1、专题三 生物的变异、育种与进化考纲要求 1.基因重组及其意义()。2.基因突变的特征和原因()。3.染色体结构变异和数目变异()。4.生物变异在育种上的应用()。5.转基因食品的安全()。6.现代生物进化理论的主要内容()。7.生物进化与生物多样性的形成()。外界环境条件 普遍性、低频性、不定向 性、随机性 产生新的基因 减的四分体时期和后期 新基因型 缺失、易位、倒位、重复 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组 种群 自然选择 隔离 生物多样性 考点一 三种可遗传变异及其比较 1.(2015课标卷，6)下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是()A.该病是由于特定的染色体片段缺
2、失造成的 B.该病是由于特定染色体的数目增加造成的 C.该病是由于染色体组数目成倍增加造成的 D.该病是由于染色体中增加某一片段引起的 解析 人类猫叫综合征是人的5号染色体部分缺失引起的，A正确，B、C、D错误。A 2.(2016全国课标卷，32)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：(1)基因突变和染色体变异所涉及到的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者 。(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以 为单位的变异。(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA
3、和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子 代中能观察到该显性突变的性状；最早在子 代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子 代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子 代中能分离得到隐性突变纯合体。解析(1)基因突变是指DNA分子中发生的碱基替换、增添或缺失，而染色体变异往往会改变基因的数目和排列顺序，所以与基因突变相比，后者所涉及的碱基对数目会更多。(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以个别染色体为单位的变异。(3)AA植株发生隐性突变后基因型变为Aa，而aa植株发生显性突变后基因型也可变为Aa，该种植物自花受粉，所以不
4、论是显性突变还是隐性突变，子一代为Aa时在子二代中的基因型都有AA、Aa和aa三种，故最早可在子一代观察到该显性突变的性状(A_)；最早在子二代中观察到该隐性突变的性状(aa)；显性纯合子和隐性纯合子均出现于子二代，且隐性纯合子一旦出现，即可确认为纯合，从而可直接分离出来，而显性纯合子的分离，却需再令其自交一代至子三代，若不发生性状分离方可认定为纯合子，进而分离出来。答案(1)少(2)染色体(3)一 二 三 二 3.(2014全国课标，32)现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种。已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答
5、下列问题。(1)在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有 优良性状的新品种。(2)杂交育种前，为了确定F2代的种植规模，需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是_。(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验，请简要写出该测交实验的过程。_。解析(1)杂交育种的目的是获得集多种优良性状于一身的纯合新品种，从题意知，抗病与矮秆(抗倒伏)为优良性状。(2)孟德尔遗传定律研究的是真核生物细胞核基因的遗传特点。两对基
6、因分别位于两对同源染色体上，才遵循基因的自由组合定律。(3)先由纯合的抗病高秆和感病矮秆杂交得到抗病高秆的杂合子，再与感病矮秆(隐性纯合子)杂交，如果后代出现抗病高秆感病高秆抗病矮秆感病矮秆1111的性状分离比，则可说明这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。答案(1)抗病矮秆(2)高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；控制这两对相对性状的基因位于非同源染色体上(3)将纯合抗病高秆与感病矮秆植株杂交，产生F1，让F1与感病矮秆植株杂交 高考多以选择题形式直接考查三种可遗传变异的特点，以非选择题形式考查三类变异的产生原因、特点及相关实验分析。近几年课标卷对确认基因突变类型的遗
7、传实验考查频度较高。1.突破生物变异的4大问题(1)关于“互换”问题 同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，属于基因重组参与互换的基因为“”；非同源染色体之间的互换，属于染色体结构变异中的易位参与互换的基因为“”。等位基因 非等位基因 比较 易位 交叉互换 交换对象 非同源染色体，非等位基因 同源染色体，等位基因 图示 (2)关于“缺失”问题 DNA分子上若干“基因”的缺失属于；基因内部若干“碱基对”的缺失，属于。(3)涉及基因“质”与“量”的变化 基因突变改变基因的质(基因结构改变，成为新基因)，不改变基因的量。基因重组不改变基因的质，也不改变基因的量，但改变基因间组合搭配方式，即改变(注：
8、转基因技术可改变基因的量)。染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的。染色体变异 基因突变 基因型 排列顺序(4)关于变异的“水平”问题 基因突变和基因重组是分子水平的变异，在光学显微镜下；染色体变异是细胞水平的变异，在光学显微镜下。观察不到 可以观察到 2.育种方案的选择(1)欲获得从未有过的性状育种，如对不抗旱的玉米诱变处理获得抗旱品种。(2)欲将分散于不同品系的性状集中在一起(优势组合)育种(3)欲增大原品种效应(如增加产量、增加营养物质含量等)_育种(4)欲缩短获得“纯合子”时间_育种(常针对优良性状受显性基因控制者)诱变 杂交 多倍体 单倍体(1)用紫外线等处理青霉菌选
9、育高产青霉素菌株与用甲基绿和吡罗红对细胞染色，观察核酸分布所用核心技术相同(2016课标，2C)()(2)XYY个体的形成及三倍体无子西瓜植株的高度不育均与减数分裂中同源染色体的联会行为有关(2013安徽，4改编)()(3)DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变(2011江苏，22A)()(4)A基因突变为a基因，a基因还可能再突变为A基因(2011上海，8A)()(5)染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化(2011海南，19C)()(6)在有丝分裂和减数分裂过程中，非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异(2011江苏，22C)()答案(1)(2)(3)(4
10、)(5)(6)提示(1)前者应用人工诱变技术，后者应用有机物与特定鉴定剂发生特定颜色反应的原理。(2)XYY个体的形成原因是父方减后期两条Y染色体移至一极所致，与联会无关。(5)染色体片段缺失或重复都改变基因数目，重复不改变基因种类。【典例】如图所示为果蝇的染色体组成，其中甲、乙所示分别是两种果蝇的一个染色体组，丙所示是果蝇的X染色体及其部分基因，下列叙述正确的是()变异类型及其特点 A.甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常 B.甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同 C.丙中过程，可能是发生在X和Y的非姐妹染色单体之间的易位 D.丙中所示变异可为生物进化提供原材料 慧眼识图 答案 D【对点小练】
11、1.(2016江苏卷，14)如图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是()A.个体甲的变异对表型无影响 B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常 C.个体甲自交的后代，性状分离比为31 D.个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常 解析 个体甲的变异属于基因“e”所在片段缺失，影响表现型，A错误；个体乙发生的变异是倒位，减数分裂形成的四分体异常，呈“倒位环”，B正确；含缺失染色体的配子一般是败育的，故其后代一般不会发生典型的性状分离比，C错误；个体乙染色体没有基因缺失，但发生倒位，表型异常，D错误。答案 B 2.(2016郑州质检)下图分别表示不同的变异类
12、型，基因a、a仅有图所示片段的差异。相关叙述正确的是()A.图中4种变异中能够遗传的变异是 B.中的变异属于染色体结构变异中的缺失 C.中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复 D.都表示同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换，发生在减数第一次分裂的前期 解析 图示依次为基因重组、易位、基因突变及染色体变异中的缺失或重复，它们均属可遗传变异；过程发生于减前期，但过程未必发生于此时期，故只有C选项正确。答案 C 1.易位交叉互换 2.交叉互换基因重组(1)易位：发生在非同源染色体之间，属于染色体结构变异。(2)交叉互换：发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，属于基因重组。交换的是非姐妹染色单体上的
13、“等位基因”，重组的是交换后染色单体上的“非等位基因”。3.关注2个“只能发生”(1)原核生物不能发生基因重组和染色体变异，只能发生基因突变。(2)基因重组只能发生于“有性生殖”产生配子的过程中，无性生殖的生物不发生，有性生殖体细胞增殖时也不发生。1.(2014江苏卷，13)下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是()变异原理在育种实践中的应用 出发菌株X射线处理 挑取200个单细胞菌株初筛 选出 50 株复筛 选出 5 株X射线处理 多轮重复筛选A通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株 BX射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异 C上图筛选高产菌株的过程是定向选择过
14、程 D每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高 解析 基因突变是不定向的，该过程获得的高产菌株其它性状不一定符合生产的要求，A正确；X射线处理可使细胞发生突变，即基因突变或染色体变异，B正确；上图筛选高产菌株的过程是定向选择符合人特定要求菌株的过程，C正确；相同的射线处理，每轮诱变相关基因的突变率不会明显提高，D错误。答案 D 2.假设a、B为玉米的优良基因，现有AABB、aabb两个品种，控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，实验小组用不同方法进行了实验（如图）。（1）过程的育种方法是 ，其原理是 ，最大的优点是能_。（2）过程的育种方法是 ，其原理是基因重组，基 因 型 为 aaB_ 的
15、 类 型 经 后 子 代 中 aaBB 所 占 比 例是 。（3）过程的育种方法是 ，过程使用的试剂是 ，它可作用于正在分裂的细胞，抑制纺锤体的形成。（4）过程的育种方法是 ，其原理是染色体变异，最大的优点是 。答案（1）诱变育种 基因突变 提高突变率，在短时间内获得更多的优良变异类型。（2）杂交育种（3）多倍体育种 秋水仙素（4）单倍体育种 明显缩短育种年限 应特别关注“最简便”、“最准确”、“最快”、“产生新基因、新性状或新的性状组合”等育种要求（1）最简便侧重于技术操作，杂交育种操作最简便。（2）最快侧重于育种时间，单倍体育种所需时间明显缩短。（3）最准确侧重于目标精准度，基因工程技术可
16、“定向”改变生物性状。（4）产生新基因（或新性状）侧重于“新”，即原本无该性状，诱变育种可产生新基因，进而出现新性状（注：杂交育种可实现性状重新组合，并未产生新基因，也未产生新性状，如黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，产生黄色皱粒组合，这里的黄色与皱粒性状原来就有，只是原来未组合而已）。考点二 生物的进化 1.(2016全国课标卷，6)理论上，下列关于人类单基因遗传病的叙述，正确的是（）A.常染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 B.常染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 C.X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 D.X染色体隐
17、性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率 解析 根据哈代温伯格定律，满足一定条件的种群中，等位基因只有一对（Aa）时，设基因A的频率为p，基因a的频率为q，则基因频率pq1，AA、Aa、aa的基因型频率分别为p2、2pq、q2。基因频率和基因型频率关系满足（pq）2p22pqq2，若致病基因位于常染色体上，发病率与性别无关。发病率应为基因频率的平方（即q2），A错误；常染色体上显性遗传病的发病率应为AA和Aa的基因型频率之和，即p22pq，B错误；若致病基因位于X染色体上，发病率与性别有关，女性的发病率计算方法与致病基因位于常染色体上的情况相同，女性的发病率为p22pq，C错误；因男
18、性只有一条X染色体，故男性的发病率即为致病基因的基因频率，D正确。答案 D 2.（2015课标卷，32）假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题：（1）若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中A基因频率a基因频率为 。理论上，该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为 ，A的基因频率为 。（2）若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为21，则对该结果最合理的解释是 。根据这一解释，第一代再随机交配，第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为 。解析(1)由题干可知种群中只有 Aa 一种基
19、因型个体，因此种群中 Aa 比例是 11，产生的配子中 A 配子a 配子11，配子随机结合，后代中基因型 AA 频率为121214、Aa 频率为 2121212、aa 基因型频率为121214。A 基因频率为 AA 基因型频率12Aa 基因型频率14121212。(2)该种群随机交配后，由于后代只有 Aa 和 aa 两种基因型，说明 AA 基因型个体死亡，且Aa 和 aa 两种基因型比例为 21，这时种群中产生的配子比例为 1/3A、2/3a，依据遗传平衡定律，求得 AA 频率为 1/9、Aa频率为 4/9、aa 频率为 4/9，其中 AA 个体死亡，Aa 和 aa 的比例为 11。答案(1)
20、11 121 0.5(2)A基因纯合致死 11 高考考查重点包括自然选择学说、现代生物进化理论、基因频率的计算、物种形成环节及共同进化等，题目难度不大，灵活寻找切入点，强化记忆及全面把握各种类型基因频率计算方法是解题关键。1.理清生物进化知识脉络 种群 基因频率 地理 自然选择学说 基因 物种 2.现代生物进化理论中的“三、两、两、两”基因频率 生殖隔离 基因交流 突变和基因重组 自然选择 隔离 地理隔离(1)长舌蝠为长筒花的唯一传粉者，两者相互适应，共同(协同)进化(2013北京，4D)()(2)生殖隔离是物种朝不同方向发展的决定性因素(2013江苏，12B)()(3)生物的种间竞争是一种选
21、择过程(2012江苏，5A)()(4)盲 鱼 眼 睛 退 化 是 黑 暗 诱 导 基 因 突 变 的 原 因(2011 重 庆，4A)()(5)自然选择决定了生物变异和进化的方向(2011江苏，6A)()(6)生 物 进 化 的 实 质 是 种 群 基 因 型 频 率 的 改 变(2011 江 苏，6B)()(7)外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向(2012 江苏，5C)()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)提示(2)生殖隔离是新物种形成的标志。(4)盲鱼眼睛退化应为长期自然选择的结果。(5)自然选择决定生物进化的方向，但变异是不定向的。(6)生物进化的实质是种群基因频率(而不
22、是基因型频率)的改变。1.(2014四川，5)油菜物种甲(2n20)与乙(2n16)通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是()生物进化理论的主要内容 A.秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍 B.幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体 C.丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向 D.形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种 解析 A项，在有丝分裂过程中，秋水仙素的作用是在分裂前期抑制纺锤体的形成，从而达到使染色体数目加倍的目的。B项，油菜物种甲、乙杂交，子代丙是异源二倍体，其染
23、色体数为10818，用秋水仙素处理其顶芽后，发育成的幼苗丁中部分细胞染色体加倍为36条，该类细胞在有丝分裂后期可观察到72条染色体，根部细胞有丝分裂后期可观察到36条染色体；C项，决定生物进化方向的是自然选择，不是丙到丁发生的染色体变化(染色体变异)；D项，虽然形成戊的过程没有经过地理隔离，但是其体细胞中染色体组成为物种甲(2n20)物种乙(2n16)，为异源四倍体，与二倍体物种甲、二倍体物种乙都存在生殖隔离，因而戊是新物种。答案 B 2.(2016泰安期末)如图A、B、C代表不同的种群，已知A和B原本属于同一物种，都以物种C作为食物来源，由于地理隔离，且经过若干年的进化，现在不太清楚A和B是
24、否还属于同一物种，下列有关说法正确的是()A.若A和B在一起还能进行自由交配，则他们就一定不存在生殖隔离 B.A和B的关系一定为竞争 C.若A和B仍然为同一物种，则它们具有共同的基因库 D.A和B种群基因频率的定向改变，导致了它们朝着一定方向进化 解析 生殖隔离包括不能自由交配、胚胎致死、产生后代不育等，能进行自由交配，不一定不存在生殖隔离，A错误；竞争发生在不同物种之间，开始它们是同一物种，不属于竞争，后来也不一定是不同的物种，B错误；基因库是对种群而言的，A、B属于两个种群，因此不具有共同的基因库，C错误；自然选择使基因频率定向改变，从而决定生物进化的方向，D正确。答案 D(1)生物进化物
25、种的形成 生物进化的实质是种群基因频率的改变，物种形成的标志是生殖隔离的产生。生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成要经过生物进化，即生物进化是物种形成的基础。(2)物种形成与隔离的关系：物种的形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。(3)“新物种”必须具备两个条件 与原物种间已形成生殖隔离(不能杂交或能杂交但后代不育)。物种必须是可育的。如三倍体无子西瓜、骡子均不可称“物种”，因为它们均是“不育”的，而四倍体西瓜相对于二倍体西瓜则是“新物种”，因它与二倍体西瓜杂交产生的子代(三倍体西瓜)不育，意味着二者间已产生生殖隔离，故已成为另类物种。【典例】(2015山东卷，6)玉米
26、的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H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F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图。下列分析错误的是()基因频率与基因型频率的计算 A.0p1 时，亲代群体都可能只含有纯合子B.只有 pb 时，亲代群体才可能只含有杂合子C.pa 时，显性纯合子在 F1 中所占的比例为19D.pc 时，F1 自交一代，子代中纯合子比例为59慧眼识图 答案 D【对点小练】1.(2015安徽卷，5)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
27、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()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，在理想情况下合并为一个种群，可以认为原先两个种群的大小相同，再根据两个种群的基因频率可知合并后的种群的A基因频率为70%，a基因频率为30%，根据哈迪温伯格定律可知下一代中的Aa的基因型频率为42%，所以C正确。答案 C 2.黄瓜植株中含一对等位基因E和e，其中E基因纯合的植株不能产生卵细胞，而e基因纯合的植株花粉不能正
28、常发育，杂合子植株完全正常。现有基因型为Ee的黄瓜植株若干，下列有关叙述错误的是()A.如果每代均自由交配直至F2，则F2植株中正常植株所占比例为4/9 B.如果每代均自由交配直至F2，则F2植株中E基因的频率为1/2 C.如果每代均自交直至F2，则F2植株中正常植株所占比例为1/2 D.如果每代均自交直至F2，则F2植株中e基因的频率为1/2 解析 基因型为Ee的植株自由交配得到的F1中，各基因型及其比例为1/4EE、2/4Ee、1/4ee，其中作为母本的基因型是2/3Ee和1/3ee，作为父本的基因型是1/3EE和2/3Ee，则F2植株中正常植株所占比例为5/9，A错误；F2植株的基因型为
29、2/9EE、5/9Ee和2/9ee，E基因的频率为2/95/91/21/2，B正确；如果每代均自交直至F2，则只有基因型为Ee的植株才能自交，则F2植株中正常植株所占比例为1/2，C正确；如果每代均自交直至F2，则F2植株中e基因的频率为1/2，D正确。答案 A 1.通过基因型频率计算基因频率 若已知 AA、Aa、aa 的基因型频率，求 A(a)的基因频率，则：A%AA%12Aa%；a%aa%12Aa%；或 A%AA2Aa1所有个体2 100%；a%aa2Aa1所有个体2100%。2.根据纯合子所占比率计算基因频率 a aa A AA3.根据遗传平衡定律计算 若A%p,a%q,则：AA%p2,aa%q2,Aa%2pq。4.X染色体上显性基因频率(雌性显性纯合子个体数2雄性显性个体数雌性杂合子个体数)/(雌性个体数2雄性个体数1)注：已知人群中，伴X染色体隐性遗传病男性中患者的比例为p，则可认为这个人群中此基因频率为p，由此可计算女性中患病的频率为p2。如色盲男性中发病率为7%，女性中发病率为(7%)20.5%。