生物进化的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、基因重组、遗传漂变、生物个体的迁入和迁出等。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

生物进化的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、基因重组、遗传漂变、生物个体的迁入和迁出等。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)对残翅果蝇(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残翅雌性果蝇进行杂交,获得子一代雌雄果蝇;

b.让子一代果蝇连续自由交配5代,同时在每一代中都要除去残翅果蝇;

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。

请分析回答下列问题。

(1)如果按照上述步骤进行,在子三代长翅果蝇中纯合子占___。

(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___。

(3)请判断该实验过程的设计是否科学。____。你的理由是____________。

(4)若让你对此实验过程进行改进,请设计出改进后的步骤。

①选择一只纯种长翅雄果蝇与一只残翅雌果蝇进行杂交,获得子一代雌雄果蝇;

②_________________;

③_____________;

④____________________________。

(5)请预期这种人工选择对种群基因频率的影响。______________。

【答案】

1/2 3/5 不科学 没有设置对照(没有对照实验) 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次,同时将乙组在每一代中都要除去残翅果蝇 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 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 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

【解析】

依据题意和实验遵循的单一变量原则，准确定位实验目的（证明人工选择对种群基因频率的影响），进而找出实验变量（自变量、因变量、无关变量），再结合题干所示的实验过程，对实验设计给予合理的评价。在此基础上，围绕基因的分离定律、实验设计应遵循的原则等，对相关问题情境进行解答。

(1)依题意可知：纯种雄性长翅果蝇（BB）与一只残翅雌性果蝇（bb）进行杂交，子一代雌雄果蝇的基因型均为Bb；让子一代果蝇连续自由交配5代，同时在每一代中都要除去残翅果蝇，则在F2中，BB∶Bb＝1∶2，产生的两种类型的配子B∶b＝2∶1，实验在F3中，bb为(1/3)×(1/3)＝1/9，即F3中长翅果蝇占8/9，其中的纯合子为BB＝(2/3)×(2/3)＝4/9，占长翅总数的1/2。

(2)若在每代中不除去残翅果蝇，则F2中BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，F2产生的配子B∶b＝1∶1，F3中BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，因此长翅果蝇中的纯合子所占比例为：BB/(BB＋Bb)＝1/3。

(3)该实验的目的是证明人工选择对种群基因频率的影响。依据实验设计遵循的对照原则等可知：题干所示的实验过程没有设置对照(没有对照实验)，因此其设计不科学。

(4)要证明人工选择是否对种群基因频率产生影响，其自变量为人工选择与否。通过由人工选择作用的种群和自然繁殖的种群繁殖若干代后进行对照得出实验结论，据此可推知，改进后的实验步骤为：

①选择一只纯种长翅雄果蝇与一只残翅雌果蝇进行杂交，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次,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)在人工选择的情况下，果蝇种群中基因型为bb的个体不断被淘汰，因此，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。