Question

5．生物进化实质是种群基因频率的改变，其中影响种群基因频率的因素有很多，如自然选择、突变、生物个体的迁入迁出等．某中学生物研究小组为证明人工选择对种群基因频率的影响，选用了纯种长翅果蝇和残翅果蝇进行实验．已知果蝇的长翅（B）对残翅（b）为显性，基因位于常染色体上．他们的实验过程如下：
a．选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只雌性残翅果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；
b．让子一代果蝇连续自由交配5代，同时在每一代中要除去残翅果蝇；
c．当子六代所有长翅果蝇自由交配后，统计子七代长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比；
d．根据残翅果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的基因频率，得出结论．
请分析回答：
（1）如果按照上述步骤进行，在子三代长翅果蝇中纯合子占$\frac{1}{2}$．
（2）如果在每代中不除去残翅果蝇，在子三代长翅果蝇中纯合子占$\frac{1}{3}$．
（3）请判断该实验过程的设计是否科学？你的理由是不科学，没有设置对照（没有对照实验）．
（4）若让你对此实验过程进行改进，请设计出改进后的部分步骤．
①选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只雌性残翅果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；
②子一代果蝇分成性状完全相同的甲、乙两组，让甲、乙两组果蝇分别连续自由交配5次，同时将乙组在每一代中都要除去残翅果蝇
③…统计…（略）
④…计算…（略）
（5）请预期这种人工选择对种群基因频率的影响．这种人工选择将导致B基因的频率增大，b基因的频率减小．

Answer 1

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．

解答 解：（1）选择一只纯种雄性长翅果蝇BB与一只雌性残翅果蝇bb进行杂交，获得子一代雌雄果蝇为Bb，让子一代果蝇连续自由交配5代，同时在每一代中要除去残翅果蝇，B=b=$\frac{1}{2}$，则子二代为BB=bb=$\frac{1}{4}$，Bb=$\frac{1}{2}$，淘汰bb，BB：Bb=1：2，B=$\frac{2}{3}$，b=$\frac{1}{3}$，则子三代BB=$\frac{4}{9}$，Bb=$\frac{4}{9}$，bb=$\frac{1}{9}$，因此在子三代长翅果蝇中纯合子占$\frac{1}{2}$．
（2）选择一只纯种雄性长翅果蝇BB与一只雌性残翅果蝇bb进行杂交，获得子一代雌雄果蝇为Bb，让子一代果蝇连续自由交配5代，B=b=$\frac{1}{2}$，如果在每代中不除去残翅果蝇，基因频率保持不变，则子三代为BB=bb=$\frac{1}{4}$，Bb=$\frac{1}{2}$，在子三代长翅果蝇中纯合子占$\frac{1}{3}$．
（3）由于该实验没有设置对照，因此该实验过程的设计不科学．
（4）对此实验过程进行改进，改进后的步骤为：
①选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只雌性残翅果蝇进行杂交，获得子一代雌雄果蝇；
②将子一代果蝇分成性状完全相同的甲、乙两组，让甲、乙两组果蝇分别连续自由交配5代，同时将乙组在每一代中都要除去残翅果蝇；
③当子六代所有长翅果蝇自由交配后，分别统计甲、乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比；
④根据甲、乙两组中残翅果蝇的百分比，分别计算出甲、乙两组中的B、b基因在种群中的基因频率，比较得出结论．
（5）根据题意分析可知，这种人工选择将导致B基因的频率增大，b基因的频率减小．
故答案为：
（1）$\frac{1}{2}$
（2）$\frac{1}{3}$
（3）不科学，没有设置对照（没有对照实验）
（4）②分成性状完全相同的甲、乙两组，让甲、乙两组果蝇分别连续自由交配5次，同时将乙组在每一代中都要
（5）这种人工选择将导致B基因的频率增大，b基因的频率减小

点评 本题考查现代生物进化理论的主要内容及基因频率的相关计算，首先要求考生识记现代生物进化理论的主要内容，能分析题干信息，得出实验一得不到正确结论的原因；其次扣住“自由交配”，利用基因频率计算出相关概率．