变异、育种与进化
一、选择题
1．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：选D 联系遗传平衡定律进行分析。常染色体隐性遗传病在男性和女性中的发病率相等，均等于该病致病基因的基因频率的平方；常染色体显性遗传病在男性和女性中的发病率相等，均等于1减去该病隐性基因的基因频率的平方；X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于1减去该病隐性基因的基因频率的平方；因男性只有一条X染色体，男性只要携带致病基因便患病，故X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。
2．下列生物育种技术操作合理的是( )
A．用红外线照射青霉菌能使青霉菌的繁殖能力增强
B．年年制种推广的杂交水稻一定是能稳定遗传的纯合子
C．单倍体育种时必须用秋水仙素处理其萌发的种子或幼苗
D．红薯等营养器官繁殖的作物只要杂交后代出现所需性状即可留种
解析：选D 突变具有不定向性，用红外线照射青霉菌可能会使青霉菌的繁殖能力降低。年年制种推广的杂交水稻是杂合子，具有一定的杂种优势，故需要年年制种。单倍体育种时一般用秋水仙素或低温处理其幼苗，某些植物的单倍体不会产生种子。用营养器官繁殖的作物可以不经过有性生殖过程，只要杂交后代出现所需性状即可留种。
3．导致遗传物质变化的原因有很多，下图中字母代表不同基因，其中变异类型①和②依次是( )
A．突变和倒位 B．重组和倒位
C．重组和易位 D．易位和倒位
解析：选D ①中少了基因ab，多了基因J，是非同源染色体间发生了片段交换，属于染色体结构变异中的易位；②中基因d位置发生了颠倒，属于倒位。
4.某动物一对染色体上部分基因及其位置如图所示，该动物通过减数分裂产生的若干精细胞中，出现了以下6种异常精子。
编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
异常精子 ABCD AbD ABCd aBCCD AbDC abCD
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下列相关叙述正确的是( )
A．①和⑥属于同一变异类型，发生于减数第一次分裂后期
B．②④⑤同属于染色体结构变异，都一定发生了染色体片段断裂
C．③发生的变异一般不改变碱基序列，是变异的根本来源
D．以上6种异常精子的形成都与同源染色体的交叉互换有关
解析：选B ①和⑥属于交叉互换，发生于减数第一次分裂前期；②是染色体片段缺失，④是染色体片段重复，⑤是染色体片段倒位，都属于染色体结构变异，都一定发生了染色体片段断裂；③发生了基因突变及交叉互换，碱基序列会发生改变，是变异的根本来源；基因突变和染色体结构变异与同源染色体的交叉互换无关。
5．某二倍体植物染色体上的基因E2发生了基因突变，形成了它的等位基因E1，导致所编码的蛋白质中一个氨基酸被替换，下列叙述正确的是( )
A．基因E2形成E1时，该基因在染色体上的位置和其上的遗传信息会发生改变
B．基因E2突变形成E1，该变化是由基因中碱基对的替换、增添和缺失导致的
C．基因E2形成E1时，定会使代谢加快，细胞中含糖量增加，采摘的果实更加香甜
D．在自然选择作用下，该种群基因库中基因E2的基因频率会发生改变
解析：选D 基因E2突变形成E1时，其上的遗传信息会发生改变，但在染色体上的位置不变；蛋白质中只有一个氨基酸被替换，这说明该突变是由基因中碱基对的替换造成的，碱基对的增添和缺失会造成氨基酸数目和种类的改变；基因突变具有不定向性，基因E2突变形成E1后，植株代谢不一定加快，含糖量也不一定增加。
6．(2018·徐州质检)鼠尾草的雄蕊高度特化，成为活动的杠杆系统，并与蜜蜂的大小相适应。当蜜蜂前来采蜜时，根据杠杆原理，上部的长臂向下弯曲，使顶端的花药接触到蜜蜂背部，花粉便散落在蜜蜂背上。由此无法推断出( )
A．雄蕊高度特化的鼠尾草将自身的遗传物质传递给后代的概率更高
B．鼠尾草属于自花传粉植物
C．鼠尾草雄蕊的形态是自然选择的结果
D．鼠尾草花的某些形态特征与传粉昆虫的某些形态特征相适应，属于共同进化
解析：选B 雄蕊高度特化的鼠尾草能够通过蜜蜂传粉，有利于自身的遗传物质传递给后代；鼠尾草通过蜜蜂携带花粉并将花粉传授到其他的花上，这说明鼠尾草能进行异花传粉，从题中信息不能看出鼠尾草是否能进行自花传粉；鼠尾草雄蕊的形态是长期自然选择的结果；不同生物之间在相互影响中共同进化。
7．下图为某植物育种流程图，下列相关叙述错误的是( )
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A．子代Ⅰ与原种遗传物质基本相同
B．子代Ⅱ和Ⅲ选育的原理为基因重组
C．子代Ⅲ的选育过程一定要自交选育多代
D．子代Ⅴ的选育过程可能发生基因突变和染色体变异
解析：选C 子代Ⅰ通过植物组织培养获得，遗传物质一般不发生改变。转基因技术和杂交育种的原理都是基因重组。杂交育种不一定都需要连续自交，若选育显性优良品种，则需要连续自交，直到性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状即可。诱变可能会引起基因突变或染色体变异。
8．(2019届高三·南通调研)A、a和B、b是控制两对相对性状的两对等位基因，位于1号和2号这一对同源染色体上，1号染色体上有部分来自其他染色体的片段，如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．A和a、B和b均符合基因的分离定律
B．可以通过显微镜来观察这种染色体移接现象
C．染色体片段移接到1号染色体上的现象称为基因突变
D．同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换后可能产生4种配子
解析：选C A和a、B和b都是位于同源染色体相同位置上的等位基因，遵循基因的分离定律；图示1号染色体上的多余片段来自其他染色体，属于染色体结构变异中的易位，可以通过显微镜观察到；同源染色体上非姐妹染色单体之间发生交叉互换后可能产生4种配子，分别是AB、Ab、aB、ab。
9．(2018·徐州质检)下图表示3种可能的物种形成机制，对机制1～3诱发因素的合理解释依次是( )
A．生殖隔离、种内斗争、出现突变体
B．地理隔离、种群迁出、出现突变体
C．自然选择、种间斗争、种群迁入
D．种内斗争、繁殖过剩、环境改变
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解析：选B 物种形成的三个环节是：突变以及基因重组为生物进化提供原料，自然选择决定生物进化的方向，隔离是物种形成的必要条件。由图分析，机制1属于同一物种由于地理隔离，分别演化为不同的物种；机制2属于一个小族群由于某种原因和原来的大族群隔离，隔离时，小族群的基因经历剧烈变化，当小族群再跟大族群相遇时，已经形成不同物种；机制3属于同一物种在相同的环境中，由于行为改变或基因突变等原因而演化为不同的物种。即机制1属于地理隔离，机制2属于种群迁出，机制3属于出现突变体。
10.假设在某一个群体中，AA、Aa、aa三种基因型的个体数量相等，A和a的基因频率均为50%。右图表示当环境发生改变时，自然选择对A或a基因有利时其基因频率的变化曲线。下列有关叙述正确的是( )
A．有利基因的基因频率变化如曲线甲所示，该种群将进化成新物种
B．曲线甲表示当自然选择对隐性基因不利时显性基因频率变化曲线
C．自然选择直接作用的是生物个体的表现型而不是决定表现型的基因
D．图中甲、乙曲线变化幅度不同主要取决于生物生存环境引起的变异
解析：选C 根据图解，开始时A、a的基因频率相等，随着繁殖代数的增加，二者基因频率发生改变，生物发生进化，但生物进化不一定形成新物种；题干为“当环境发生改变时，自然选择对A或a基因有利时其基因频率的变化曲线”，据图分析甲曲线淘汰不利基因的时间很短，应该是淘汰了显性基因，故甲曲线表示自然选择对a基因有利时隐性基因频率的变化曲线，乙曲线表示自然选择对A基因有利时显性基因频率的变化曲线；自然选择直接作用的是生物个体的表现型而不是决定表现型的基因；图中甲、乙曲线变化幅度不同主要取决于环境对不同表现型的个体的选择作用，甲曲线是淘汰显性性状个体(AA、Aa)，所以a的基因频率很快达到1，而乙曲线表示环境淘汰的是隐性性状个体，在这过程中杂合子Aa还可以存在，A的基因频率达到1的时间较长。
11．(2018·南通二模，多选)真核生物体内的基因突变和基因重组都( )
A．在有丝分裂过程中发生
B．导致生物性状的改变
C．可作为遗传育种的原理
D．能为生物进化提供原材料
解析：选CD 真核生物体内的基因重组只发生在减数分裂过程中；基因突变和基因重组不一定导致生物性状的改变；基因突变可作为诱变育种的原理，基因重组可作为杂交育种的原理；基因突变、基因重组与染色体变异均可以为生物的进化提供原材料。
12．(2018·苏州模拟，多选)下列有关变异与育种的叙述，错误的是( )
A．某植物经X射线处理后若未出现新的性状，则没有新基因产生
B．经低温处理的幼苗体内并非所有细胞的染色体数目都会加倍
C．二倍体植株的花粉经脱分化和再分化后便可得到稳定遗传的植株
D．发生在水稻根尖细胞内的基因重组常常通过有性生殖遗传给后代
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解析：选ACD 某植物经X射线处理后若基因发生隐性突变，则不会出现新的性状；由于幼苗体内不同细胞的细胞周期是不同步的，因此经低温处理的幼苗体内并非所有细胞的染色体数目都会加倍；二倍体植株的花粉借助植物组织培养技术，经脱分化和再分化后便可得到单倍体植株，该单倍体植株的幼苗再经过秋水仙素处理才能得到稳定遗传的植株；水稻根尖细胞进行有丝分裂，不能发生基因重组。
二、非选择题
13．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)基因突变是指基因中碱基对的替换、增添和缺失；染色体变异包括染色体结构变异和染色体数目变异，通常染色体变异涉及许多基因的变化。故基因突变涉及的碱基对数目比染色体变异涉及的少。(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，也可发生以染色体为单位的变异。(3)显性突变是aa突变为Aa，在子一代中能观察到该显性突变的性状，子一代自交，子二代的基因型为AA、Aa和aa，子二代再自交，子三代不发生性状分离才算得到显性突变纯合体；隐性突变是AA突变为Aa，在子一代还是表现为显性性状，子一代自交，子二代的基因型为AA、Aa和aa，即能观察到该隐性突变的性状，也就是隐性突变纯合体。
答案：(1)少 (2)染色体 (3)一 二 三 二
14．(2018·盐城三模)科学家研究发现，棉花每个染色体组含13条染色体，二倍体棉种染色体组分为A、B、C、D、E、F、G 7类，异源四倍棉种由两个非同源二倍体棉种相遇，经天然杂交成异源二倍体，后在自然条件下，杂种染色体组加倍成双二倍体(即异源四倍体)。三交种异源四倍体是由三类染色体组组成的异源四倍体，拓宽了棉属遗传资源，为选育棉花新品种提供了新途径，培育过程如图所示。请据图回答问题：
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(1)亚洲棉AA和野生棉GG进行人工杂交，需要在母本开花前先去除雄蕊，受粉后需要________。人工诱导异源二倍体AG染色体加倍时，需要在____________(填细胞分裂时期)用特定的药物处理。
(2)亚洲棉植株体细胞含有的染色体数目是________条。若要用异源四倍体AAGG来培育AAGD，________(填“可以”或“不可以”)通过诱变育种，使其发生基因突变而获得。
(3)一般情况下，三交种异源四倍体AAGD在育性上是________的，在其减数分裂过程中，可形成________个四分体。
(4)若需要大量繁殖三交种异源四倍体AAGD的植株，可以通过______________技术。若AAGD偶然也能产生可育的花粉，与野生棉二倍体杂交后出现染色体数目为42的后代，其原因是________(填下列字母)。
a．减数分裂形成配子过程中，染色体数目发生异常
b．减数分裂形成配子过程中，发生了基因重组
c．减数分裂形成配子过程中，发生了基因突变
d．细胞在有丝分裂过程中发生了基因突变
e．细胞在有丝分裂过程中，出现了部分染色体增加等现象
解析：(1)亚洲棉AA和野生棉GG进行人工杂交，需要在母本开花前先去除雄蕊，为了避免该母本接受其他雄蕊的花粉，则受粉后需要套袋。由于秋水仙素的作用是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，则人工诱导异源二倍体AG染色体数加倍时，需要在有丝分裂前期用秋水仙素处理。(2)亚洲棉植株AA为2n＝26，则其体细胞含有的染色体数目是26条。诱变育种的原理是基因突变，对异源四倍体AAGG进行诱变育种，一般只能产生原来基因的等位基因，不会由AAGG变为AAGD，因此不可以采用诱变育种获得。(3)一般情况下，异源四倍体AAGD中GD不能正常联会，则其是不可育的。由于异源四倍体AAGD(4n
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＝52)，在其减数分裂过程中，AA可以正常联会，则可形成13个四分体。(4)一般情况下，由于三交种异源四倍体AAGD不育，若需要大量繁殖三交种异源四倍体AAGD的植株，可以通过植物组织培养技术。若AAGD偶然也能产生可育的花粉，与野生棉二倍体杂交后出现染色体数目为42的后代，而野生棉二倍体的配子为13条，则说明AAGD能产生29条染色体的花粉，因此原因是三交种异源四倍体AAGD在减数分裂形成配子过程中，染色体数目发生异常，其产生了含29条染色体的花粉。此过程发生了染色体数目的变异，不属于基因重组、基因突变的范畴。AAGD产生花粉的过程不属于有丝分裂的范畴。
答案：(1)套袋 有丝分裂前期 (2)26 不可以 (3)不可育 13 (4)植物组织培养 a
15．回答下列与基因频率有关的问题：
(1)果蝇长翅(V)和残翅(v)由一对常染色体上的等位基因控制。假定某果蝇种群有20 000只果蝇，其中残翅果蝇个体数量长期维持在4%，若再向该种群中引入 20 000只纯合长翅果蝇，在不考虑其他因素影响的前提下，对于纯合长翅果蝇引入后种群来说，v基因频率为________，V基因频率为________，杂合果蝇比例是引入前的________，引入后Vv的基因型频率为________。
(2)现有果蝇新品系，裂翅(A)对非裂翅(a)为显性。实验得知，等位基因(A、a)与(D、d)位于同一对常染色体上，基因型为AA或dd的个体胚胎致死。两对等位基因功能互不影响，且在减数分裂过程不发生交叉互换。以如图所示基因型的裂翅果蝇为亲本，逐代自由交配，则后代中基因A的频率将________(填“上升”“下降”或“不变”)。
(3)下列有关基因频率的说法正确的有________。(填序号)
①基因突变可以改变种群的基因频率 ②生物进化的实质是种群基因型频率的改变 ③种群内基因频率的改变在世代间具有连续性 ④种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小 ⑤某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物，两者的个体数长期保持稳定，说明两个种群的基因频率没有改变 ⑥随机交配种群在持续选择条件下，一种基因的频率可以降为0
解析：(1)由残翅果蝇长期维持在4%可知符合遗传平衡定律，设V和v的基因频率分别用p、q表示，则q2＝4%，q＝0.2。p＝1－q＝0.8，因此引入前各基因型频率为：vv＝0.22＝0.04、Vv＝2×0.2×0.8＝0.32、VV＝0.82＝0.64，进而可得基因型为vv、Vv、VV的个体分别为800只、6 400只和12 800只。引入20 000只纯合长翅果蝇后的v基因频率＝(800×2＋6 400)/(40 000×2)＝0.1，则V的基因频率为0.9，v基因频率由0.2变为0.1，V基因频率由0.8变为0.9。杂合果蝇和残翅果蝇引入前后数量不变，而种群数量增大一倍，其比例均为原来的1/2，Vv的基因型频率为6 400/40
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000＝0.16。(2)图中所示的个体只产生两种配子；AD和ad，含AD的配子和含AD的配子结合，胚胎致死；含ad的配子和含ad的配子结合，胚胎也会致死；能存活的个体只能是含AD的配子和含ad的配子结合发育而来的，因此无论自由交配多少代，种群中都只有AaDd的个体存活，A的基因频率不变。(3)基因突变产生的新基因与原来的基因互为等位基因，因此基因突变可以改变种群的基因频率。生物进化的实质是种群基因频率的改变而不是基因型频率的改变。种群内基因频率改变则发生生物进化，进化发生在世代间，因此在世代间具有连续性。种群数量越小种群内基因频率改变的偶然性越大。具有捕食关系的甲、乙两种动物通过捕食进行反馈调节，使两者的个体数长期保持稳定，但两种动物的数量在一定范围内波动，共同进化，因此两个种群的基因频率可能会发生改变。如果某性状不能适应环境而另一相对性状适应环境的能力较强，则控制不适应环境的性状的基因频率在持续选择的条件下，就会逐渐降低至0。
答案：(1)0.1 0.9 0.5 0.16 (2)不变 (3)①③⑥
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