2020年高考生物二轮专项提升专题9-1 变异、育种和进化(疑难突破)(含解析)

专题9.1 变异、育种和进化疑难突破

1．(2019·天津高考)囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性，若毛色与环境差异大则易被天敌捕食。调查不同区域囊鼠深色表现型频率，检测并计算基因频率，结果如图。下列叙述错误的是( )

A．深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择影响

B．与浅色岩P区相比，深色熔岩床区囊鼠的杂合体频率低

C．浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd

D．与浅色岩Q区相比，浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体频率高

【答案】B

【解析】据图分析可知，深色囊鼠在深色熔岩床区表现型频率高，而在浅色岩P区和浅色岩Q 区频率较低，因此，深色囊鼠与浅色囊鼠在不同区域的分布现状受自然选择影响，A正确；浅色岩P区，囊鼠的杂合体频率(Dd)＝2×0.1×0.9＝0.18，而深色熔岩床区囊鼠的杂合体(Dd)频率＝2×0.7×0.3＝0.42，与浅色岩P相比，深色熔岩床区囊鼠的杂合体频率高，B错误；囊鼠的体毛深色(D)对浅色(d)为显性，因此，浅色岩Q区的深色囊鼠的基因型为DD、Dd，C 正确；浅色岩Q区隐性纯合体(dd)的频率＝0.7×0.7＝0.49，而浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体(dd)的频率＝0.9×0.9＝0.81，因此，与浅色岩Q区相比，浅色岩P区囊鼠的隐性纯合体频率高，D正确；因此，本题答案选B。

2.（2018全国Ⅰ卷，6）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X

D．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需添加了氨基酸甲的基本培养基上才能生长，可以说明突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性可能丧失，从而不能自身合成氨基酸甲，而导致必须添加氨基酸甲的基本培养基上才能生长，A正确；大肠杆菌属于原核生物，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，因此突变体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，C错误，D正确。

3．（2017年江苏卷，27）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。

【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

【解析】（1）具有育种价值的变异属于可遗传变异，需先确定遗传物质是否发生了变化。（2）变异株是个别基因的突变体，则利用杂交育种，通过连续自交、选育，使早熟基因逐渐纯合，培育成新品种。加快育种进程，缩短育种年限，则采用单倍体育种，即采集变异株的花药进行处理，获得单倍体，然后用秋水仙素处理单倍体幼苗，诱导染色体数目加倍，获得纯合子。（3）染色体组变异株中染色体组发生了变化，则减数分裂中染色体有多种联会方式，染色体分离时不规则，就会形成染色体数目不等、生活力很低的配子，结果不能完成受精作用，得不到足量的种子。育种③是植物组织培养，需不断制备组培苗，成本较高。（4）新品种1的形成是通过杂交育种培育形成，属于有性生殖，是基因重组的结果，新品种3是植物组织培养的结果，属于无性繁殖，基因没有重组，所以前者产生的多种基因型中只有一部分保留下来，后者全部保留下来。

一、变异类型

1．只有遗传物质改变引起的表现型(性状)改变才会遗传给后代。

2．环境条件改变有时会引起遗传物质改变，从而导致性状的改变，如激光、紫外线、环境因素可诱发基因突变，低温或秋水仙素会引起染色体变异。

3．基因突变和基因重组在光学显微镜下观察不到，染色体变异可观察到。

4．基因突变与生物性状

(1)基因突变不一定引起生物性状的改变，其原因如下：

①突变后转录形成的密码子与突变前转录形成的密码子决定同一种氨基酸。

②突变发生在真核生物基因结构的内含子部分。

③基因突变为隐性突变，如AA→Aa。

(2)碱基对的改变往往只导致个别氨基酸发生变化，其他氨基酸的种类和排列顺序不发生改变，对蛋白质结

构影响较小。

(3)碱基对的增添或缺失往往会引起发生突变部位以及之后其他的碱基序列都发生改变，从而导致氨基酸的

种类、数量和排列顺序发生改变，对蛋白质结构影响较大。

5．交叉互换型的基因重组只改变了非等位基因间的组合关系，并没有改变染色体形态、大小及基因数目，所以它不同于染色体结构变异。

二、变异与育种方法

1．育种方法的选择

(1)将两亲本的不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，也可选用单倍体育种。

①若要培育隐性性状的个体，可选用杂交育种，只要出现该性状即可。

②若要快速获得显性纯种，可用单倍体育种。

(2)若要大幅度改良某一品种、培育原先没有的性状，可用诱变育种。

(3)若要提高品种产量，提高营养物质含量，可用多倍体育种。

(4)若要培育营养繁殖(无性繁殖)类生物如土豆、地瓜等，可选用杂交育种，只要出现所需性状即可，不需

要培育出纯种。

(5)有些植物如小麦、水稻等杂交实验难操作，则获得纯种的最简便的方法是自交。

(6)若实现“定向”改变性状，则用基因工程。

2．动植物杂交育种的区别

(1)方法：植物杂交育种中纯合子的获得一般通过逐代自交的方法获得；而动物杂交育种中纯合子的获得一般不通过逐代自交，而通过测交的方法获得。

(2)实例：现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为BBee的植物或动物品种，育种过程用遗传图解表示如下：

三、现代生物进化理论

1．物种形成与隔离的关系：物种形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。

2．基因频率改变与生物进化及物种形成的关系

(1)生物进化的实质是种群基因频率的改变，因此，可认为生物基因频率发生了改变就意味着生物发生了进化。

(2)生物进化不等于物种的形成。物种形成的必要条件是生殖隔离，是基因频率改变发展到不能实现基因交流的程度而实现的。

(3)影响种群基因频率改变的因素有多种，其中只有自然选择能使种群基因频率发生定向改变。

3.基因频率的计算方法

(1)定义法：根据定义“基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例”，则基因频率＝

某基因总数

某基因和其等位基因的总数

×100%。

(2)基因位置法：若某基因在常染色体上，则基因频率＝某基因总数

种群个体数×2

×100%；若某基因只出现在X染色

体上，则基因频率＝

某基因总数

2×雌性个体数＋雄性个体数

×100%。

(3)借助基因型频率：若基因在常染色体上，则该对等位基因中，显(或隐)性基因的频率＝显(或隐)性纯合子基因型频率＋1/2杂合子基因型频率。

(4)遗传平衡定律：当等位基因只有一对(Aa)时，设基因A的频率为 p，基因a的频率为q，则A+a=p+q=1，AA+Aa+aa=p2+2pq+q2=1 。哈迪-温伯格平衡定律(Hardy-Weinberg equilibrium) 对于一个大且随机交配的种群，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变和选择的条件下会保持不变。

1．下图是四种生物的体细胞示意图，A 、B 图中的字母代表细胞中染色体上的基因，C 、D 图代表细胞中染色体情况，那么最可能属于多倍体的细胞是( )

考点1、(1)三种方法确定染色体组数量

①染色体形态法

同一形态的染色体→有几条就有几组，如图中有4个染色体组。

②等位基因个数法

控制同一性状的等位基因→有几个就有几组，如AAabbb 个体中有3个染色体组。

③公式法

染色体组数＝染色体数染色体形态数

，如图中有4个染色体组。 (2)“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体

【答案】D

【解析】根据题图可推知，A、B、C、D中分别具有4个、1个、2个、4个染色体组，则A、D有可能为多倍体，但有丝分裂过程的前期和中期，每条染色体上含有两条姐妹染色单体，而姐妹染色单体上含有相同的基因，则一对同源染色体可能具有相应的4个基因，如A。故最可能属于多倍体的细胞是D。

2．（2016·成都外国语学校检测）如图甲、乙表示水稻两个品种（两对相对性状独立遗传），①～⑧表示培育水稻新品种的过程。下列说法正确的是（）

A.育种过程②⑤⑥中需要进行筛选，筛选不会改变任何一个基因的频率

B.⑤与⑧过程的育种原理不同，③过程表示单倍体育种

C.如果过程②中逐代自交，那么由②自交出现符合生产要求的性状需要两年

D.经过①和⑦过程培育的品种和甲、乙品种基因型不同，但是仍然属于同一个物种

【答案】C

【解析】“筛选”可改变基因频率；图中③、④合称单倍体育种；图中⑦为四倍体，它与①杂交产生的三倍考点2、根据育种程序图识别育种名称和过程

(1)首先要识别图解中各字母表示的处理方法：A—杂交，D—自交，B—花药离体培养，C—秋水仙

素处理，E—诱变处理，F—秋水仙素处理，G—转基因技术，H—脱分化，I—再分化，J—包裹人工种皮。这是识别各种育种方法的主要依据。

(2)根据以上分析可以判断：“亲本――→

A、D

新品种”为杂交育种，“亲本――→

B、C

新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗――→

E

新品种”为诱变育种，“种子或幼苗――→

F

新品种”为多倍体育种，“植物细胞――→

G

新细胞――→

H

愈伤组织――→

I

胚状体――→

J

人工种子―→新品种”为基因工程育种。

体高度不育，表明已产生生殖隔离，故⑦已成为新物种。

3、(2013海南中学理科试卷)下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是（）

A. 低温诱导能抑制分裂时纺锤体的形成

B. 改良苯酚品红液的作用是固定和染色

C. 固定和解离后的漂洗液都是95％酒精

D. 该实验的目的是了解纺锤体的结构

【答案】A

【解析】低温诱导能抑制分裂时纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向细胞两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，从而使细胞染色体数目发生变化。在该实验中固定细胞形态的是卡诺氏液，漂洗用清水即可，实验过程无法看到纺锤体。

1．(2016江苏,12)下图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图。下列相关叙述正确的是( )

A.杀虫剂与靶位点结合形成抗药靶位点

考点3、低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用

试剂使用方法作用

卡诺氏液将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态

体积分数为

95%的酒精

冲洗用卡诺氏液处理的根尖洗去卡诺氏液

质量分数为

15%的盐酸

与体积分数为95%的酒精等体积混合，

作为解离液

解离根尖细胞

蒸馏水浸泡解离后的根尖约10 min

洗去药液，防

止解离过度

改良苯酚品

红染液

把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚

品红染液的玻璃皿中染色3～5 min

使染色体着色

B.基因pen的自然突变是定向的

C.基因pen的突变为昆虫进化提供了原材料

D.野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离

【答案】C

【解析】pen基因突变后形成了抗药靶位点,A项错误。基因突变是不定向的,B项错误。基因突变为生物进

化提供了原材料,C项正确。野生型昆虫和pen基因突变型昆虫属于同一物种,二者不存在生殖隔离,D项错误。

【解题指导】根据题目中图像分析可以得出基因pen的突变是靶位点蛋白质结构发生了改变，做题时结合课本现代进化理论的内容可以做出正确答案。

2．(2019天津,5)多数植物遭到昆虫蚕食时会分泌茉莉酸,启动抗虫反应,如分泌杀虫物质、产生吸引昆虫天敌的挥发物质等。烟粉虱能合成Bt56蛋白。该蛋白会随烟粉虱唾液进入植物,抑制茉莉酸启动的抗虫反应,

使烟粉虱数量迅速增长。下列叙述错误

．．的是( )

A.植物产生挥发物质吸引昆虫天敌体现了信息传递调节种间关系的功能

B.植食性昆虫以植物为食和植物抗虫反应是长期共同进化的结果

C.Bt56基因表达被抑制的烟粉虱在寄主植物上的数量增长比未被抑制的对照组快

D.开发能水解Bt56蛋白的转基因植物可为控制烟粉虱提供防治措施

【答案】C

【解析】植物产生挥发性物质,吸引昆虫的天敌捕食昆虫,这种挥发性物质属于化学信息,体现了信息传递调节种间关系的功能,A项正确;由于任何一个物种都不是单独进化的,因此,植食性昆虫以植物为食和植物抗虫反应是长期共同进化的结果,B项正确;Bt56蛋白随烟粉虱唾液进入植物,抑制茉莉酸启动的抗虫反应,使烟粉虱数量迅速增长,Bt56基因表达被抑制的烟粉虱在寄主植物上的数量可能不增长或减少,而Bt56基因表达未被抑制的烟粉虱在寄主植物上的数量会增加,C项错误;开发能水解Bt56蛋白的转基因植物能够抑制烟粉虱的数量增长,为控制烟粉虱提供防治措施,D正确。

【解题指导】该题考查了生物的信息传递，共同进化等课本知识，另外结合题干给出的信息可以得出答案。3．(2015安徽理综,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%

【答案】C

【解析】基因频率是指某基因占整个种群基因库中全部等位基因数的比率。基因频率不变的前提

条件是种群足够大,个体间随机交配,没有迁入和迁出,无突变,自然选择对其不起作用。根据题意,

两个种群大小相等,合并为一个种群后,A基因频率为(80%+60%)÷2=70%,a基因频率为(20%+40%)÷

2=30%,则随机交配,下一代Aa的基因型频率为2×70%×30%=42%,故C项正确。

【解题指导】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。通过题干这句话可以得出该题可以利用遗传平衡定律来解答。

4．(2019上海奉贤二模)某经常刮大风的海岛上生活着一群昆虫,经调查翅的长度和个体数的关系如图中曲线(纵坐标为翅的长度,横坐标为个体数)所示。下列叙述正确的是( )

A.大风导致昆虫发生了变异

B.上述现象说明自然选择在一定程度上是不定向的

C.只有长翅个体能适应该海岛的环境

D.大风对昆虫翅的性状进行了选择

【答案】D

【解析】该昆虫的不同翅型的变异是基因突变结果,不是大风导致的;自然选择是定向的;由曲线可

知,长翅和短翅个体较多,中翅个体较少,说明长翅和短翅个体能适应该海岛的环境;大风对昆虫翅

的性状进行了自然选择。

【解题指导】解答该题需要明确生物不能产生适应性的变异，自然选择是定向的，变异是不定向的，另外对题目所给图像要做出分析。

5．(2017北京理综,30)玉米(2n=20)是我国栽培面积最大的作物,近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。

(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为,因此在分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无

完整的。

(2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米授粉,会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1)。

①根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结果见图2。

从图2结果可以推测单倍体的胚是由发育而来。

②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存在时籽粒为紫色,缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的籽粒中紫∶白=3∶5,出现性状分离的原因

是,推测白粒亲本的基因型是。

③将玉米籽粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体,过程如下:

请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型。

(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H),欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)③中的育种材料与方法,育种流程应为:;

将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子;选出具有优良性状的个体。

【答案】(1)10 减数染色体组

(2)①卵细胞②紫粒亲本是杂合子aaRr/Aarr ③单倍体籽粒胚的表型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒胚的表型为紫色,基因型为AaRr;二者胚乳的表型均为紫色,基因型为AaaRrr

(3)G与H杂交;将所得F1为母本与S杂交;根据籽粒颜色挑出单倍体

【解析】(1)单倍体是指含有本物种配子染色体数目的个体,故单倍体玉米体细胞染色体数目为10。由二倍体的配子发育形成的单倍体细胞中无同源染色体,故在减数分裂过程中不能进行正常的联会,染色体随机分配,导致配子中无完整的染色体组。

(2)①根据PCR扩增后电泳结果可知,单倍体胚的电泳结果与母本的相同,推测单倍体的胚是由卵细胞发育而来。

②紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的籽粒中紫∶白=3∶5,出现了性状分离,出现该分离比的条件为紫粒玉米是双杂合子,其基因型是AaRr,白粒玉米的基因型是Aarr或aaRr。

③由题意知单倍体的胚是由卵细胞发育而来的,故单倍体籽粒的基因型为ar,表现型为白色;二倍体的胚由受精卵发育而来,故二倍体籽粒的基因型为AaRr,表现型为紫色,二者的胚乳相同,都是由两个极核与1个精子结合形成的受精极核发育而来,基因型都是AaaRrr,表现型为紫色。

(3)结合(2)③中的育种材料与方法,将高产抗病白粒玉米纯合子(G)与抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H)杂交得F1,表现为白粒,让F1作母本,S作父本,杂交所得单倍体胚为白色,二倍体胚为紫色,因此选出胚为白色的种子,萌发后,用秋水仙素处理,再从得到的纯合子中选出符合生产要求的类型即可。

【解题指导】该题对学生减数分裂、遗传、变异等知识理解掌握有较高要求，对学生的信息获取能力也进行了考察。