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专题六：变异与进化

专题六：变异与进化
【考情分析】
本专题内容在高考中主要考查：可遗传的变异的概念、类型、特点、来源，可遗传变异原理在育种中的应用，现代进化理论的内容、发展及应用。本专题内容综合性较强，常通过新的背景材料综合考查多种育种知识，对学生的能力要求较高。
命题形式：既有选择题，又有非选择题，简答题中的实验探究与育种方案的设计不容忽视。
【知识网络】

【知识综合】
1、三种可遗传变异的比较

基因突变
基因重组
染色体变异
实质
基因结构发生改变
基因的重新组合
染色体的结构和数目发生改变
类型
自然突变
诱发突变
自由组合
交叉互换
染色体结构变异
染色体数目变异
发生时期
DNA复制时（有丝分裂间期和减数第一次分裂间期）
减数第一次分裂的四分体时期及后期
细胞分裂期
适用范围
任何生物均可发生
真核生物进行有性生殖产生配子时
真核生物细胞增殖过程中均可发生
产生结果
产生新的基因
产生新的基因型
引起基因数目或顺序发生变化
意义
生物变异的根本来源，提供生物进化的原始材料
形成生物多样性的重要原因，对生物进化有十分重要意义
对生物进化有一定的意义
备注
基因突变具有普遍性、不定向性、低频性、多害少利性等特点
基因工程的原理也属于基因重组
光镜下可检出
2、变异与育种
名称
原理
方法
优点
杂交育种
基因重组
杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止
使分散在同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上
诱变育种
基因突变
射线、激光、化学药品处理、生物处理
提高突变率，加快育种时程，大幅度改良某些性状
单倍体育种
染色体变异
花药离体培养后再加倍
明显缩短育种年限
多倍体育种
染色体变异
秋水仙素处理萌发的种子和幼苗
器官大，营养物质含量高
基因工程育种
基因重组
将一种生物特定基因转移到另一种生物细胞中
定向改造生物的遗传性状
提醒：基因突变不一定引起生物性状改变的原因
（1）发生突变的碱基位于基因结构的内含子中。
（2）发生隐性突变。
（3）基因突变后的密码子与原密码子决定的氨基酸是同一种。
3、生物的进化
（1）物种形成的方式分为渐变式和骤变式，生物书以渐变式为例讲述其过程。
物种形成主要为渐变式：
多种因素
地理隔离

（突变、重组、选择、漂变等）
一个种群————→多个小种群———————————→种群基因频率定向改变→
出现生殖隔离

亚种——————→新物种
（2）物种形成与生物进化的区别：
生物进化不一定形成新的物种。生物进化的实质是种群基因频率的改变，只要基因频率改变就属于进化范围。物种的形成在基因频率改变的基础上突破种的界限，出现生殖隔离。
【典例导航】
1. 【2012、海南、23】关于现代生物进化理论的叙述，错误的是
A．基因的自发突变率虽然很低，但对进化非常重要
B．不同基因型的个体对环境的适应性可相同，也可不同
C．环境发生变化时，种群的基因频率可能改变，也可能不变
D．同一群落中的种群相互影响，因此进化的基本单位是群落．
【答案】D
【解析】基因突变率虽然低，却是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料，A项正确；生物的表现型是基因型与环境共同作用的结果，基因型不同，表现型相同，对环境的适应性相同，也可能表现型不同，对环境的适应性也不同，B项正确；环境发生的变化如果影响到某些基因型，由于环境的选择作用，就会使种群的基因频率改变；如果环境发生的变化不影响种群中各基因型的适应性，也可能不起选择作用，使基因频率不变，C项正确；种群内个体之间才有基因交流，所以生物进化的基本单位是种群而非群落，D项错误。
2. 【2012、海南、24】玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9：3：3：1。若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是
A．发生了染色体易位
B．染色体组数目整倍增加
C． 基因中碱基对发生了替换
D．基因中碱基对发生了增减
【答案】A
【解析】具有两对（或更多对）相对性状的亲本进行杂交，在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。如果两对（或更多对）非等位基因位于一对非同源染色体上就不会表现出自由组合。从题目可知，发生突变的植株不能进行基因的自由组合，原因最可能是发生染色体易位，使原来位于非同源染色体上的基因位于一对同源染色体上了。
3. 【2012、江苏、5】下列关于生物进化的叙述,错误的是
A．生物的种间竞争是一种选择过程
B．化石是研究生物进化的重要依据
C．外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向
D．突变的可遗传性阻碍生物进化
【答案】D
【解析】生物竞争也是一种环境因素，A正确；化石是过去生物的遗体、遗迹和遗物，可通过对比了解生物进化情况，B正确；生物也可引起环境的变化，C正确；突变是生物进化的原材料，D错
4. 【2012、海南、29】（8分）
无子西瓜是由二倍体（2n=22）与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：
（1）杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的______上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有______条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有______条染色体的合子。
（2）上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的 分裂。
（3）为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用____的方法。
【答案】（8分）
（1）雌蕊（或柱头）（2分） 22（1分） 33（1分）
（2）减数（2分）
（3）组织培养（2分，其他合理答案也给分）
【解析】
（1）利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二部体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株，以其作母本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去会长出三倍体植株，由于三倍体植物在减数分裂时联会紊乱，无法形成正常配子，所以在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊或柱头，即可利用花粉产生的生长素刺激子房发育成果实，由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无子西瓜。四倍体植株由二倍体植株经染色体加倍而来，体细胞中含有22×2＝44条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体体数目为体细胞的一半（＝22），二倍体植株产生的雄配子含＝11条染色体，两者结合形成含有33条染色体的受精卵。
（2）三倍体植物体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会的紊乱而无法形成正常的配子。
（3）利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物植株。
5. 【2012、江苏、28】（8 分）科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中,育成了抗叶锈病的小麦,育种过程见图。图中A、B、C、D 表示4 个不同的染色体组,每组有7 条染色体,C 染
色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题:
（1）异源多倍体是由两种植物AABB 与CC 远缘杂交形成的后代,经 __________方法培育而成,还可用植物细胞工程中 __________方法进行培育。
（2）杂交后代 ①染色体组的组成为 __________,进行减数分裂时形成 __________个四分体,体细胞中含有 __________条染色体。
（3）杂交后代于中C 组的染色体减数分裂时易丢失,这是因为减数分裂时这些染色体 __________。
（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传,常用射线照射花粉,使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上,这种变异称为 __________。
【答案】
（1）秋水仙素诱导染色体数目加倍植物体细胞杂交
（2）AABBCD 14 42
（3）无同源染色体配对
（4）染色体结构变异
【解析】（1）A、B、C、D表示4个不同的染色体组，植物AABB产生AB的配子，植物ＣＣ产生含C的配子，结合后形成ABC受精卵并发育为相应的种子，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，形成可育的后代AABBCC；还可以利用植物体细胞杂交技术获得AABBCC的个体。
（2）AABBCC产生的配子为ABC，AABBDD产生的配子为ABD，配子结合形成AABBCD的受精卵，减数分裂过程中同染色两两配对形成四分体， C染色体组和D染色体组中无同源染色体，不能形成四分体，两个A染色体组可形成7个四分体，两个B染色体组可形成7个四分体，共计14个四分体。由于①中有6个染色体，每个染色体组7条染色体，共42条。
（3）杂交后代②，减数分裂过程中C组染色体无同源染色体配对而丢失。
（4）射线可能会导致C染色体断裂，断裂的部分如果含有抗病基因，抗病基因可通过易位的方式转移到另一条非同源染色体上，这种变异为染色体结构变异。
【专题训练】
1、下列有关生物进化的论述中，不符合达尔文进化学说基本观点的是（ ）
A.遗传和变异是自然选择发生作用的基础
B.生物的变异是不定向的，自然选择是定向的
C.变异经过长期的自然选择和积累，就可能产生出生物的新类型
D.环境改变使生物产生定向变异，以适应变化的环境
2、（2011安徽4）人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接
A． 插入DNA分子引起插入点后的碱基引起基因突变
B． 替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变
C． 造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异
D、诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代
3、某农科所通过如图育种过程培育成了高品质的糯小麦，相关叙述正确的是（ ）

A.该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变
B.a过程能提高突变率，从而明显缩短了育种年限
C.a、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子
D.要获得yyRR,b过程需要进行不断的自交来提高纯合率
4、为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：

图中两对相对性状独立遗传。据图分析，正确的是(　　)
A．过程①的自交代数越多，杂合高蔓抗病植株的比例越高
B．过程②是杂交育种过程中最关键的一个步骤
C．过程③主要利用了植物组织培养技术
D．过程④通常需要用秋水仙素处理幼苗
5、1950年，为除去对农作物构成重大危害的兔，澳洲使用了能引起兔致命疾病的病毒。右图是对此后6年间兔的死亡率和病毒的毒性变化进行调查的结果。生物学家从结果中得知一个事实，即兔基因发生遗传性的变异而对病毒产生抗性，病毒也因遗传性的变异而毒性减小。以此为根据得出了如下结论：在较短的时期内，兔和病毒已协同进化了。关于兔和病毒进化原因的说法中，正确的是（ ）
A．隔离、自然选择 B．隔离、突变
C．自然选择、定向变异 D．自然选择、突变
6、果蝇是常用的遗传学研究的试验材料，据资料显示，果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体，请分析回答以下问题。
⑴该种群的全部个体所含有的全部基因统称为种群的_________，经观察，该种群中果蝇有多种多样的基因型，分析其产生的原因，是在突变过程中产生的_________，通过有性生殖中的_________而产生的，使种群中产生了大量的可遗传的_________，其产生的方向是_________。它们都能为生物进化提供_________，但不能决定生物进化的_________。
⑵假定该种群中每个基因的突变率都是10－5，那么在该种群中每一代出现的基因突变数是_________。
⑶随机从该种群中抽出100只果蝇，测知基因型AA（灰身）35只，Aa（灰身）60只，aa（黑身）5只，请问A基因的基因频率为_________，a的基因频率为_________。
⑷假定残翅（v）的基因突变率为10－5，由于在正常环境条件下，残翅果蝇难以生存，结果长翅果蝇（V）类型个体逐渐增多，V基因频率也随之升高，经过许多代后，长翅类型为该种群中常见类型，与其他突变类型相比，残翅个体数要少得多，这一现象说明 。
⑸隔离是形成新物种的_________，常见的隔离类型有_________和_________，通常经过长期的_________隔离而达到_________隔离。不同的果蝇种群之间，若一旦发生了_________隔离，就不会有基因交流了。
⑹通过对果蝇和其他生物的群体遗传学的研究，可得出生物进化的基本单位是_________；生物进化的实质在于 ，新物种形成的三个基本环节是_________，_________，_________；其中必要条件是_________，_________使种群的基因频率定向改变并决定_________的方向。
7、某植物种群，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则：
（1）该植物的A、a基因频率分别是 、 。
（2）若该植物自交，后代中 AA、aa基因型个体分别占 、 。这时，A、a的基因频率分别是 、 。
（3）依现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发生了进化？ ，原因 。
（4）由此可见，进化的单位是 ，进化的原料由 提供，生物进化方向决定于 ，进化的实质是 。
8、某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3，请回答：
（1）该种群中a基因的频率为 。
（2）如果该种群满足四个基本条件，即种群足够大、不发生 、不发生 、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为 。
（3）假定该动物种群满足上述四个基本条件，但不发生随机交配，只在相同基因型之间进行，则理论上该种群的子一代中AA、Aa和aa的基因型频率分别为 、 和 ；如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配，其后代中AA、Aa和aa的基因型频率 （会、不会）发生改变。
答案：
1-5：D C C D D
6、⑴基因库 等位基因 基因重组 变异 不定向的 原材料 方向 ⑵2×106 ⑶65% 35% ⑷自然选择使基因频率发生定向的改变，从而决定生物进化的方向 ⑸必要条件 地理隔离 生殖隔离 地理 生殖 生殖
⑹种群 种群基因频率的改变 突变和基因重组 自然选择 隔离 隔离 自然选择 生物进化
7、（1）55%、45% （2）42.25% 、32.25% 55% 、45% （3）否
基因频率没有改变（4）种群 突变、基因重组 自然选择 基因频率的改变
8、（1）50% （2）突变 自然选择 25%（3）40% 20% 40% 会