霉素产量更高的青霉菌菌株
B．通过诱导产生染色体组数增加的番茄，维生素C含量增加一倍
C．将抗冻基因导入西红柿，使西红柿在冬天也能长期保存
D．人类5号染色体部分缺失后，引起猫叫综合征
解析：选A。紫外线照射能使青霉菌的基因突变频率增加，可获得青霉素产量更高的青霉菌菌株；诱导番茄的染色体组数增加，使其维生素C含量增加一倍，其原理是染色体数目变异；将抗冻基因导入西红柿，使西红柿在冬天也能长期保存，其原理是基因重组；人类5号染色体部分缺失引起猫叫综合征的原理是染色体结构变异。A符合题意。
3．(2018·浙江6月学考)育种工作者利用某二倍体作物进行单倍体育种。下列叙述错误的是(　　)
A．单倍体育种的最终目的是获得单倍体植株
B．单倍体育种能排除显隐性的干扰，提高效率
C．花药离体培养是获得单倍体植株的有效方法
D．用秋水仙素处理单倍体幼苗后可获得纯合植株
答案：A
4．下列关于生物变异的叙述，正确的是(　　)
A．基因突变指DNA分子中发生的碱基对的替换、增添和缺失，而引起的DNA结构改变
B．基因型为Aa的植物连续自交F2基因型比例为3∶2∶3，这是由基因重组造成的
C．不能通过有性生殖遗传给后代的变异，也可能属于可遗传变异，如三倍体无子西瓜就属于可遗传变异
D．基因重组包含非同源染色体上的非等位基因自由组合和非同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换
解析：选C。具有遗传效应的DNA片段中发生的碱基对的替换、增添和缺失才是基因突变，A错误；基因型为Aa的植物连续自交，得到的F2基因型比例为3∶2∶3，这是基因分离导致的结果，不是基因重组，B错误；遗传物质发生了改变而引起的变异都属于可遗传的变异，不一定能通过有性生殖遗传给后代，C正确；交叉互换发生在同源染色体的非姐妹染色单体间，不是发生在非同源染色体的非姐妹染色单体间，D错误。
5．(2019·嘉兴模拟)大麦是闭花授粉的植物，其杂种产量较高、品质好、耐病性高。育种工作者培育出某个三体新品种，通过该三体自交产生F1，以配制杂种和保留雄性不育系。雄性可育基因为Ms、雄性不育基因为ms、种皮茶褐色基因为R、种皮黄色基因为r。较短的染色体不能正常配对，在分裂过程中随机移向细胞一极，含有较短染色体的雄配子不能授粉。下列叙述错误的是(　　)
A．该三体大麦自交时只会形成1种可育雄配子
B．该三体大麦自交后代F1会出现性状分离的现象
C．区分F1是否为三体的最简便方法是观察其染色体核型
D．在育种时选F1中的种皮黄色植株作母本可方便获得杂种
解析：选C。由题意可知，该三体大麦自交时只会形成1种可育雄配子msr；该三体大麦自交，产生的雌配子有2种，即基因型为msr、MsmsRr，产生的雄配子只有1种，基因型为msr，后代F1的基因型和表现型：MsmsmsRrr为种皮茶褐色雄性可育、基因型为msmsrr为种皮黄色雄性不育，出现性状分离现象；综上分析可知，区分该F1是否为三体的最简便方法是通过观察种皮颜色，三体的种皮颜色为茶褐色；F1中的种皮黄色植株基因型为msmsrr，表现为雄性不育，作母本可方便获得杂种。
6．(2019·金丽衢十二校联考)红色(RR)紫茉莉植株与白色(rr)紫茉莉植株杂交产生的F1 全为粉红色，因为环境温度的骤降，其中有一F1植株自交得到的F2中出现了粉红色植株且其所占比例为17/18(杂合子花色性状均表现为粉红色)。据此可判断该F1植株变异的来源最可能是(　　)
A．基因突变 B．基因重组
C．染色体结构变异 D．染色体数目变异
解析：选D。由题可知，红色(RR)紫茉莉植株与白色(rr)紫茉莉植株杂交产生F1的基因型为Rr，表现为粉红色。若环境温度的骤降使得某一植株发生变异，其自交得到的F2中出现了粉红色植株且其所占比例为17/18，则可能是由环境温度的骤降使得F1植株的基因型变为RRrr，其产生的配子类型及比例为RR∶Rr∶rr＝1∶4∶1，其自交子代中纯合子的概率为(1/6)×(1/6)＋(1/6)×(1/6)＝1/18，杂合子的概率为1－(1/18)＝17/18(粉红色植株)，因此该F1植株变异的来源最可能是染色体数目变异，D符合题意。
7．玉米籽粒黄色基因T与白色基因t是位于9号染色体上的一对等位基因，已知无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有基因型为Tt的黄色籽粒植株A，其细胞中9号染色体如图1所示。以植株A为父本，正常的白色籽粒植株为母本进行杂交，产生的F1中发现了一株黄色籽粒植株B，其9号染色体及基因组成如图2。该植株出现的原因是(　　)

A．母本减数分裂过程中姐妹染色单体分离后移向同一极
B．父本减数分裂过程中姐妹染色单体分离后移向同一极
C．母本减数分裂过程中同源染色体未分离
D．父本减数分裂过程中同源染色体未分离
解析：选D。由图2可知，子代植株B中含有的基因T位于异常染色体上，因此，父本提供了含有异常染色体的配子。又因无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用，所以含有异常染色体的雄配子同时要含有正常的9号染色体，因此植株B出现的原因为父本在减数分裂过程中同源染色体未分离。
8．(2018·浙江11月选考)人体中的每一块骨骼，在大猩猩、黑猩猩和长臂猿体中都有，只是大小比例有所不同。造成生物结构统一性的主要原因是(　　)
A．共同祖先遗传 B．环境变化
C．长期人工选择 D．生物变异
答案：A
9．下图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法正确的是(　　)

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，后代基因型分离比为1∶5∶5∶1
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：选C。由于题干信息没有说明图示细胞是正常体细胞还是处于某个分裂期的细胞，甚至是某个配子细胞，所以不能完全根据细胞中基因组成确定该细胞发育成几倍体。③可能发育成三倍体，也可能发育成单倍体，但都不能结出籽粒，A错误；④只含一个染色体组，只能发育成单倍体，通常高度不育，没有籽粒，B错误；①细胞含4个染色体组，②细胞含2个染色体组，二者培育的植株杂交，前者产生的配子及其比例为AA∶aa∶Aa＝1∶1∶4，后者产生的配子为A∶a＝1∶1，所以杂交后代基因型分离比为AAA∶AAa∶Aaa∶aaa＝1∶5∶5∶1，C正确；根据前面分析，①②③细胞所代表的个体可能是四倍体、二倍体、三倍体，④细胞只能代表单倍体，D错误。
10．野生猕猴桃是一种多年生富含维生素C的二倍体(2n＝58)小野果。如图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程，以下分析正确的是(　　)

A．该培育过程中不可使用花药离体培养
B．③⑦过程必须使用秋水仙素
C．图中AAA个体的亲本不是同一物种
D．⑥过程得到的个体是四倍体
解析：选C。据图可知，aa变为Aa，发生了基因突变，因此对应的育种方式为诱变育种；Aa变成AAaa，表明染色体数目加倍，对应的育种方式是多倍体育种；⑥过程是将另一种生物的基因B导入基因型为AAA的个体中，属于基因工程育种。图中②过程可使用花药离体培养技术和秋水仙素处理的方法获得，A错误。③⑦过程也可以利用低温诱导使染色体数目加倍，B错误。⑤过程产生的三倍体(AAA)高度不育，说明两亲本具有生殖隔离，是不同的物种，C正确。⑥过程属于基因工程育种，实质是基因重组，染色体组数保持不变，D错误。
11．(2018·浙江4月选考)下列关于自然选择的叙述，错误的是(　　)
A．自然选择是生物进化的重要动力
B．自然选择加速了种群生殖隔离的进程
C．自然选择获得的性状都可以通过遗传进行积累
D．自然选择作用于对个体存活和繁殖有影响的变异性状
答案：C
12．如图是某物种迁入新环境后一对等位基因的基因频率变化情况，分析这些数据能得出的结论是(　　)

A．1950～1980年间该种群始终没有发生进化
B．1990年该生物已经进化成了两个物种
C．1960年该种群Aa基因型的频率为48%
D．变异的有利还是有害取决于生物生存的环境
解析：选C。生物进化的实质是种群基因频率发生改变。由图可知，1950～1980年间该种群A和a的基因频率不断在发生变化，说明该种群发生了进化，A项错误；物种形成的标志是生殖隔离，图示不能说明该生物不同种群间产生了生殖隔离，B项错误；由图可知，1960年A的基因频率是0.4，a的基因频率为1－0.4＝0.6，则1960年该种群Aa基因型的频率为2×0.4×0.6×100%＝48%，C项正确；图示的自变量是时间，因变量是基因频率的变化，图示信息不能得出变异的有利还是有害取决于生物生存的环境，D项错误。
二、非选择题
13．果蝇属于XY型性别决定的生物，Y染色体决定雄性，X染色体是雌性的决定者。正常情况下基因型为XX的个体表现为雌性，基因型为XY的个体表现为雄性。如表所示是几种性染色体异常的果蝇情况：

性染色体异常类型
XO
XXY
XXX、OY、YY
XYY
果蝇情况
不育雄蝇
可育
雌蝇
死亡
可育
雄蝇
(1)雄果蝇在减数第二次分裂后期的细胞中染色体组数是________，含有Y染色体数为________。
(2)科学家在研究果蝇X染色体上基因D(灰体)与d(黄体)时，用黄色三体雌性与正常灰体雄果蝇杂交，后代只出现黄体雌果蝇与灰体雄果蝇两种。据此分析推断亲代雌果蝇产生配子的基因型为________，说明________染色体未分离。
(3)已知控制果蝇常翅(B)和残翅(b)的基因位于常染色体上。一对果蝇均为Bb，雌果蝇的一条X染色体上又人为地增加了残翅基因b(不影响正常的减数分裂)，则杂交后代中残翅出现的概率为________。
解析：(1)雄果蝇是二倍体生物，减数第二次分裂后期出现着丝粒分裂，细胞中染色体组数为2，此时含有的Y染色体数可能为0或2。(2)由题干信息可知，亲代果蝇的基因型分别为XdXdY、XDY，子代中黄体雌果蝇与灰体雄果蝇基因型分别为XdXdY、XDY。据此分析可知亲代黄体雌果蝇(XdXdY)只产生XdXd、Y两种配子，说明X染色体未分离。(3)根据题干信息可知，亲代的基因型可表示为BbXbX、BbXY，后代残翅果蝇的基因型有bbXX、bbXY、bbXbX与bbXbY，占的比例为1/4。
答案：(1)2　0或2　(2)XdXd、Y　X　(3)1/4
14．为提高小麦的抗旱性，有人将大麦的抗旱基因(HVA)导入小麦，筛选出HVA基因成功整合到染色体上的高抗旱性T0植株(假定HVA基因都能正常表达)。
(1)某T0植株体细胞含一个HVA基因。让该植株自交，在所得种子中，种皮含HVA基因的种子所占比例为________，胚含HVA基因的种子所占比例为________。
(2)某些T0植株体细胞含两个HVA基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型(黑点表示HVA基因的整合位点)。

①将T0植株与非转基因小麦杂交：若子代高抗旱性植株所占比例为50%，则两个HVA基因的整合位点属于图________类型；若子代高抗旱性植株所占的比例为100%，则两个HVA基因的整合位点属于图________类型。
②让图丙所示类型的T0植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例为________。
解析：(1)体细胞中含有一个HVA基因的植株，其产生的配子中有一半含有该基因；种皮的基因型与其母本完全相同；胚是由受精卵发育而来，综合分析，得出答案。(2)从图示看，图甲类型有一对同源染色体分别含有一个HVA基因，其产生的配子全部含有HVA基因；图乙类型只有一条染色体上含有HVA基因，其配子只有一半含有该基因；图丙类型有两条非同源染色体分别含有该基因，其配子有3/4含有该基因。再根据题干要求，得出答案。
答案：(1)100%　75%
(2)①乙　甲　②15/16
15．如表是某条大河两岸物种演化的模型：

表中上为河东，下为河西，甲、乙、丙、丁为四个物种及其演化关系。请回答问题：
(1)由甲物种进化为乙、丙两个物种的两个外部条件是________________和________________。
(2)河东的乙物种迁回河西后，不与丙物种进化为同一物种的内部条件是________________不同，外部条件是________________。
(3)假如游回河西的乙物种进化为丁物种。请问你判断丁物种是不同于乙物种的新品种的依据和方法是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：用现代生物进化理论分析物种形成的原因。同一自然区域内的甲物种，由于大河的阻隔，有的生活在河西，有的生活在河东，因河东、河西的环境条件不同，使得同一物种的两个种群的基因频率发生不同的定向改变。由于地理隔离，在河东生活的种群不能与在河西生活的种群自由交配，使不同的种群的基因库各不相同，并逐渐出现生殖隔离，经过长期的自然选择，原属于同一个物种的生物就进化成了两个不同的物种。因此，当乙物种游回河西后，不会再和丙物种共同进化为相同的新物种，而是各自独立进化。假如游回河西的乙物种进化为丁物种，丁物种是否是不同于乙物种的新品种，要看乙物种和丁物种之间是否已经形成生殖隔离，即看丁物种能不能与乙物种自由交配，并产生可育后代。
答案：(1)自然选择　地理隔离　(2)种群的基因频率(或种群的基因库)　生殖隔离　(3)依据：不同物种间存在生殖隔离。方法：观察两个物种的生物是否能自由交配，并产生可育后代