专题07 生物的变异与进化-【分项汇编】2024年高考生物一模试题分类汇编(广东专用)
展开一、对知识进行层级化的框架梳理:生物知识点比较多,我们可以引导学生以逻辑关系对知识进行层级化的“知识框架”梳理,以便让学生更牢固地掌握基础知识, 从而能够更好地把知识融会贯通。
二、回归教材,注重教材细节:新课标I卷的题“不偏”“不怪”“不坑”,不会在题目中设“语言陷阱”,大多数题考查的内容直接或改编至教材。
三、帮助学生进行“方法类知识”的梳理,深入理解生物学研究方法
四、掌握生物学实验的两大要素:自变量和对照。自变量保证了实验设计的逻辑正确,对照保证实验在特定条件下进行。
五、帮助学生总结一些答题技巧。做选择题把握住(1)高考题往往有非常明确的选项,比我们平时的模拟题要简单。(2)对于重要概念不能过于死记硬背,要理解。(3)生物不是数学,不考复杂的计算,数字越复杂,答案可能越简单。所以要善于运用倒推法、排除法来做选择题。做好以上几点,相信二轮复习后学生会有一个很大的提升。
专题07 生物的变异与进化
(基础题+提升题+创新题 三位一体)
1.(2024届·广东省·一模)现代生物进化理论认为,新物种形成的必要条件是( )
A.突变和基因重组B.自然选择
C.协同进化D.生殖隔离
【答案】D
【分析】现代进化理论的基本内容是:①进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。②突变和基因重组产生进化的原材料。③自然选择决定生物进化的方向。④隔离导致物种形成。
【详解】现代生物进化理论认为,种群是生物进化的基本单位,突变和基因重组、自然选择、隔离是新物种形成的基本环节,其中新物种形成的必要条件是产生生殖隔离。D符合题意。
故选D。
2.(2024届·广东江门·一模)中国科学家领衔的团队发现了4.25亿年前的古鱼类初始全颌鱼化石。该化石为还原“从鱼到人”演化史提供了关键证据。该证据属于支持生物进化论的( )
A.直接证据B.比较解剖学证据
C.胚胎学证据D.细胞和分子水平证据
【答案】A
【分析】生物有共同祖先的证据:(1)化石证据:在研究生物进化的过程中,化石是最直接、最重要的、比较全面的证据。(2)比较解剖学证据:具有同源器官的生物是由共同祖先演化而来。这些具有共同祖先的生物生活在不同环境中,向着不同的方向进化发展,其结构适应于不同的生活环境,因而产生形态上的差异。(3)胚胎学证据:①人和鱼的胚胎在发育早期都出现鳃裂和尾;②人和其它脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段。(4)细胞水平的证据:①细胞有许多共同特征,如有能进行代谢、生长和增殖的细胞;②细胞有共同的物质基础和结构基础。(5)分子水平的证据:不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子,既有共同点,又存在差异性。
【详解】化石是保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹,在研究生物进化的过程中,化石是最重要的、比较全面的证据,是直接的证据。全颌鱼化石为还原“从鱼到人”演化史提供了关键证据,属于直接证据,A正确。
故选A。
3.(2024届·广东梅州·一模)基因组印记是指在配子或合子的发生期间,来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰(基因的碱基序列不发生改变),结果导致后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达方式。下列说法错误的是( )
A.两个亲本来源的等位基因表达方式不同是由于基因突变
B.基因组印记不影响减数分裂过程中染色体的分离和组合
C.基因组印记可能导致同一基因型的雌雄个体具有不同表型
D.基因组印记属于表观遗传,是一种可遗传变异
【答案】A
【分析】 基因突变:DNA分子中发生碱基对的增添、缺失和替换,引起基因结构改变。基因突变不改变基因的数量和排列顺序。
【详解】A、两个亲本来源的等位基因表达方式不同,是由于基因的碱基排序不同,其基因的碱基序列不发生改变,不属于基因突变,A错误;
B、基因组印记使得等位基因表达方式不同,但不影响减数分裂过程中染色体的分离和组合,B正确;
C、后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达方式,可能导致同一基因型的雌雄个体具有不同表型,C正确;
D、表观遗传中,生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化,基因组印记属于表观遗传,是一种可遗传变异,D正确。
故选A。
4.(2024届·广东大亚湾区·统考一模)高大树木通过修剪和塑造能长成一棵盆景矮树,但这棵盆景矮树所结的种子发育成的后代仍是高大的。这个证据可以用于反驳下列观点中的( )
A.隔离是物种形成的必要条件
B.适应的形成是由于获得性遗传
C.突变导致基因频率发生随机改变
D.定向选择是适应形成的必要条件
【答案】B
【分析】现代生物进化理论的基本观点:种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变;突变和基因重组产生生物进化的原材料;自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向,隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、隔离是物种形成的必要条件,但是题干中没有涉及到隔离,A不符合题意;
B、高大树木通过修建和塑造长成一棵盆景矮树,但是其后代的种子长大后仍然是高大树木,可以用来说明矮树是获得性的性状,不能遗传到下一代,所以可以用来反驳适应的形成是由于获得性遗传,B符合题意;
C、突变导致基因频率发生不定向改变,C不符合题意;
D、定向选择是适应形成的必要条件,D不符合题意。
故选B。
5.(2024届·广东茂名·一模)广东首次发现类黄杞属大化石,表明:晚始新世时,类黄杞属植物已经在我国低纬度亚热带地区有分布,并开始了多样性的演化。下列叙述错误的是( )
A.化石是研究生物进化最直接、最重要的证据
B.化石证据对达尔文的共同由来学说提供支持
C.类黄杞属大化石的发现填补了广东该古生物资料的空白
D.类黄杞属植物分布到亚热带并不会影响其他物种的进化
【答案】D
【分析】生物有共同祖先的证据:
1、化石证据:在研究生物进化的过程中,化石是最重要的、比较全面的证据,化石在地层中出现的先后顺序,说明了生物是由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生逐渐进化而来的。
2、比较解剖学证据:具有同源器官的生物是由共同祖先演化而来。这些具有共同祖先的生物生活在不同环境中,向着不同的方向进化发展,其结构适应于不同的生活环境,因而产生形态上的差异。
3、胚胎学证据:①人和鱼的胚胎在发育早期都出现鳃裂和尾;②人和其它脊椎动物在胚胎发育早期都有彼此相似的阶段。
4、细胞水平的证据:①细胞有许多共同特征,如有能进行代谢、生长和增殖的细胞;②细胞有共同的物质基础和结构基础。
5、分子水平的证据:不同生物的DNA和蛋白质等生物大分子,既有共同点,又存在差异性。
【详解】A、研究生物进化最直接和重要的证据是化石,A正确;
B、对化石的研究中可以发现物种的演变过程,对达尔文的共同由来学说提供支持,B正确;
C、该化石在广东是首次发现,所以填补了广东对该古生物资料的空白,C正确;
D、由协同进化理论可知,生物与生物之间,生物与环境之间都会产生相互影响,所以类黄杞属植物分布到亚热带会对其他物种的进化产生影响,D错误。
故选D。
6.(2024届·广东汕头·一模)有毒昆虫往往具有鲜艳醒目的颜色,对捕食者具有“警告”的作用,能使捕食者见后避而远之,这种现象叫做警戒色。捕食者在学会回避警戒色以前,至少得捕食一只具有警戒色的有毒昆虫,尝到苦头后才能学会回避。一些无毒的昆虫在形态和体色上会模仿有毒昆虫,这种现象叫做贝茨拟态。下列叙述错误的是( )
A.无毒昆虫的数量增多会造成警戒色的作用增强
B.警戒色和贝茨拟态都是昆虫对环境的适应现象
C.昆虫的进化过程中可能警戒色比贝茨拟态先出现
D.有毒昆虫、无毒昆虫与其天敌之间不断协同进化
【答案】A
【分析】动物的防御行为:
(1)防御行为的含义:自然界中每种动物都有一系列的行为来防御捕食者的捕食,这些保护自己、防避敌害的行为就属于防御行为。
(2)常见的防御行为:①隐蔽:很多动物的体色与环境背景色很相似,因此不易被捕食者发现,如避役的体色随着环境颜色的变化而改变,避役(变色龙)的体色随着环境的变化而改变;②警戒色:有毒的或不可食的动物往往具有极为鲜艳醒目的色彩,这种色彩对捕食者具有信号和警告作用,能使捕食动物见后避而远之,如雄性的招潮蟹具有一对大小悬殊的螯肢,它能舞动颜色鲜艳的大螯,起到威吓敌人的作用;③拟态:一种动物如果因在形态和体色上模仿另一种有毒或不可食的动物而获得好处,这种防御方式就叫拟态,如尺蠖静止不动时,它的形状像树枝,有些无毒的昆虫具有像有毒昆虫一样的鲜艳色彩等;④假死:很多动物都以假死习性来逃避捕食者的攻击,如金龟子遇到敌害时会假死;⑤转移攻击部位:有些动物是通过诱导捕食者攻击自己身体的非要害部位而逃生的。如蜥蜴在被捕食者捕捉到时往往自断尾巴以逃脱。
【详解】A、警戒色是一种进化出的防御机制,目的是让捕食者避免捕食有毒的昆虫,从而保护这些昆虫不被捕食。无毒昆虫的数量增多并不会增强警戒色的作用,因为警戒色是有毒昆虫的特征。无毒昆虫模仿有毒昆虫的警戒色(贝茨拟态)是为了获得保护,但这种保护是有条件的,只有当捕食者认识到这种颜色组合代表危险时才有效。如果无毒昆虫的数量大量增加,捕食者可能不会对这种颜色产生警觉,从而导致警戒色保护作用减弱,A错误;
B、警戒色和贝茨拟态都是昆虫为了适应环境中的捕食压力而进化出的适应性特征。警戒色通过醒目的颜色向捕食者传达信息,而贝茨拟态则是无毒昆虫模仿有毒昆虫的色泽和形态来欺骗捕食者,B正确;
C、从进化角度来看,警戒色可能首先出现,因为有毒昆虫通过其颜色直接威慑捕食者,这是一种直接的防御策略。而贝茨拟态是模仿这种已存在的警戒色,所以从逻辑上讲警戒色可能先于贝茨拟态出现,C正确;
D、有毒昆虫、无毒昆虫和它们的天敌如捕食者)之间存在一种动态的协同进化关系。有毒昆虫通过进化出警戒色或实际的毒性来保护自己,而捕食者则可能通过进化更好的辨别能力或学习能力来克服这些防御机制。无毒昆虫通过模仿有毒昆虫来获得保护,这又可能驱使捕食者进一步进化以区分这两种昆虫,这种相互作用推动了它们之间的不断进化,D正确。
故选A。
7.(2024届·广东湛江·一模)黔金丝猴的基因组约70%来自川金丝猴,30%来自另一种古金丝猴。科学家据此推测黔金丝猴最初是由川金丝猴和另一种古金丝猴杂交而来,杂交金丝猴在选择配偶时,优先选择跟自己毛发颜色一样的个体。这种选择上的偏好,使杂交金丝猴与其他金丝猴差异越来越大,最终形成了一个的新物种。下列表述正确的是( )
A.基因组等分子水平上的证据是生物进化最直接最重要的证据
B.黔金丝猴的形成是长期地理隔离的结果
C.黔金丝猴这一新物种形成的标志是与其他金丝猴产生生殖隔离
D.黔金丝猴这一新物种形成过程中毛色的基因频率没有发生变化
【答案】C
【分析】现代生物进化理论的基本观点:种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质在于种群基因频率的改变;突变和基因重组产生生物进化的原材料;自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向;隔离是新物种形成的必要条件。
【详解】A、生物进化最直接最重要的证据是化石,A错误;
B、杂交金丝猴在选择配偶时,优先选择跟自己毛发颜色一样的个体。这种选择上的偏好,使杂交金丝猴与其他金丝猴差异越来越大,最终形成了一个的新物种,因此不是长期地理隔离的结果,B错误;
C、新物种的形成标志是与其他生物形成生殖隔离,C正确;
D、黔金丝猴形成过程中毛色与其他金丝猴有了差异,说明毛色的基因频率发生变化,D错误。
故选C。
8.(2024届·广东梅州·一模)科研人员将玉米螟抗性基因Bt导入普通玉米,培育出如图甲、乙、丙、丁四个品系的抗虫玉米,携带基因Bt的花粉有一半败育。下列分析错误的是( )
A.丙品系的抗性遗传最稳定
B.丁品系的花粉可育率为5/8
C.将乙品系的花粉人工授予普通玉米,子代中抗虫玉米占比1/4
D.甲品系自交子代中抗虫玉米的占比2/3
【答案】C
【分析】基因插入的位置不同,形成的配子不同,甲可形成两种配子,含Bt和不含的;乙形成含BtBt和不含的配子,丙形成的配子都含有Bt,丁形成四种配子,其中不含有Bt基因的占1/4。
【详解】A、丙品系两个Bt基因插入了一对等位基因,虽然位置不同,但其正常产生的配子一定携带基因Bt,因此遗传最稳定,A正确;
B、设不含Bt的染色体对应基因用bt表示,则丁品系产生BtBt、Btbt、btBt、btbt4种基因型的花粉,其中基因型BtBt、Btbt、btBt的花粉各有一半败育,因此丁品系的花粉可育率为(3×1/2+1)÷4=5/8,B正确;
C、乙品系做父本,携带基因Bt的花粉有一半败育,可育雄配子的比例变成Bt∶bt=1∶2,普通玉米做母本,雌配子均为bt,杂交子代中抗虫玉米占比为1/3,C错误;
D、甲品系自交,雌配子育性正常Bt∶bt=1∶1,可育雄配子的比例Bt∶bt=1∶2,因此自交后代中抗虫玉米占比为1-1/2×2/3=2/3,D正确。
故选C。
9.(2024届·广东梅州·一模)基因有正选择压基因和负选择压基因之分,正选择压基因的表现效应有利于生物的生存和繁殖,负选择压基因的表现效应不利于生物的生存和繁殖。雄鸭的美羽艳丽,易被天敌发现,但有利于吸引雌鸭交配,避免与近似鸭错配而使生殖失败,雄鸭的素羽,不易被天敌发现,但不利于吸引雌鸭交配。下列相关叙述错误的是( )
A.在不同的环境条件下,生物的正负选择压基因是相对的
B.在自然选择的作用下,正选择压基因的频率会不断积累
C.进化的实质是负选择压基因突变为正选择压基因的过程
D.在天敌锐减﹑近似鸭数量增多时,美羽的基因频率会增大
【答案】C
【分析】现代进化理论的基本内容是:①进化是以种群为基本单位,进化的实质是种群的基因频率的改变。②突变和基因重组产生进化的原材料。③自然选择决定生物进化的方向。④隔离导致物种形成。
【详解】A、根据题意可知,每种基因有利也有弊,在某种环境中可能为正选择压,在另一种环境中可能是负选择压,因此生物的正负选择压基因是相对的,A正确;
B、在自然选择的作用下,正选择压基因有利于生存,因此其基因频率会不断积累,B正确;
C、进化的实质是在自然选择的作用下,种群的基因频率向正选择压基因定向积累的过程,C错误;
D、天敌锐减﹑近似鸭数量增多时,美羽会减少被捕食、避免与近似鸭错配而使生殖失败,进而使美羽的基因频率增大,D正确。
故选C。
10.(2024届·广东茂名·一模)雄蚕(ZZ)与雌蚕(ZW)相比具有食桑少、出丝率高和丝质优等特点。研究人员通过诱变和一系列杂交实验创建了家蚕性连锁平衡致死系。雄性的1对性染色体上分别带有2个不等位的隐性纯合致死基因a和b,会导致家蚕在胚胎期致死,不能成功孵化。用性连锁平衡致死系与普通家蚕杂交,过程如图(不考虑基因突变和染色体变异)。下列叙述错误的是( )
A.普通家蚕 W 染色体上不含致死基因的等位基因
B.a和b基因同时存在时才导致雌蚕胚胎期致死
C.平衡致死系产生雄配子时发生染色体互换导致①现象
D.创建平衡致死系时发生了染色体互换可能导致②现象
【答案】B
【分析】1、基因自由组合定律的实质是:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的;在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
2、染色体变异包括染色体结构变异(重复、缺失、易位、倒位)和染色体数目变异。
【详解】A、如果a和b基因在W染色体上也存在,雌性家蚕也会发生染色体互换,这样杂交结果就和题干中不符合,A正确;
B、由题干信息可以得出,a和b基因只要有一个隐性纯合就会导致致死,如果是a和b基因同时存在才能致死就不能得到如图杂交结果,B错误;
C、①现象是由于构建成功的平衡致死系ZAbZaB,在产生雄配子时发生染色体互换,因为这种互换概率比较小,所以后代才出现个别雌蚕,C正确;
D、②现象是在构建平衡致死系时候已经发生染色体互换导致产生ZABZab的雄性个体,该个体与普通家蚕杂交后代1/4的ZabW个体致死,整体孵化率为75%,D正确。
故选B。
11.(2024届·广东惠州·一模)利用雌雄同株的野生型青蒿(二倍体)可培育抗病高产青蒿素植株。下列叙述错误的是( )
A.利用人工诱变的方法处理野生型青蒿,筛选可能获得抗病高产的植株
B.选择抗病低产青蒿与易感病高产青蒿杂交,再连续自交,筛选抗病高产的植株
C.将抗病基因导入易感病高产青蒿体细胞中,用植物组织培养可以获得抗病高产的植株
D.抗病低产青蒿与易感病高产青蒿杂交得F1,利用花药离体培养直接获得抗病高产植株
【答案】D
【分析】杂交育种原理:基因重组(通过基因分离、自由组合或连锁互换,分离出优良性状或使各种优良性状集中在一起)诱变育种原理:基因突变,方法:用物理因素(如X射线、y射线、紫外线、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙脂等)来处理生物,使其在细胞分裂间期DNA复制时发生差错,从而引起基因突变,举例:太空育种、青霉素高产菌株的获得。
【详解】A、基因突变可产生新的基因,形成新的性状,因此利用人工诱变的方法处理野生型青蒿,筛选可能获得抗病高产青蒿素的植株,A正确;
B、选择抗病低产青蒿与易感病高产青蒿杂交,再连续自交,筛选抗病高产青蒿素的植株,这属于杂交育种,原理是基因重组,B正确;
C、提取抗病基因导入易感病高产青蒿体细胞中,这需要采用基因工程技术,再采用植物组织培养技术将转基因植物细胞培育成转基因植株,C正确;
D、抗病低产青蒿与易感病高产青蒿杂交得F1,利用花药离体培养获得单倍体,在经过秋水仙素处理才能获得稳定遗传的抗病高产青蒿素植株,D错误。
故选D。
12.(2024届·广东佛山·一模)蜜蜂的工蜂和蜂王都是二倍体,而雄蜂为单倍体。有一种黄蜂的群体中存在这样一种现象:一些雄蜂体内含有一种特殊的染色体psr,在受精时它能破坏来自同一染色体组的其他染色体,导致后代表型变化,其作用机制如图所示。下列叙述正确的是( )
A.psr含有雄蜂生长发育所需的全部基因
B.卵细胞经过受精形成的都是雌性
C.psr能从父方传给雄性和雌性子代
D.psr会在后代雄蜂中代代相传
【答案】D
【分析】1、在大多数生物的体细胞中,染色体 都是两两成对的,也就是说含有两套非同源染色体,其中 每套非同源染色体称为一个染色体组。
2、受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目,保证了物种染色体数目的稳定,其中有一半的染色体来自精子(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
【详解】A、题干信息:蜜蜂的工蜂和蜂王都是二倍体,而雄蜂为单倍体;也就是说雄蜂中含有一个染色体组,而一个染色体组中包含了雄蜂生长发育所需的全部基因,但是psr仅仅是雄蜂体内的一种特殊的染色体,不能代表一个染色体组,所以psr不含有雄蜂生长发育所需的全部基因,A错误;
B、受精时psr能破坏来自同一染色体组的其他染色体,题图可知卵细胞经过受精后形成的含有psr的受精卵将来会发育成雄性,B错误;
C、psr来自父方,将来也只能够传递给雄性,因为经过受精后形成的含有psr的受精卵将来只能发育成雄性,C错误;
D、由于psr来自父方,将来也只能够传递给雄性,所以psr会在后代雄蜂中代代相传,D正确。
故选D。
13.(2024届·广东湛江·一模)西瓜是雌雄同花、开花后传粉的植物,瓜皮颜色有深绿和浅绿两种,由A、a基因控制,基因型为Aa的西瓜田里,幼苗期隔行进行秋水仙素处理,开花期自由交配。据此回答下列问题:
(1)秋水仙素处理二倍体西瓜能形成四倍体的原因是 。
(2)二倍体西瓜所结的F1基因型有 种,F1中的三倍体西瓜无子的原因是 。
(3)西瓜种子的籽粒大小由两对基因(B/b、D/d)控制,b基因纯合为大籽粒,d基因抑制b基因的表达,现有已知基因型为BbDd和bbdd的西瓜,请设计一个最简便的实验证明这两对基因位于一对还是两对同源染色体上(不考虑互换)。
实验设计思路: 。
若子代表型及其比例为 ,则两对基因位于两对同源染色体上;
若子代表型及其比例为 ,则 位于一条染色体上;
若子代表型及其比例为 ,则 位于一条染色体上。
【答案】(1)秋水仙素抑制纺锤体的形成,染色体不能移向两极,使染色体数目加倍
(2) 7/七 三倍体减数分裂时同源染色体出现联会紊乱,不能形成可育的配子
(3) BbDd自交,观察子代种子籽粒大小及其比例(将上述两种基因型的西瓜进行自交,观察子代种子籽粒大小及其比例) 大籽粒:小籽粒=3:13 全为小籽粒 BD(或bd) 大籽粒:小籽粒=1:3 Bd(或bD)
【分析】多倍体育种原理:利用染色体变异,方法:最常用的是利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。秋水仙素能抑制有丝分裂时纺锤丝的形成,染色体不能移动,使得已经加倍的染色体无法平均分配,细胞也无法分裂。当秋水仙素的作用解除后,细胞又恢复正常的生长,然后再复制分裂,就能得到染色体数目加倍的细胞。
【详解】(1)秋水仙素诱导染色体加倍的原理是抑制纺锤体的形成,染色体不能移向两极,使染色体数目加倍。
(2)因为自由交配,所以二倍体西瓜为母本时,会有Aa×Aa和Aa×AAaa两种交配方式,Aa×Aa产生F1的基因型为AA、Aa、aa三种,Aa×AAaa产生F1的基因型为AAA、AAa、Aaa、aaa四种,因此F1基因型共7种;三倍体西瓜无子的原因为三倍体减数分裂过程中同源染色体联会紊乱,无法产生正常配子。
(3)对植物而言最简单的方法是自交,由于本实验是简便实验,因此用自交的方法,BbDd自交,观察子代种子籽粒大小及其比例:若两对基因位于两对同源染色体上,则子代为大籽粒(bbD_):大籽粒(9B_D_,3B_dd,1bbdd)=3:13;两对基因位于一对同源染色体上,若BD位于一条染色体上,bd位于一条染色体上,自交后代为1BBDD小籽粒、2BbDd小籽粒、1bbdd小籽粒,所以子代都为小籽粒;若Bd连锁,bD连锁,自交后代为1BBdd小籽粒、2BbDd小籽粒、bbDD大籽粒,所以子代为大籽粒:小籽粒=1:3。
14.(2024届·广东梅州·一模)梅州是广东省最大的沙田柚产区,曾获“中国金柚之乡”称号。因为沙田柚成熟时颜色呈金黄色,连片的沙田柚基地就象金山一样,所以又把沙田柚称为“金柚”。沙田柚是雌雄同株植物,无核是其优良性状之一,利于鲜食和加工。育种专家以多种方式进行沙田柚无核育种,并建立了完整的无核培育体系。线粒体的雄性不育基因(CMS)可导致沙田柚果实无核,显性的核基因R 可使其育性恢复,r则无此功能。部分沙田柚品种雄性不育相关基因组成如下表所示。请回答下列问题:
(注:“-”表示无CMS基因)
(1)结合上表分析,若上述4个沙田柚品种在自然状态下进行严格自花传粉,则无核的是 (填序号),原因是 。
(2)若用表中纯合沙田柚作亲本培育新的无核品种,选择②作 (填“父本”或“母本”)与另一亲本 (填序号)杂交。若仅考虑有性生殖,用②和杂合的③杂交得 F1,F1自交得 F2,理论上 F2中雄性可育与雄性不育的比例为 。
(3)培育三倍体是获得无核品种的另一条有效途径,科研工作者以二倍体沙田柚为母本,培育了57株三倍体。
①用分子标记技术对亲本及子代群体进行 PCR 扩增及凝胶电泳,结果如下图所示,可推测父本的基因型是 。
②获得多倍体最常用最有效的方法是 。
【答案】(1) ② 线粒体中含有雄性不育基因CMS,且细胞核基因为rr,无法恢复育性,表现为雄性不育,所以无核
(2) 母本 ④ 3∶1
(3) A1A2aa 用秋水仙素处理二倍体沙田柚萌发的种子或幼苗
【分析】真核细胞中的遗传物质主要分布在细胞核中,染色体作为细胞核内遗传物质(DNA)的主要载体,细胞质中的线粒体以及植物细胞的叶绿体中也包含部分遗传物质,同样控制部分生物性状。
【详解】(1)因为②线粒体中含有雄性不育基因CMS,且细胞核全为r基因,表现为雄性不育,所以无核。
(2)若要培育无核品种,子代不能含有R基因,且细胞质中必须含有CMS雄性不育基因(可导致果实无核),由于子代个体细胞中的细胞质仅来自于母本,因此选择细胞核基因型为rr、细胞质含CMS基因个体②作为母本,细胞核基因型为rr、细胞质不含CMS基因个体④作为父本,二者杂交。②细胞质中含有CMS雄性不育基因,且细胞核基因型为rr,因此其表现为雄性不育,只能做母本,那么杂合的BTC(细胞核基因型为Rr)做父本,杂交得F1个体细胞质中全部含有CMS雄性不育基因,细胞核基因型为1/2Rr和1/2rr。细胞核基因型为rr,且细胞质含有CMS雄性不育基因的F1个体表现为雄性不育,不能进行自交,只有细胞核基因型为Rr,细胞质含有CMS雄性不育基因的F1个体可以自交,自交后产生F2中个体细胞质中全部含有CMS雄性不育基因,细胞核中基因型比例为R-:rr=3:1,其中基因型为R-的个体育性可以恢复,表现为可育,基因型为rr的个体育性不能恢复,表现为不育,因此F2中雄性不育与雄性可育的比例为=1:3。
(3)由四倍体父本的电泳条带可知,其含有A1、A2和a基因,因此其基因型为A1A2a-,同样的分析方法,可知二倍体母本基因型为aa,二者杂交后代全为三倍体,由子代3号个体可以推知,其只含有a基因,因此子代3号个体基因型为aaa,由二倍体母本aa产生a配子,可以倒推,四倍体父本可以产生aa配子,因此推出父本基因型为A1A2aa。获得多倍体最常用最有效的方法是用秋水仙素处理二倍体沙田柚萌发的种子或幼苗。
15.(2024届·广东佛山·一模)“满箔春蚕得茧丝,家家机杼换新衣。”引入现代生物技术进行蚕桑育种能显著提高出丝率与蚕丝的品质。家蚕的性别决定为ZW型,雄蚕较雌蚕食桑少、出丝率高、茧丝品质优,专养雄蚕有重要的现实意义。
回答下列问题。
(1)蚕卵(受精卵)壳的颜色受sch基因控制,单个sch基因突变后,雄蚕卵壳仍为黑色,而雌蚕卵壳变为巧克力色且遇高温不能孵化而死亡。
①sch基因位于 染色体上,且该突变为 (填“显性”或“隐性”)突变。
②野生型雄蚕(黑壳卵)与常温下孵化的sch基因突变雌蚕(巧克力色壳卵)杂交得到F1,F1随机交配得到F2,若F2在高温条件下孵化,所得个体的表型及比例为: 。
③进一步研究表明,酪氨酸羟化酶是合成黑色素的关键酶,且具有高温应激功能(高温刺激下能使相关基因表达量增加,从而降低高温对机体的影响)。请推测sch基因突变后,雌蚕卵色变化及遇高温不能孵化的原因是 。
(2)a和b为Z染色体上的隐性致死基因(两个基因均为纯合致死)。现将基因型为ZAbZAB的雄蚕与野生型雌蚕(ZABW)杂交,F1中出现致死基因型的概率为 %。在图中用“●”标出相关致死基因,并在“( )”中用“×”标出死亡个体。
(3)根据以上信息,请写出一种能实现专养雄蚕的方案: 。
【答案】(1) Z 隐性 黑壳卵雄蚕:黑壳卵雌蚕=2:1 sch基因突变,无法合成酪氨酸酶,从而使黑色素合成减少,高温应激功能下降
(2) 25
(3)选择基因型为ZAbZaB雄蚕与野生型雌蚕ZABW杂交
【分析】1、基因分离定律:在杂合子细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性;在减数分裂形成配子的过程中,等位基因会随同源染色体分开而分离,分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。
2、基因突变:(1)概念:基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换,而引起的基因碱基序列的改变。 (2)特点:基因突变具有普遍性、低频性、随机性、不定向性等。(3)意义:基因突变是新基因产生的途径;基因突变能为生物进化提供原材料;基因突变是生物变异的根本来源。
【详解】(1)①单个sch基因突变后,雄蚕卵壳仍为黑色,而雌蚕卵壳变为巧克力色且遇高温不能孵化而死亡,说明sch基因位于Z染色体上,且该突变为隐性突变。
②假设黑壳卵基因为A,则巧克力色壳卵基因为a,则野生型雄蚕ZAZA与sch基因突变雌蚕ZaW,杂交得到F1ZAZa、ZAW,F1随机交配得到F2ZAZA、ZAZa、ZAW、ZaW,雌蚕卵壳巧克力色遇高温不能孵化而死亡,则孵化所得个体的表型及比例为:黑色卵雄蚕:黑色卵雌蚕=1:1。
③酪氨酸羟化酶是合成黑色素的关键酶,且具有高温应激功能(高温刺激下能使相关基因表达量增加,从而降低高温对机体的影响),雌蚕卵色变化为巧克力色,且遇高温不能孵化,可能是因为sch基因突变,无法合成酪氨酸酶,从而使黑色素合成减少,高温应激功能下降。
(2)现将基因型为ZAbZAB的雄蚕与野生型雌蚕(ZABW)杂交,F1中基因型为1/4ZAbW、1/4ZAbZAB、1/4ZABZAB、1/4ZABW,其中ZAbW死亡,则F1中出现致死基因型的概率为25%。用“●”标出相关致死基因,用“×”标出死亡个体如图所示:
(3)选择基因型为ZAbZaB雄蚕与野生型雌蚕ZABW杂交,则后代只有ZABZAb、ZABZaB的雄蚕能存活,可以据此实现专养雄蚕。
16.(2024届·广东茂名·一模)研究人员运用人工诱变方法获得了一个新的玉米叶绿素缺陷突变体pgl,并通过遗传实验和基因定位实验对pgl 突变体进行进一步分析。回答下列问题:
(1)通过观察叶片性状,发现pgl突变体的叶片呈现浅绿色,可以初步判断 pgl叶肉细胞中含有的光合色素有 。
(2)为了确定pgl 突变体叶绿素缺陷表型的遗传学特性,研究人员将叶色正常的不同玉米自交系 B73、M17 分别与叶绿素缺陷突变体 pgl 进行杂交,结果如下:
①从杂交结果可以初步推断 pgl 突变体的叶绿素缺陷表型的遗传符合 定律。
②从基因组成的角度分析,F₁表型没有出现浅绿色的原因是 。
(3)为了确定pgl的突变位点是否是新的位点,研究人员将纯合的pgl 突变体与杂合的 Zmcrdl (原有叶绿素缺陷突变位点)突变体杂交,若后代表现出 ,表明在 pgl 突变体中,突变位点基因是 Zmcrdl 基因的一个等位基因,在图B 中画出 pgl 突变体其突变基因在染色体上的位置 ;若后代表现出 ,则表明是 个新的突变位点。
(4)研究人员获得pgl突变体对研究光合作用的意义是 。
【答案】(1)叶绿素和类胡萝卜素
(2) 分离 F1全是绿色,是因为浅绿色是隐性性状,并且正常玉米自交系是纯合子
(3) 后代表现出绿色:浅绿色=1:1, 杂交结果是全是绿色
(4)叶绿素缺陷突变体可以研究叶绿素合成过程中的分子机理,即性状表现与基因的关系。
【分析】基因分离定律的实质:进行有性生殖的生物在进行减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离,分别进入不同的配子中,随配子独立遗传给后代;植株进行自由授粉属于自由交配,可以先计算雌雄配子的类型及比例,然后按照雌雄配子随机结合计算自由交配后代的基因型及比例。
【详解】(1)叶绿素缺陷突变体呈现浅绿色,所以叶绿素缺陷突变体应该有叶绿素和类胡萝卜素。
(2)F2的表型及比例为绿色:浅绿色=3:1,符合分离定律的规律,F1全是绿色,是因为浅绿色是隐性性状,并且正常玉米自交系是纯合子。
(3)如果pgl突变体的突变位点是原来已经存在的突变体的位点,相当于是Zmcrd1突变体的纯合子,杂交过程就相当于是测交,后代表现出绿色:浅绿色=1:1,在图B 中画出 pgl 突变体其突变基因在染色体上的位置
若是一个新的位点,对于这个新位点Zmcrd1突变体表现为显性纯合,而pgl突变体对于Zmcrd1突变体的位点是显性纯合子,杂交结果是全是绿色。
(4)叶绿素缺陷突变体可以研究叶绿素合成过程中的分子机理,即性状表现与基因的关系。
品种
①
②
③
④
细胞质
CMS
CMS
-
-
细胞核
RR/Rr
rr
RR/Rr
rr
杂交组合
F₁表型
F₂表型(由F₁自交而来)
绿色
浅绿色
B73×pgl
绿色
2854
885
Ml7×pgl
绿色
165
53
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