Question

某中学生物研究小组为探究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，且控制翅形的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；

b．让子一代果蝇连续自由交配五代，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．根据子七代长翅果蝇和残翅果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的频率，得出结论。

据此回答（1） ～（5）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）请预测这种人工选择对种群基因频率的影响：_____________________。

Answer

1/2 1/3 不科学 没有设置对照（没有对照实验） 将子一代果蝇随机分成相同的甲、乙两组，让甲、乙两组果蝇分别连续自由交配五代，同时乙组在每一代中都要除去残翅果蝇 甲组子六代所有果蝇自由交配，乙组子六代所有长翅果蝇自由交配，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所占的百分比 根据甲、乙两组中子七代长翅果蝇和残翅果蝇的百分比，分别计算出甲、乙两组中的B、b基因在种群中的频率，比较得出结论 这种人工选择将导致B基因的基因频率增大，b基因的基因频率减小

【解析】

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。

（1）纯种长翅雄果蝇与残翅雌果蝇杂交，得子一代，子一代自由交配得子二代，子二代去除残翅果蝇后的基因型及比例为BB：Bb=1：2，产生的配子的种类及比例为B：b=2：1，故自由交配后子三代中基因型为BB的个体占2/3×2/3=4/9，Bb的个体占2×2/3×1/3=4/9，即子三代长翅果蝇中纯合子占1/2。

（2）若每代中不除去残翅果蝇，则子二代中BB：Bb：bb=1：2：1，子二代产生的配子B：b=1：1，子三代中BB：Bb：bb=1：2：1，故子三代长翅果蝇中纯合子占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甲组子六代所有果蝇自由交配，乙组子六代所有长翅果蝇自由交配，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所占的百分比；
④根据甲、乙两组中子七代长翅果蝇和残翅果蝇的百分比，分别计算出甲、乙两组中的B、b基因在种群中的频率，比较得出结论。
（5）根据题意分析可知，逐代淘汰bb残翅个体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。