第三節(jié)  種群基因組成的變化與物種的形成 一、選擇題1．下列關(guān)于種群基因庫的敘述不正確的是    （    ）A．同一物種不同種群的基因庫可能有所差異B．自然狀態(tài)下，一個生物個體的死亡一般不會導致種群基因庫的變化C．種群中每個個體含有該種群基因庫的全部基因D．基因突變可改變種群基因庫的組成【答案】C【詳解】同一物種不同種群生活的環(huán)境不同，其基因庫可能存在差異，A正確；自然狀態(tài)下一個種群含有許多個體，基因庫一般不會因某個個體死亡而變化，而是在代代相傳中保持和發(fā)展，B正確；種群中的每個個體含有種群基因庫中的部分基因，C錯誤；可遺傳的變異均可能改變基因庫的組成，可遺傳的變異包括基因突變、基因重組和染色體變異，D正確。2．現(xiàn)代的生物都是由共同祖先進化而來的，物種的進化體現(xiàn)在種群基因頻率的改變。下列能引起基因頻率改變的因素是 （　?。?/span>A．自然選擇    B．基因重組    C．隨機交配      D．大的種群【答案】A【詳解】在自然界中，有許多因素能夠打破遺傳平衡，而使種群基因頻率發(fā)生變動：如突變、基因遷移、遺傳漂變、非隨機交配、自然選擇，分析題意可知，A正確，BCD錯誤。3．果蠅是常用的遺傳學研究的實驗材料，據(jù)資料顯示，果蠅約有104對基因，現(xiàn)有一黑腹果蠅的野生種群，約有107個個體，下列關(guān)于相關(guān)敘述不正確的是（    ）A．基因突變產(chǎn)生新的等位基因，可以使果蠅種群的基因頻率發(fā)生了改變B．假定該種群中每個基因的突變率都是10-5，那么在該種群中每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)約是1×106個C．突變的有害和有利不是絕對的，往往取決于生物的生存環(huán)境D．突變和基因重組都是隨機的、不定向的，只能為生物進化提供原材料，不能決定生物進化的方向【答案】B【詳解】A、基因突變產(chǎn)生新的等位基因，可以使種群的基因頻率發(fā)生改變，從而使物種發(fā)生進化，A正確；B、基因在體細胞是成對存在的，每只果蠅基因共104對，也就是2×104個，果蠅數(shù)量為1×107個，每個基因發(fā)生突變的概率為1×10-5，基因突變是相互獨立的，所以突變的個數(shù)應該是整個基因數(shù)乘以突變概率：2×104×1×107×1×10-5=2×106個突變基因，B錯誤；C、突變具有多害少理性，突變的有害和有利是相對的，這往往取決于生物的生存環(huán)境，C正確；D、突變和基因重組都是隨機的、不定向的，只能為生物進化提供原材料，不能決定生物進化的方向，自然選擇決定生物進化的方向，D正確。4．現(xiàn)有一大種群，種群內(nèi)基因型頻率為AA38%、Aa16%、aa46%，個體間隨機交配，沒有遷入和遷出，無突變，自然選擇對A和a基因控制的性狀沒有作用。則下一代中a的基因頻率是（    ）A．46%         B．54%          C．40%          D．60%【答案】B【詳解】結(jié)合分析可知，該種群為遺傳平衡群體，因此其基因頻率不變，因此算出親代群體的基因頻率就是下一代的基因頻率。種群內(nèi)基因型頻率為AA38%、Aa16%、aa46%，在符合遺傳平衡定律的條件下，親子代基因頻率不變，親本中a基因頻率為 46%+ 16%÷2=54%，即B正確。5．下列有關(guān)遺傳、變異、生物進化的相關(guān)敘述中，錯誤的是（    ）A．基因型為AaBb的個體自交，其后代一定有4種表現(xiàn)型和9種基因型B．減數(shù)分裂過程中同源染色體非姐妹染色單體的交換可引起基因重組，非同源染色體之間交換一部分片段導致染色體結(jié)構(gòu)變異C．隔離是物種形成的必要條件D．一個隨機交配的足夠大的種群中，某一相對性狀中顯性性狀表現(xiàn)型的頻率是0.36，則該種群繁殖一代后雜合子Aa的頻率是0.32【答案】A【詳解】A、基因與性狀不一定是一一對應關(guān)系，如果兩對基因共同控制一對性狀，則后代可能只有2種表現(xiàn)型，A錯誤；B、減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體上非姐妹染色單體發(fā)生交叉互換，而非同源染色體間交換為染色體結(jié)構(gòu)變異，B正確；C、新物種形成的標志是生殖隔離，生殖隔離和地理隔離都屬于隔離，隔離是新物種形成的必要條件，C正確；D、顯性性狀表現(xiàn)型的頻率是0.36，則隱性性狀表現(xiàn)型的頻率是0.64，用A和a表示，即aa=0.64，所以a為0.8，A為0.2，雜合子Aa=2×0.8×0.2=0.32，D正確。6．在青藏鐵路穿越可可西里的一段，有專門為藏羚羊設計的33條走廊（野生動物專用通道），否則，青藏鐵路的阻隔可使同一藏羚羊種群出現(xiàn)地理隔離而成為兩個種群。下列說法正確的是（    ）A．在一個藏羚羊種群基因庫中，某個基因占全部基因數(shù)的比值為其基因頻率B．基因頻率相同的兩個種群，基因型頻率也相同C．若不設計野生動物專用通道，由于鐵路的地理隔離作用，位于鐵路兩邊的藏羚羊經(jīng)過漫長的進化，一定可以出現(xiàn)生殖隔離D．物種形成的三個環(huán)節(jié)是突變和基因重組、自然選擇、隔離【答案】D【詳解】A、在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比值，叫做基因頻率，A錯誤；B、基因頻率相同的兩個種群，基因型頻率不一定相同，如一個只有Aa的種群和一個AA∶Aa：aa=1∶2∶1的種群，A和a的基因頻率均為1/2，但Aa的基因型頻率不同，B錯誤；C、鐵路兩邊的藏羚羊若環(huán)境條件等較為相似，可能不會出現(xiàn)大的基因庫差異，不一定能出現(xiàn)生殖隔離，C錯誤；D、物種形成的三個環(huán)節(jié)是突變（包括基因突變和染色體變異）和基因重組、自然選擇、隔離，D正確。7．一粒小麥（染色體組AA，2n=14）與山羊草（染色體組BB，2n=14）雜交，產(chǎn)生的雜種AB經(jīng)染色體自然加倍，形成了具有AABB染色體組的四倍體二粒小麥（4n=28）。后來，二粒小麥又與節(jié)節(jié)麥（染色體組DD，2n=14）雜交，產(chǎn)生的雜種ABD經(jīng)染色體加倍，形成了具有AABBDD染色體組的六倍體小麥（6n=42）。這就是現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛種植的普通小麥。下列關(guān)于普通小麥與二粒小麥的敘述，正確的是（    ）A．二粒小麥與普通小麥可以雜交獲得可育后代B．普通小麥的培育成功說明了不經(jīng)過隔離也能形成新物種C．普通小麥卵母細胞在減數(shù)分裂時，可觀察到21個四分體D．在上述普通小麥形成過程中發(fā)生了染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的變異【答案】C【詳解】A、普通小麥是異源六倍體AABBDD，產(chǎn)生的配子是ABD，二粒小麥是異源四倍體AABB，產(chǎn)生的配子是AB，雜交后形成了染色體組成為AABBD的個體是不可育的，A錯誤；B、隔離是新物種形成的必要條件，新物種形成的標志是產(chǎn)生了生殖隔離，B錯誤；C、普通小麥為六倍體小麥（6n=42），在性母細胞減數(shù)分裂時，同源染色體發(fā)生配對，42條染色體可配成21對，故可觀察到21個四分體，C正確；D、在普通小麥的形成過程中，發(fā)生的生物變異有染色體加倍（數(shù)目變異）、基因重組，沒有發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異，D錯誤。8．已知物種乙和丙均由甲演化而來，形成過程如圖所示（乙和丙種群處于遺傳平衡狀態(tài)）。圖中 A、B、C 分別表示不同的 3 個地區(qū)。E/e 位于常染色體上，G/g 位于 X 染色體上。下列有關(guān)說法正確的是（    ）A．環(huán)境可以誘導生物產(chǎn)生定向的變異B．物種乙和丙存在生殖隔離，所以不能交配C．若種群丙中 XgXg 約占 18%，則雄性中 XgY 約占 60%D．若種群乙中 E 和 e 基因頻率相等，則顯性個體與隱性個體的數(shù)量相同【答案】C【詳解】A、變異是不定向的，A錯誤；B、物種乙和丙存在地理隔離，不能交配，B錯誤；C、若種群丙中 XgXg 約占 18%，則雌性個體中XgXg占比為36%，則g的基因頻率約占60%，雄性中g的基因頻率與XgY的基因型頻率相等，雄性中 XgY 約占 60%，C正確；D、若種群乙中E和e的基因頻率相等，則A基因頻率=50%，則EE的基因型頻率=0.5×0.5=25%，Ee=0.5×0.5×2=50%，ee=25%，顯性個體數(shù)量是隱性的3倍，D錯誤。9．從達爾文的自然選擇學說到現(xiàn)代生物進化論理論的發(fā)展，有關(guān)說法正確的是（    ）A．解剖比較不同動植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)是研究生物進化最直接、最重要的證據(jù)B．達爾文認為，適應的來源是可遺傳的變異，適應是自然選擇的結(jié)果C．突變和基因重組都是隨機的、不定向的，種群基因頻率的改變也是不定向的D．捕食者的存在讓某種生物的數(shù)量不會過多，不利于生物多樣性的形成【答案】B【詳解】A、化石是保存在巖層中的古生物遺物和生活遺跡，直接說明了古生物的結(jié)構(gòu)或生活習性，因此生物進化的直接的、非常重要的證據(jù)是化石證據(jù)，A錯誤；B、群體中出現(xiàn)可遺傳的有利變異和環(huán)境的定向選擇是適應形成的必要條件，達爾文認為，適應的來源是可遺傳的變異，適應是自然選擇的結(jié)果，B正確；C、突變和基因重組都是隨機的、不定向的，自然選擇使種群的基因頻率定向改變并決定生物進化的方向，C錯誤；D、捕食者的存在不會讓某種生物占絕對優(yōu)勢，為其他物種的生存騰出空間，利于生物多樣性形成，D錯誤。10．假設某一年樺尺蛾種群的基因型組成及比例為：SS（黑色）10%，Ss（黑色）10%，ss（淺色） 80%。由于寄居的樹干變黑不利于淺色個體的生存，使得種群中淺色個體每年減少 10% ，黑色個體每年增加 10%。下列敘述錯誤的是（    ）A．自然選擇作用的對象是個體的表型B．淺色樺尺蛾和黑色樺尺蛾同時存在體現(xiàn)了遺傳多樣性C．第二年淺色（ss）基因型頻率為 76.6%D．黑色與淺色樺尺蛾發(fā)生了協(xié)同進化【答案】D【詳解】A、在生存斗爭中，適應環(huán)境的個體保留下來，不適應的個體被淘汰，所以自然選擇直接作用的是生物個體的表型，A正確；B、生物多樣性包括遺傳（基因）多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性，淺色樺尺蛾與黑色樺尺蛾同時存在體現(xiàn)了遺傳（基因）多樣性，B正確；C、種群中淺色個體每年減少10% ，黑色個體每年增加10%，第二年淺色個體基因型的比例為80%×0.9/(80%×0.9+20%×1.1)=76.6%，C正確；D、不同種生物之間發(fā)生協(xié)同進化，黑色與淺色樺尺蠖是同一物種，D錯誤。11．經(jīng)過40年的精心保護，寧夏賀蘭山自然保護區(qū)的巖羊數(shù)量得到明顯提升。種群數(shù)量上升一定會導致（    ）A．種群基因庫的容量增大                 B．基因突變頻率提高C．種群基因頻率定向改變              D．基因產(chǎn)生定向突變【答案】A【詳解】A、種群基因庫是指種群中全部個體的所有基因，藏羚羊數(shù)量增加，種群基因庫一定增大，A正確；B、基因突變頻率在自然界很低，種群數(shù)量增加，突變個數(shù)會增加，但突變率不會提高，B錯誤；C、種群基因頻率因自然選擇而定向改變，不會因種群數(shù)量增加而定向改變，C錯誤；D、基因突變是不定向的，D錯誤。12．生活在科羅拉多大峽谷的Abert松鼠被一條河流分隔成了兩個種群，南北岸的松鼠經(jīng)過大約一萬年的演變，在形態(tài)和體色方面發(fā)生了明顯的差異。下列敘述不符合“以自然選擇學的說為核心的現(xiàn)代生物進化理論”觀點的是（    ）A．突變和基因重組，為松鼠的進化提供原材料B．兩個種群形態(tài)和體色的差異，是種群基因頻率定向改變的結(jié)果C．河流的阻隔使南北岸松鼠的基因交流受阻，導致基因庫差異加大D．兩岸食物和棲息條件的不同，導致兩個種群基因突變的方向不同【答案】D【詳解】A、現(xiàn)代生物進化理論認為，突變和基因重組為生物的進化提供了原材料，A正確；B、種群基因頻率的定向改變使生物向著一定的方向進化，進而使兩個種群的松鼠的形態(tài)和體色出現(xiàn)差異，B正確；C、由于河流的存在，使南北兩岸的松鼠由于地理隔離不能進行基因交流進而導致基因庫的差異加大，C正確；D、基因突變是不定向的，兩岸食物和棲息條件的不同對不定向的基因突變起到了定向選擇的作用，D錯誤。二、非選擇題13．20世紀50年代，科研工作者們受到達爾文進化思想的啟發(fā)，廣泛開展了人工動植物育種研究。通過人工創(chuàng)造變異并選育優(yōu)良的新品種，這一過程被形象地稱為“人工進化”。(1)六倍體高加索三葉草（6n=48）具有很強的抗旱，抗寒能力，但固氮能力差；而四倍體白三葉（4n=32）具有強固氮能力。為培育出兼具強抗逆性和強固氮能力的三葉草新品種，科學家以高加索三葉草為母本，白三葉為父本進行雜交。①進行人工雜交時，需要在開花前去除高加索三葉草花內(nèi)未成熟的 ______并套袋，再授以白三葉的花粉。②雜交后代F1高度不育，原因是在減數(shù)分裂過程中 ______。為進一步獲得可育的雜種植株，可用 ______處理F1種子或幼苗，該變異類型屬于 ______。(2)已知在某三葉草種群中，親代基因型AA占24%，Aa占72%，aa占4%，它們隨機交配，則F1中A的基因頻率為 ______。假如這三種基因型的個體在某一環(huán)境中的生存能力或競爭能力為AA=Aa＞aa，則在長期的選擇過程中，A和a的基因頻率會有改變，請在如圖中繪出A基因頻率變化的大致趨勢______。(3)與自然界的生物進化一樣，“人工進化”過程的實質(zhì)也是 ______的定向改變。【答案】(1)     雄蕊     同源染色體聯(lián)會紊亂     秋水仙素     染色體（數(shù)目）變異(2)     60%     (3)種群基因頻率【分析】種群的基因型頻率計算種群基因頻率的方法是：顯性基因的基因頻率=顯性純合子的基因型頻率+雜合子基因型頻率的一半；隱性基因的基因頻率=隱性純合子的基因型頻率+雜合子基因型頻率的一半。（1）進行人工雜交時，為了避免自花傳粉，需要在開花前，去除高加索三葉草花內(nèi)未成熟的雄蕊并套袋，來做母本，再授以白三葉草的花粉。以高加索三葉草（6n=48）為母本（配子中三個染色體組），白三葉草（4n=32）為父本（配子中兩個染色體組），進行雜交，后代F1中有5個染色體組，但F1高度不育，其原因是同源染色體聯(lián)會紊亂，幾乎無法產(chǎn)生后代，秋水仙素可以抑制紡錘體的形成，導致染色體加倍，所以為進一步獲得可育的雜種植株，可用秋水仙素處理F1種子或幼苗，該變異類型屬于染色體（數(shù)目）變異。（2）已知在某三葉草種群中，親代基因型AA占24%，Aa占72%，aa占4%，則A的頻率為24%+72%×1/2=60%，a的頻率為4%+72%×1/2=40%，隨機交配，A的頻率不變，則F1中A的基因頻率為60%。三種基因型的個體在某一環(huán)境中的生存能力或競爭能力為AA=Aa＞aa，則aa個體就會減少，導致A基因頻率會逐漸增加，a的基因頻率會逐漸減少，A基因頻率變化的可能趨勢如下：（3）“人工進化”和自然界生物進化一樣，實質(zhì)都是種群基因頻率的改變。14．一萬多年前，某地區(qū)有許多湖泊（A、B、C、D），湖泊之間通過縱橫交錯的溪流連結(jié)起來，湖中有不少鳉魚。后來，氣候逐漸干旱，小溪流漸漸消失，形成了若干個獨立的湖泊（如圖1），湖中的魚形態(tài)差異也變得明顯。請分析回答下列問題：(1)溪流消失后，各個湖泊中的鳉魚不再發(fā)生基因交流，原因是存在_____________。各個種群通過___________產(chǎn)生進化的原材料。(2)C湖泊中的鏘魚某對染色體上有一對等位基因A和a，該種群內(nèi)的個體自由交配。圖2為某段時間內(nèi)種群A基因頻率的變化情況，假設無基因突變，則該種群在___________時間段內(nèi)發(fā)生了進化，判斷依據(jù)是____________。(3)若在某一段時間內(nèi)，種群足夠大且沒有其他因素干擾，種群內(nèi)隨機交配產(chǎn)生子代，此時種群中Aa與aa基因型頻率相等，則其產(chǎn)生的子代中隱性純合子所占的比例為____________。(4)在5000年前，A湖的淺水灘生活著甲水草（二倍體），如今科學家發(fā)現(xiàn)了另一些植株較碩大的乙水草，經(jīng)基因組分析發(fā)現(xiàn)，甲、乙兩種水草完全相同。經(jīng)染色體組分析，水草甲含有18對同源染色體，水草乙的染色體組數(shù)是水草甲的2倍。則乙水草產(chǎn)生的原因最可能是____________。【答案】(1)     地理隔離     突變和基因重組     (2)     Y1-Y3     種群中基因A的基因頻率發(fā)生變化    (3)4/9     (4)低溫導致甲水草幼苗或種子有絲分裂過程中紡錘體形成受到抑制，進而導致染色體組成倍增加形成四倍體水草乙【詳解】（1）溪流消失后，各個湖泊中的鳉魚不再發(fā)生基因交流，原因是存在地理隔離；突變和基因重組是進化的原材料。（2）生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變，C湖泊中的鏘魚的A基因頻率在Y1-Y3之間發(fā)生變化，因此該階段發(fā)生了進化。（3）Aa與aa基因型頻率相等，設都為Aa所占比例為x與aa也為x，AA為1-2x,基因頻率a為3x/2，A的基因頻率為1-2x+x/2，因種群自由交配，下一代該種群Aa與aa基因型頻率也相等，故aa的基因型頻率3x/2×3x/2=Aa的基因型頻率2×3x/2×（1-2x+x/2）解得x=4/9，即為aa所占比例。（4）水草甲含有18對同源染色體，水草乙的染色體組數(shù)是水草甲的2倍，說明水草乙的染色體發(fā)生了加倍，原因最可能是低溫導致甲水草幼苗或種子有絲分裂過程中紡錘體形成受到抑制，進而導致染色體組成倍增加形成四倍體水草乙。

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一 種群基因組成的變化

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