第10章变异、育种和进化一、基础知识必备（一）染色体变异1、染色体结构的变异 在自然条件或人为因素的影响下,染色体结构的变异主要有以下4种类型,具体分析见表：类型遗传效应实例示意图缺失缺失片段越大,往往对个体影响越大。轻则影响个体生活力,重则引起个体死亡猫叫综合征 重复通常引起的遗传效应比缺失小,重复部位太大会影响个体生活力果蝇棒状眼 倒位形成的配子大多异常,从而影响个体的生育普通果蝇3号染色体上某些基因 易位产生部分异常配子,使配子的育性降低或产生有遗传病的后代某种夜来香的染色体经常发生易位2、染色体数目的变异(1)细胞内个别染色体的增加或减少。(2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少。3.染色体组(1)概念:一般地说,细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,携带着控制生物生长发育的全部遗传信息,这样的一组染色体,称为一个染色体组。(2)理解①从本质上看,组成一个染色体组的所有染色体,互为非同源染色体,在一个染色体组中无同源染色体存在;②从形式上看,一个染色体组中的所有染色体的形态、大小各不相同,可通过观察各染色体的形状、大小来判断是否为一个染色体组;
③从功能上看,一个染色体组携带着一种生物生长发育的全部遗传信息;④从物种类型看,每种生物一个染色体组的染色体数目、大小、形态都是一定的,不同种生物染色体组中染色体的数目、大小、形态不同。4、单倍体、二倍体与多倍体的比较项目单倍体二倍体多倍体概念体细胞中含有本物种配子染色体数的个体由受精卵发育而来,体细胞中含有两个染色体组的个体由受精卵发育而来,体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体实例蜜蜂的雄蜂等人、果蝇、玉米等香蕉、马铃薯等发育起点配子受精卵受精卵形成原因自然成因单性生殖正常的有性生殖外界环境条件的剧变人工诱导花药离体培养用秋水仙素处理二倍体的单倍体幼苗用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗5、低温诱导植物染色体数目的变化6、育种（1）多倍体育种和单倍体育种①三倍体无子西瓜的培育过程
两次传粉:第一次传粉是杂交得到三倍体种子,第二次传粉是为了刺激子房发育。用秋水仙素处理幼苗后,分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍,而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。②多倍体育种和单倍体育种的比较类型多倍体育种单倍体育种原理染色体组成倍增加染色体组成倍减少,再加倍后得到纯种(指每对染色体上成对的基因都是纯合的)常用方法秋水仙素处理萌发的种子或幼苗花药离体培养后,人工诱导染色体加倍（2）杂交育种和诱变育种的比较类型杂交育种诱变育种原理通过基因重组得到纯种或杂种基因突变常用方法(1)杂交→自交→选优→自交；(2)杂交→“杂种”用物理(X射线、激光)或化学(亚硝酸、硫酸二乙酯)方法处理动植物二、通关秘籍1、染色体结构变异与基因突变的区别(1)染色体结构变异是“线”的变化,变异程度大,在光学显微镜下可见。基因突变是“点”的变化,是DNA分子内部碱基对的变化,在光学显微镜下不可见。(2)染色体结构变异改变了基因的位置或数量,基因突变不会改变基因的位置和数量,只是产生了等位基因。(3)染色体变异一般都是对生物体不利的,有的甚至会导致生物体死亡。基因突变不一定造成遗传性状的改变,但也会造成一些问题,如镰刀型细胞贫血症就是基因突变造成的。2、单倍体基因组与染色体组的区别（以二倍体生物为例:）
(1)在XY(或ZW)型性别决定的生物中,单倍体基因组是常染色体的一半加上一对性染色体。即一个染色体组=1/2常染色体+1条性染色体(X或Y),单倍体基因组=1/2常染色体+X+Y。(2)对于雌雄同体或无性别之分的生物,其单倍体基因组是本物种染色体的一半。如水稻有24条染色体,它的一个染色体组有12条染色体,其单倍体基因组也有12条染色体。3、单倍体中不一定只含一个染色体组。单倍体可以分为两大类:一类是一倍体,即二倍体物种产生的单倍体;另一类是多单倍体,即多倍体物种产生的单倍体。4、并非所有的单倍体都高度不育,若单倍体的体细胞中染色体组数为奇数,则在其进行减数分裂形成配子时,由于同源染色体无法正常联会或联会紊乱,不能产生正常的配子。5、实验中各种液体的作用(1)卡诺氏液:固定细胞形态。(2)体积分数为95%的酒精溶液:冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。(3)解离液:(质量分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精溶液以1∶1混合)使组织中的细胞相互分离开来。(4)清水:洗去解离液,防止解离过度,便于染色。(5)改良苯酚品红染液:使染色体(质)着色,便于观察染色体(质)的形态、数目、行为。6、育种(1)秋水仙素诱导染色体数目加倍的原理:抑制纺锤体的形成,细胞内的姐妹染色单体分开变成两条染色体后,不能移向细胞两极,使细胞内染色体数目加倍。(2)经多倍体育种培育的个体是新物种,这种新物种的产生是在短时间内实现的,没有经过地理隔离就达到了生殖隔离。(3)多倍体是否可育的判别:一看染色体组的来源,同源四倍体、同源八倍体都是可育的;异源四倍体,如普通小麦(六倍体)和黑麦(二倍体)杂交,得到的异源四倍体是不育的。二看染色体组的数量,若染色体组数呈奇数,则是不育的。（4）进行杂交育种的个体一定是进行有性生殖的个体,只进行无性生殖的个体无法通过杂交育种的方法培育新品种。（5）杂交育种只能利用已有的基因重新组合,按需选择,并不产生新的基因;诱变育种属于分子水平上的育种,只有此种育种方法能够产生新基因。三、基础知识必备（一）现代生物进化理论的主要内容1.种群是生物进化的基本单位。所谓种群,是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。
2.突变和基因重组产生进化的原材料(1)可遗传变异是生物进化的原材料①来源:基因突变、基因重组和染色体变异。②基因突变和染色体变异统称为突变。③基因突变能为生物进化提供最原始的材料。(2)可遗传变异不能决定生物进化的方向①突变和基因重组使种群的基因频率发生不定向的改变。②由于突变和基因重组都是随机的、不定向的,因此它们只是提供了生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。3.自然选择决定生物进化的方向在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝一定的方向不断进化。可表示为:4、隔离在物种形成中的作用(1)地理隔离和生殖隔离的比较项目区别联系地理隔离同种生物的不同种群由于高山、河流和沙漠等地理上的障碍,使彼此间无法相遇而不能交配①都能阻断不同种群间的基因交流;②一般情况下,地理隔离积累到一定程度就会产生生殖隔离;③新物种形成过程中,地理隔离不一定出现,但生殖隔离一定出现生殖隔离不同物种的个体之间不能自由交配或者交配后不能产生可育后代（二）共同进化与生物多样性的形成1、共同进化概念: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,这就是共同进化。(1)不同物种之间的影响既包括种间互助,也包括种间斗争。(2)无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率,导致生物朝着一定方向进化;生物的进化反过来又会影响无机环境。(3)共同进化是千姿百态的物种和多种多样的生态系统的形成原因。四、通关秘籍1、种群的概念可从几个关键字加深认识。①两个要素:“同种”和“全部”,即不同年龄组成、性别比例、密度的个体总和;
②两个条件:“时间”和“空间”,即种群具有一定的时空限制,离开一定的空间和时间的种群是不存在的;③两个方面:种群是生物“进化”和“繁殖”的基本单位。2、突变与基因重组是物种形成的主要因素每一个基因发生基因突变的频率虽然很低,但由于每个生物体所含的基因数是一个非常巨大的数目,所以,基因突变对个体来说是不稀有的,况且生物进化的单位是种群,生物进化是一个漫长的积累过程。因此,突变可以为生物进化提供丰富的变异材料。同时,突变→等位基因→基因重组→大量的变异。可见,突变和基因重组为生物进化、物种形成提供了丰富的原材料。3、人工选择和自然选择的比较(1)区别:二者选择的标准不同,目的不同。人工选择是以“是否对人类有利”为标准,对人类有利的基因或性状被保留下来,不利的就被淘汰。而自然选择的标准为“是否有利于该生物的生存”,有利于该生物生存的性状或基因就被保留下来,不利的就被淘汰。(2)联系:二者都使被选择的种群的基因频率发生改变。五、网络构建一、选择题1．某原核生物因一个碱基对突变而导致所编码蛋白质的一个脯氨酸(密码子有CCU、CCC、CCA、CCG)转变为组氨酸(密码子有CAU、CAC)。基因中发生改变的是( )A．G≡C变为T＝AB．A＝T变为C≡G
C．鸟嘌呤变为胸腺嘧啶D．胞嘧啶变为腺嘌呤【答案】 A【解析】 决定脯氨酸的密码子为CCU、CCC、CCA、CCG，决定组氨酸的密码子为CAU、CAC，则脯氨酸转变为组氨酸，有可能是CCU转变为CAU，也有可能是CCC转变为CAC，这都是mRNA上C转变成了A，则根据碱基互补配对原则，转录时基因中发生改变的是G≡C变为T＝A。2．下列有关生物变异的叙述，正确的是( )A．基因突变能产生新的基因，而基因重组和染色体变异不会B．猫叫综合征是5号染色体缺失引起的，属于染色体数目变异C．染色体结构变异都会导致基因的种类和数目发生改变D．非同源染色体之间交换片段会导致基因重组【答案】 A【解析】 基因突变能产生新基因，基因重组、染色体变异均不会产生新基因，A正确；猫叫综合征是5号染色体缺失引起的，属于染色体结构变异，B错误；染色体结构变异并不会导致基因的种类发生改变，C错误；非同源染色体间片段的交换会导致染色体片段的易位，属于染色体结构变异，D错误。3．[2020·内蒙古五原一中测试]下列有关生物遗传和变异的说法正确的是( )A．基因突变和染色体变异均可在高倍显微镜下观察到B．受精过程中不同基因型的雌雄配子的随机结合属于基因重组C．染色体片段的缺失或重复必然导致基因种类的改变D．自然条件下，基因重组可发生在进行有性生殖的生物形成配子的过程中【答案】 D【解析】 基因突变不能在高倍显微镜下观察到，A错误；受精过程中不同基因型的雌雄配子的随机结合不属于基因重组，B错误；染色体片段的缺失或重复会使基因的数量或基因在染色体上的排列顺序发生改变，C错误；在自然条件下，基因重组发生在进行有性生殖的生物通过减数分裂形成配子的过程中，D正确。4．[2020·河南大一联考]基因的随机重组及配子形成过程中的基因突变分别发生在( )①分裂间期DNA复制过程 ②有丝分裂形成子细胞的过程 ③减数第一次分裂的后期 ④减数第二次分裂前期A．④① B．②④C．④③D．③①【答案】 D【解析】 基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，包括两种类型：一是在生物体通过减数分裂形成配子时，随着非同源染色体的自由组合非等位基因也自由组合；二是在减数分裂形成四分体即联会时，由于同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生交叉互换，实现染色单体上的基因重新组合；基因突变是基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或替换，这种改变发生在细胞分裂间期DNA复制的过程中。5．[2020·河北卓越联考]以下几种变异依次来源于( )
①三倍体无子西瓜 ②摩尔根偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼果蝇 ③由于水肥充足，小麦出现穗多粒大A．基因突变、染色体变异、环境改变B．染色体变异、基因突变、环境改变C．基因重组、染色体变异、基因突变D．基因重组、染色体变异、环境改变【答案】 B【解析】 无子西瓜是多倍体育种的产物，而多倍体育种的原理是染色体变异；摩尔根偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼果蝇，白眼果蝇的产生是基因突变的结果；水肥充足，小麦出现穗多粒大的性状，是环境改变引起的变异，遗传物质没有发生改变。6．[2020·辽宁五校协作体考试]图中的①②③表示培育番茄新品种的三种方法。下列有关说法不正确的是( )A．方法①和③的原理都是基因重组，且方法③的变异是定向的B．方法②形成单倍体的过程中利用了花药离体培养技术C．方法③可将抗病基因直接导入叶肉细胞，使其与细胞中的DNA分子整合D．图中筛选过程会改变抗病基因频率【答案】 C【解析】 据图分析可知，①、②、③分别表示杂交育种、单倍体育种、基因工程育种。方法①和③的育种原理都是基因重组，方法③的变异是按照人们的意愿进行的，所以是定向的，A正确；方法②形成单倍体的过程中，要进行花药离体培养，B正确；方法③必须先将抗病基因与质粒结合形成重组DNA分子，再导入叶肉细胞，使其与细胞中的DNA分子整合，C错误；上述三种育种方法都会改变抗病基因频率，D正确。7．[2020·陕西咸阳测试]下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的分析，错误的是( )A．有利于细胞分散开来的两个关键步骤是解离和压片B．视野中计数染色体数目的最佳时期是分裂中期C．该实验只能用改良的苯酚品红染液对染色体进行染色D．染色体数目变化的原因是低温抑制了纺锤体的形成【答案】 C【解析】 用盐酸解离，有利于细胞分散；压片是利用压力使细胞分散开，A正确；有丝分裂中期染色体数目固定，形态清晰，是计数染色体数目的最佳时期，B正确；该实验可用碱性染料如龙胆紫、醋酸洋红或改良的苯酚品红染液对染色体进行染色，C错误；低温诱导植物染色体数目的变化，是由于低温抑制了纺锤体的形成，导致染色体不能分配进两个子细胞，D正确。
8．下列关于单倍体、二倍体、三倍体和八倍体的叙述，正确的是( )A．八倍体小黑麦的单倍体有四个染色体组B．六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体C．体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体D．体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体【答案】 A【解析】 八倍体小黑麦的单倍体，含有四个染色体组，A正确；六倍体小麦花药离体培养所得个体是单倍体，B错误；由配子发育而来的个体均为单倍体，而单倍体不只是有一个染色体组的个体，C错误；体细胞中含有两个染色体组的个体，若是由配子发育而来，则为单倍体，D错误。9．某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断，下列说法不合理的是( )A．突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失B．突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的C．突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到XD．突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移【答案】 C【解析】 突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失，突变体M不能自身合成氨基酸甲，而导致必须在添加氨基酸甲的基本培养基上才能生长，A正确；突变体M和N都是由于基因发生突变而得来，B正确；M和N的混合培养，致使两者间发生了DNA的转移，即发生了基因重组，C错误；突变体M与突变体N混合培养能得到X是由于细菌间DNA的转移实现的，而不是突变体M的RNA的转移，D正确。10．(2020·湖北名校联盟联考)RNA聚合酶Ⅱ是存在于真核细胞中的一类酶，它可催化mRNA的合成，但不能催化tRNA等的合成。下列有关叙述中错误的是( )A．真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的B．催化合成mRNA和tRNA的酶存在差异，但是所需原料相同C．真核生物在基因的表达过程中，转录和翻译同时进行D．RNA聚合酶Ⅱ可能在原核细胞的基因转录过程中不起作用【答案】 C【解析】真核细胞中，mRNA和tRNA的合成都主要发生在细胞核内，A项正确；合成RNA的原料都是核糖核苷酸，B项正确；真核生物在基因的表达过程中，是先转录再翻译，C项错误；原核细胞中的RNA聚合酶是另外一种酶，D项正确。11．(2020·山东模考)研究人员用三种基因探针，通过分子杂交技术分别对某动物三种细胞中的mRNA进行检测，结果如下表所示。下列说法错误的是( )
A.三种探针的核苷酸序列不同B．有杂交带出现表明相应基因发生了转录C．用上述探针分别检测三种细胞的DNA，实验结果不变D．可用mRNA逆转录产生的DNA制作相应基因的探针【答案】 C【解析】三种基因不同，三种探针的核苷酸序列也不相同，A正确；由题意可知，用基因探针检测的是三种细胞的mRNA，若出现杂交带说明该细胞中出现了mRNA，即细胞发生了特定基因的转录，B正确；三种细胞来自同一生物体，则三种细胞所含DNA相同，若用上述探针检测三种细胞中的DNA，均会出现杂交带，C错误；分子探针可以通过逆转录过程获得，D正确。12．(2020·北京期末)桦尺蠖体色由一对等位基因控制。为研究环境对桦尺蠖体色的影响，选择大量消耗燃煤的工业污染区和非污染区，对不同体色的桦尺蠖进行两次捕获和统计，结果如图所示。下列相关分析正确的是( )A．本研究中采用样方法进行调查来获得相关的数据B．位于两个不同区域的桦尺蠖的浅体色基因频率相近C．结果支持桦尺蠖借助与环境相似的体色逃避天敌D．结果可以说明地理隔离是产生新物种的重要原因【答案】 C【解析】对桦尺蠖进行两次捕获和统计应采用标志重捕法获得相关的数据，A错误；依题图中数据可知，非工业污染区的桦尺蠖的浅体色基因频率大于工业污染区的桦尺蠖的浅体色基因频率，B错误；实验结果支持桦尺蠖借助与环境相似的体色逃避天敌，C正确；依题文分析，实验结果不能说明“地理隔离是产生新物种的重要原因”，D错误。13．(2020·皖南八校联考)下列关于生物变异与进化的叙述，错误的是( )
A．变异对生物是否有利因生物所处的具体环境不同而有所差异B．基因重组只是基因间的重新组合，不会导致生物性状的变异C．自然选择通过作用于个体而引起种群基因频率发生定向改变D．突变是不定向的，杂合子自交不会导致基因频率发生改变【答案】 B【解析】生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于环境，即变异对生物是否有利因生物所处的具体环境不同而有所差异，A正确；基因重组是非等位基因间的重新组合，会导致生物性状的变异，B错误；自然选择通过作用于个体的表现型而实现了对基因的选择，引起种群基因频率发生定向改变，C正确；突变是不定向的，在没有自然选择作用的情况下，杂合子自交不会导致基因频率发生改变，D正确。14．(2020·潍坊模拟)无融合结子是指不发生雌、雄配子细胞核融合而产生种子的一种无性繁殖过程。下图为我国科研人员对杂交水稻无融合结子品系的研究：含基因A的植株形成雌配子时，减数第一次分裂时染色体均移向同一极，导致雌配子染色体数目加倍；含基因B的植株产生的雌配子不经过受精作用，直接发育成个体。雄配子的发育不受基因A、B的影响。研究人员采用如图所示杂交方案，获得了无融合结子个体。下列相关叙述错误的是( )A．子代Ⅰ自交后代基因型不会发生改变B．子代Ⅱ自交后代的基因型最多有四种C．子代Ⅲ自交可得到单倍体植株D．无融合生殖有可能导致基因多样性降低【答案】 B【解析】子代Ⅰ的基因型是AaBb，作母本时，由于含有A基因和B基因，因此既有雌配子染色体数目加倍，也有雌配子直接发育成个体，因此子代Ⅰ自交后代的基因型为AaBb，A正确；子代Ⅱ的基因型是Aabb，作母本时，产生的雌配子是Aabb，作父本时，产生的雄配子是Ab、ab，则自交后代产生的基因型最多有AAabbb和Aaabbb两种，B错误；子代Ⅲ的基因型是aaBb，基因B能使雌配子直接发育成个体，为单倍体，C正确；无融合生殖缺乏雌雄配子的随机结合，可能导致基因多样性降低，D正确。15．(2020·山东高三一模)玉米非糯性基因(B)对糯性基因(b)是显性，如图为玉米培育的示意图。染色体缺失片段不影响减数分裂过程，但染色体缺失的花粉不育，而雌配子可育。下列叙述错误的是( )A．甲属于诱变育种得到的染色体结构变异个体
B．甲与正常糯性玉米进行正反交，子代表现型及比例不同C．F1非糯性玉米中，含有异常染色体的个体占2/3D．在F2非糯性玉米的叶肉细胞中，异常染色体的数目最多为2条【答案】 D【解析】A、甲用X射线处理，发生染色体片段缺失，所以属于诱变育种得到的染色体结构变异个体，A正确；B、由于染色体缺失的花粉不育，而雌配子可育，所以甲与正常糯性玉米进行正反交，正交后代雌配子有B和b两种，雄配子有b一种，后代有非糯性∶糯性＝1∶1，反交后代雌配子有b一种，雄配子有b一种(B不育)，故后代全为糯性，因此子代表现型及比例不同，B正确；C、甲(Bb)与乙(Bb)，F1非糯性玉米基因型为1/3BB(缺失)、1/3Bb(正常)和1/3Bb(缺失)，所以含有异常染色体的个体占2/3，C正确；D、由于染色体缺失的花粉不育，因此体细胞中只有一条缺失染色体，且叶肉细胞已高度分化，不再进行细胞分裂，所以异常染色体的数目最多为1条，D错误。15．(2020·深圳模拟)某二倍体的基因A可编码一条含63个氨基酸的肽链，在紫外线照射下，该基因内部插入了三个连续的碱基对，突变成基因a。下列相关叙述错误的是( )A．A基因转录而来的mRNA上至少有64个密码子B．A基因突变成a后，不一定会改变生物的性状C．基因A突变成基因a时，基因的热稳定性升高D．突变前后编码的两条肽链，最多有2个氨基酸不同【答案】 D【解析】63个氨基酸对应63个密码子，另外还应有一个终止密码子，即A基因转录而来的mRNA上至少有64个密码子，A项正确；在基因A纯合、A对a完全显性的情况下，一个A基因突变成a基因，不会改变生物的性状，B项正确；突变后，基因内部插入了三个碱基对，增加了氢键数量，基因的热稳定性提高，C项正确；若基因内部插入了三个连续的碱基对，致使mRNA上的终止密码子提前出现，则突变点后的氨基酸序列都消失，突变前后编码的肽链可能差异显著，D项错误。16．(2020·济宁兖州区高三模拟)甲～丁表示细胞中不同的变异类型，甲中英文字母表示染色体片段。下列叙述正确的是( )甲 乙 丙 丁A.甲～丁的变异类型都会引起染色体上基因数量的变化B.甲～丁的变异类型都可能出现在根尖分生区细胞的分裂过程中C．若乙为精原细胞，则它一定不能产生正常的配子
D．图中所示的变异类型中甲、乙、丁可用光学显微镜观察检验【答案】 D【解析】由图可知，丙为同源染色体上非姐妹染色单体间的交叉互换，属于基因重组，发生在减数分裂过程中，且基因的数量不改变，A、B错误；若乙为精原细胞，可能会产生正常的配子，C错误；图中的甲、乙、丁均为染色体变异，可用光学显微镜观察检验，D正确。17．(2020·北京模考)已知控制玉米某两对相对性状的基因在同一染色体上。但偶然发现这两对基因均杂合的某玉米植株，自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1。出现此现象的原因可能是该染色体上其中一对基因所在的染色体片段( )A．发生180°颠倒 B．重复出现C．移至非同源染色体上D．发生丢失【答案】 C【解析】自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1，说明两对基因在变异后的遗传遵循基因的自由组合定律，可判断可能的原因是亲代的两对等位基因分别位于两对同源染色体上，C正确。18．(2020·山东等级考模拟)果蝇的性别决定是XY型，性染色体数目异常会影响果蝇的性别特征甚至使果蝇死亡，如：性染色体组成为XO的个体为雄性，XXX、OY的个体胚胎致死。果蝇红眼和白眼分别由基因R和r控制。某同学发现一只异常果蝇，该果蝇左半侧表现为白眼雄性，右半侧表现为红眼雌性。若产生该果蝇的受精卵染色体组成正常，且第一次分裂形成的两个细胞核中只有一个细胞核发生变异，则该受精卵的基因型及变异细胞核产生的原因可能是( )A．XRXr；含基因R的X染色体丢失B．XrXr；含基因r的X染色体丢失C．XRXr；含基因r的X染色体结构变异D．XRXR；含基因R的X染色体结构变异【答案】 C【解析】由题意可知，该果蝇一半为白眼雄性，基因型可能为XrY或XrO；另一半为红眼雌性，基因型可能为XRXR或XRXr。而该果蝇受精卵正常，第一次分裂产生的一个细胞异常。若受精卵为XrY或XrO，则不会出现一半的红眼雌性；受精卵为XRXR，不会出现一半的白眼雄性；受精卵为XRXr，且第一次分裂时XR丢失，可能出现一半白眼雄性(XrO)，一半红眼雌性(XRXr)，故选A。19．(2018·全国卷Ⅰ)某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断，下列说法不合理的是( )A．突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失B．突变体M和N都是由基因发生突变而得来的C．突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到XD．突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移【答案】 C
【解析】突变体M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，说明其不能在基本培养基上生长是因为体内不能合成氨基酸甲，原因可能是突变体M催化合成氨基酸甲所需要的酶活性丧失，A不符合题意；一般来说，大肠杆菌突变体的形成是基因突变的结果，B不符合题意；正常情况下，突变体M的RNA与突变体N混合培养不能改变突变体N的遗传物质，也就不能使N转化为X，C符合题意；细菌间可以发生DNA的转移，使受体的遗传特性发生改变，并且改变是可以遗传的，因此，将两个突变体在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，可能会长出大肠杆菌(X)的菌落，D不符合题意。20．(2019·北京高考)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株。再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述，错误的是( )A．将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B．通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C．调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株D．经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体【答案】 D【解析】要获得转基因的抗甲或抗乙植株，需要构建基因表达载体(含目的基因、标记基因、启动子、终止子和复制原点)，再把基因表达载体导入受体细胞中，A正确；对转基因植株进行检测时，可以通过病原体接种实验进行个体水平的检测，B正确；对F1的花粉进行组织培养时，需要经过脱分化和再分化过程，其中生长素/细胞分裂素比例高时利于根的分化，比例低时利于芽的分化，C正确；经花粉离体培养获得的植株是单倍体，D错误。一、非选择题21．(2020·全国卷Ⅰ)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题：(1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中，在不发生染色体结构变异的情况下，产生基因重新组合的途径有两条，分别是________________________。(2)在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是_______________________，若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是____________________________________。【答案】 (1)在减数分裂过程中，随着非同源染色体的自由组合，非等位基因自由组合；同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组 (2)控制新性状的基因型是杂合的 通过自交筛选性状能稳定遗传的子代【解析】 (1)交叉互换型基因重组发生在减数第一次分裂前期同源染色体联会过程中，在该过程中非姐妹染色单体之间进行交叉互换；自由组合型基因重组发生在减数第一次分裂后期，伴随着非同源染色体的自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。(2)诱变育种过程中，突变体一般为杂合体，即控制新性状的基因型是杂合的，不能稳定遗传；对于杂合体，可以采用连续自交和不断选择的方法，获得纯合体，即通过自交筛选性状能稳定遗传的子代。
22．下图表示人类镰刀型细胞贫血症的原因，请据图分析回答：(1)图中①②表示基因控制蛋白质合成过程中的两个环节，其中①过程为__________________，②过程表示____________________。(2)④上的三个碱基分别是____________，这是决定氨基酸的一个密码子。(3)从③过程看出，镰刀型细胞贫血症发病的根本原因是发生了____________________，具体来说，是发生了碱基对的____________。(4)可遗传变异除镰刀型细胞贫血症所示的情况外，还有____________和____________。【答案】(1)转录 翻译 (2)GUA (3)基因突变 替换(4)基因重组 染色体变异【解析】(1)该图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，其中①表示转录过程，②表示翻译过程，③表示基因突变，④为信使RNA，其上的三个碱基序列是GUA。从图示中看出，由于基因发生突变，导致密码子改变，所翻译的氨基酸改变，进而导致产生异常的血红蛋白。(2)根据转录过程遵循的碱基配对原则可知，④上的三个碱基分别是GUA，这是决定氨基酸的一个密码子。(3)镰刀型细胞贫血症发病的根本原因是③过程中发生了碱基对的替换，这属于基因突变。(4)可遗传的变异除基因突变外，还有基因重组和染色体变异。23．[2020·北京101中学阶段考]如图为某家族的遗传系谱图，请回答下列问题(所有概率用分数表示)：(1)从系谱图上可以看出，第Ⅰ代将色盲基因传递给Ⅲ－10个体的途径是____________________(用相关数字和“→”表示)，这种传递特点在遗传学上称为________________。(2)如果色觉正常基因为B、红绿色盲基因为b，先天性聋哑基因为a，正常为A，Ⅱ－4个体的基因型为________，Ⅱ－3个体的基因型为________。Ⅲ－7个体完全不携带这两种致病基因的概率是______________________________________________________________。【答案】(1)Ⅰ－2→Ⅱ－5→Ⅲ－10 (隔代)交叉遗传 (2)AaXBXb AaXBY 1/3【解析】
(1)该遗传系谱图中双亲(Ⅱ－3、Ⅱ－4或Ⅱ－5、Ⅱ－6)不患先天性聋哑，生有患先天性聋哑的女儿(Ⅲ－8或Ⅲ－9)，说明先天性聋哑为常染色体上的隐性遗传病；色盲是伴X染色体隐性遗传病，具有隔代遗传、交叉遗传的特点。(2)Ⅱ－4的父亲色盲，女儿患先天性聋哑，因此Ⅱ－3的基因型为AaXBY，Ⅱ－4的基因型为AaXBXb；由于Ⅲ－8患先天性聋哑，则双亲基因型都为Aa，因此Ⅲ－7个体的基因型为1/3AA、2/3Aa，则Ⅲ－7个体完全不携带这两种致病基因(AAXBY)的概率是1/3。24．为获得玉米多倍体植株，采用以下技术路线。据图回答：(1)可用________________对图中发芽的种子进行诱导处理。(2)筛选鉴定多倍体时，剪取幼苗根尖固定后，经过解离、漂洗、染色、制片，观察________区的细胞。若装片中的细胞均多层重叠，原因是________________。统计细胞周期各时期的细胞数和细胞染色体数。下表分别为幼苗Ⅰ中的甲株和幼苗Ⅱ中的乙株的统计结果。幼苗计数项目细胞周期间期前期中期后期末期甲株细胞数x1x2x3x4x5细胞染色体数//y2y/乙株细胞染色体数//2y4y/可以利用表中数值____________和____________，比较甲株细胞周期中的间期与分裂期的时间长短。(3)依表结果，绘出形成乙株的过程中，诱导处理使染色体数加倍的细胞周期及下一个细胞周期的染色体数变化曲线。【答案】．(1)秋水仙素(或低温) (2)分生 解离不充分或压片不充分 x1 x2＋x3＋x4＋x5(3)
【解析】(1)为获得玉米多倍体植株可用秋水仙素对萌发的种子进行处理。(2)筛选鉴定多倍体时，需要观察细胞中染色体的数目，可以取玉米幼苗的根尖分生区进行观察。在观察玉米幼苗的根尖分生区细胞有丝分裂实验中，如果解离不充分或压片不充分，会使细胞均多层重叠。在观察玉米幼苗的根尖分生区细胞分裂时，视野中观察到的某时期的细胞数量代表该时期持续时间，因此可用x1和x2＋x3＋x4＋x5来表示甲株细胞周期中的间期与分裂期的时间长短。(3)秋水仙素抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，后期染色体加倍后细胞不会分裂为两个子细胞，使细胞内的染色体数目加倍。再进行下一个细胞周期时，染色体数目加倍的细胞进行正常的有丝分裂。
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