基因重组10.docx

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基因重组10

基因重组

考情分析

切片内容

学习目标

核心考点

知识重点分级

知识难度分级

基因重组

基因重组的概念、时间和场所

基因重组的条件、发生时期和实质

B

★★★

基因重组的结果和意义

是否产生新基因和对生物多样性及进化的意义

B

★★★

基因重组和基因突变的区别和联系

知识梳理

一、基因重组的概念、时间和场所

1．概念

在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合.

2．时间

基因重组发生在有性生殖过程中,即在进行减数分裂产生配子时,有丝分裂的过程不发生基因重组.因此,自然条件下,不进行有性生殖的生物,如细菌等,不能进行基因重组.但在人工条件下,可通过基因工程技术实现基因重组.

3．场所

自然条件下,基因重组仅发生于进行有性生殖的真核生物细胞；人工条件下,可发生于原核生物和其他真核生物中.

二、基因重组的结果和意义

1．结果

不同基因的重现组合,不产生新基因,而是产生新的基因型,使性状重新组合.

2．意义

（1）基因重组是产生生物多样性的原因之一.

父本和母本的杂合性越高,二者的遗传物质基础差异越大,基因重组的类型就越多,产生变异的可能性就越大.如果一个杂合体在n对基因上有差别,而且这些基因都是独立遗传的,那么将产生2n种配子,若再考虑交叉互换,其自带的变异类型就更多了.

（2）基因重组是生物变异的来源之一,对生物的进化非常重要.

三、基因重组和基因突变的区别和联系

1．列表对比基因突变与基因重组

基因突变

基因重组

本质及结果

基因的分子结构发生改变,产生了新基因,可能出现新性状

不同基因的重新组合,不产生新基因,而是产生新的基因型,使性状重新组合

发生时间及原因

细胞分裂间期DNA分子复制时,由于外界理化因素或自身因素的作用,引起简记对的改变（替换、增添、缺失）

减数第一次分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换,以及非同源染色体之间重新组合

发生条件

外界条件的剧变和自身因素相互作用

不同个体的杂交；有性生殖过程中减数分裂和受精作用

特点

低频性,普遍性、不定向性、多害少利性、随机性

高发性（普遍性）、必然性、多样性、规律性

适用范围

所有生物都可以发生,包括病毒,具有普遍性

自然条件下,发生在进行又想生殖的生物的核基因遗传过程中

意义

是新基因产生的途径,是生物变异的根本来源,也是生物进化的重要因素之一

是形成生物多样性的重要原因之一,是生物产生变异的来源之一,加快了生物进化的速度

在育种上的应用

通过诱变育种可培育生物新品种

通过杂交育种时性状的重组,可培育出所需的优良品种

联系

①都使生物产生可遗传变异；②在长期进化过程中,基因突变产生新基因,即基因突变为基因重组提供原材料,基因重组使突变的基因以多种形式传递；③两者均产生新的基因型,可能产生新的表现型；④在光学显微镜下都是不可见的

2．“三看法”判断基因突变与基因重组

（1）一看亲子代基因型：

①如果亲代基因型为BB或bb,而后代中出现b或B的原因是基因突变.

②如果亲代细胞的基因型为Bb,而次级精母（卵母）细胞中出现Bb的原因是基因突变或交叉互换.

（2）二看细胞分裂方式：

①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,则为基因突变.

②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同,可能是基因突变或交叉互换.

（3）三看染色体：

①如果在有丝分裂中期图中,两条姐妹染色单体上的两基因不同,则为基因突变的结果.（如图甲）

②如果在减数第一次分裂中期图中,两条姐妹染色单体上的两基因（同白或同黑）不同,则为基因突变的结果.（如图甲）

③如果在减数第二次分裂中期图中,两条姐妹染色单体上的两基因（颜色不一致）不同,则为交叉互换（基因重组）的结果.（如图乙）

【易错提醒】

（1）基因重组发生在减数分裂过程中,而不是发生在受精作用过程中；

（2）基因重组发生在控制不同性状的基因之间,即两对或两对以上的基因；

（3）原核生物不进行有性生殖,不能发生基因重组；

（4）基因重组不产生新基因,只产生新的基因型.

趣味生物

为什么普京说基因重组后的“超人类战士”,比核弹更可怕？

普京在出席俄罗斯索契世界青年节上说,基因重组后的“超人类战士”比核弹更可怕.未来属于人工智能的时代,谁掌握了人工智能,谁就能主导世界.机器人的发展将逐渐取代人类的各项工作,未来按照人类模式创造的机器人,将会引领产业革命.但为什么说“超人类战士”比核弹更可怕？

的确,未来我们可以通过基因重组,创造出科学家、数学家、物理学家,也可以创造出“超人类战士”,他没有感情,不知道喜怒哀乐,也不知道疼痛,这样的军人真的比核弹更可怕,核弹我们还可以控制,让他转化为核能,为人类所用.但基因重组后的超人类战士,没有情感,不知疼痛,人类将无法控制,这样的发明也将是一个很大的悲剧.所以普金希望全球各国,各位超一流的科学家,一起坐下来讨论,制定大家都应该遵守的规则,确保基因重组类的发明“超人类战士”,将会受到监管.以至于不会威胁到人类自身.

普京说的“超人类战士”,不是远不可及,好像那是若干年后的事,未来随着基因研究的发展,不是不可能,就看我们在灾难来临之前,制定出新的规则,为人类所用,服务于人类.未雨绸缪,方为不晚.

典例精炼

题型1:

基因重组的概念、时间和场所

【例1】下列关于基因重组的说法,错误的是（　　）

A．生物体进行有性生殖过程中控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组

B．减数分裂四分体时期,同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组

C．减数分裂过程中,非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组

D．一般情况下,水稻花药内可发生基因重组,而根尖则不能

【答案】B　

【解析】基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的非同源染色体上的非等位基因重新组合；减数分裂四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间的局部交换可导致基因重组；减数第一次分裂后期,非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组；一般情况下,基因重组只发生在减数分裂形成配子的过程中,水稻花药内精原细胞减数分裂形成配子的过程中可发生基因重组,但根尖细胞只能进行有丝分裂,不会发生基因重组.

【总结】本题考察基因重组的相关知识,要求考生识记基因重组的概念,掌握基因重组的两种类型,明确一般情况下基因重组只发生在减数分裂形成配子的过程中,再对各选项做出准确的判断,属于考纲识记和理解层次的考察.

强化训练

【练1-1】下列育种或生理过程中,没有发生基因重组的是（　　）

【答案】B　

【解析】将抗虫基因导入棉花获得抗虫棉是通过基因工程实现的,基因工程所利用的原理是基因重组；花药离体培养获得单倍体植株过程中发生的是染色体数目变异；肺炎双球菌的转化属于基因重组；初级精母细胞经过减数第一次分裂形成次级精母细胞,在减数第一次分裂的四分体时期可能发生同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换,在减数第一次分裂的后期会出现非同源染色体上的非等位基因的自由组合,都属于基因重组.

【练1-2】以下有关基因重组的叙述,正确的是（　　）

A．非同源染色体的自由组合能导致基因重组

B．姐妹染色单体间相同片段的交换导致基因重组

C．基因重组导致纯合子自交后代出现性状分离

D．同卵双生兄弟间的性状差异是基因重组导致的

【答案】A　

【解析】基因重组的发生与非同源染色体的自由组合和同源染色体非姐妹染色单体间的交叉互换有关；纯合子自交后代不出现性状分离；同卵双生个体基因型相同,其性状差异与环境条件或突变有关,与基因重组无关.

【练1-3】下列关于基因重组的叙述,正确的是（　　）

A．杂交后代出现3∶1的分离比,不可能是基因重组导致的

B．联会时的交叉互换实现了同源染色体上等位基因的重新组合

C．“肺炎双球菌转化实验”中R型菌转变为S型菌的原理是基因重组

D．基因重组导致生物性状多样性为生物进化提供了最基本的原材料

【答案】C　

【解析】如果一对相对性状是由非同源染色体上的两对基因共同控制,则杂交后代出现3∶1的分离比,可能是基因重组导致的；联会时的交叉互换实现了同源染色体上非等位基因的重新组合；突变和基因重组为生物的进化提供原材料,突变包括基因突变和染色体变异.

【练1-4】下列过程中无基因重组发生的是（）

A.减数分裂时果蝇的红眼基因和长翅基因分配到同一个精子中

B.用高茎豌豆自交后代出现3:

1的性状分离比

C.肺炎双球菌转化实验中的R型菌转化为S型菌

D.同源染色体内非姐妹染色单体间的交叉互换

【答案】B

【解析】基因重组是指生物体在进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因的重新组合,其前提条件是两对或两对以上的等位基因位于非同源染色体上.基因重组发生在减数第一次的四分体时期非姐妹染色单体的交叉互换以及减数第一次分裂后期的非等位基因的自由自合.减数第一次分裂后期由于控制果蝇的红眼基因和长翅基因的自由自合,导致二者最终分配到同一精子中,A不符合题意；由于控制豌豆茎的高度的基因是位于同源染色体上的一对等位基因,因此,高茎豌豆只能发生等位基因分离,而不会发生基因重组,B符合题意；肺炎双球菌转化实验中,S型菌的遗传物质DNA进入到了R型菌细胞内,整合到了R型细菌的DNA上,并表达出多糖荚膜（S型）,属于基因重组,C不符合题意；同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换发生在减数第一次分裂的四分体时期,属于基因重组,D不符合题意.

故选：

B.

【练1-5】下列各项中属于基因重组的是

A.基因型为Dd的个体自交后代发生性状分离

B.雌雄配子随机结合产生不同类型的子代个体

C.YyRr自交后代出现不同于亲本的新类型

D.杂合高茎与矮茎豌豆测交的后代有高茎和矮茎

【答案】C

【解析】基因重组是指控制不同性状的基因重新组合在一起,而基因型为Dd的个体自交,后代出现性状分离不属于基因重组,故A错误；含有两个性状的杂合子,如YyRr,自交后代出现不同的表现型,属于基因重组,故C正确；豌豆的高茎和矮茎属于同一个性状,不能发生基因重组,故D错误.

【练1-6】控制不同性状的基因之间进行重新组合,称为基因重组.下列各选项能够体现基因重组的是

A.利用人工诱导的方法获得青霉素高产菌株

B.利用基因工程手段培育生产干扰素的大肠杆菌

C.在海棠枝条上嫁接苹果的芽,海棠与苹果之间实现基因重组

D.用一定浓度的生长素溶液涂抹未授粉的雌蕊柱头,以获得无子番茄

【答案】B

【解析】利用人工诱导的方法获得青霉素高产菌株,其原理是基因突变,A项错误；利用基因工程手段培育生产干扰素的大肠杆菌,其原理是基因重组,B项正确；在海棠枝条上嫁接苹果的芽,属于无性生殖,不会发生基因重组,C项错误；用一定浓度的生长素溶液涂抹未授粉的雌蕊柱头,以获得无子番茄,属于不能遗传的变异,没有发生基因重组,D项错误.

【练1-7】将两个抗花叶病基因H导入大豆（2n=40）袁筛选出两个H基因成功整合到染色体上的抗花叶病植株A（每个H基因都能正常表达）,植株A自交,子代中抗花叶病植株所占比例为15/16.取植株A上的某部位一个细胞在适宜条件下培养,连续正常分裂两次,用荧光分子检测H基因.下列叙述正确的是（）

A．获得植株A的原理是基因重组,可以决定大豆的进化方向

B．若每个子细胞都含有一个荧光点,则细胞中的染色体数是40

C．若每个子细胞都含有两个荧光点,则细胞分裂过程发生了交叉互换

D．若子细胞中有的不含荧光点,则是因为同源染色体分离和非同源染色体自由组合

【答案】D

【解析】基因工程的原理是基因重组,属于可遗传的变异,变异是不定向的,不能决定生物进化的方向,自然选择决定生物进化的方向,故A错误；根据题意,转基因大豆中导入了两个H基因,该植株自交后代抗病植株所占比例为15/16,说明这两个H基因导入了两条非同源染色体上,用荧光分子检测H基因,若每个子细胞中都含有一个荧光点,说明题目中的分裂两次为减数第一次和第二次分裂,形成的子细胞染色体数目为20,故B错误；若每个子细胞含有两个荧光点,说明进行的分裂为有丝分裂,不会发生交叉互换,故C错误；若子细胞中有的不含荧光点,说明进行的分裂为减数分裂,分裂过程中发生了同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合,故D正确.

【练1-8】如图表示体细胞增殖的细胞周期（按顺时针方向）.下列叙述,错误的是（　　）

A.基因复制可发生在A时期,也可发生在B时期

B.基因重组不发生在A时期,也不发生在B时期

C.人工诱变育种指利用物理因素或化学因素来处理生物,可作用于A时期

D.人工诱导多倍体常用秋水仙素来处理萌发的种子或幼苗,作用于B时期

【答案】A

【解析】图中A时期较长,B时期较短,所以A代表的是有丝分裂的间期,而B代表的是有丝分裂期；基因重组发生在减数分裂的过程中,所以A、B时期均不发生基因重组；基因的复制只会发生在细胞分裂的间期,即A时期；人工诱导多倍体的形成是抑制纺锤体的形成,作用的时期是分裂期.

【练1-9】有性生殖生物的后代性状差异,主要来自于基因重组,下列过程中哪些可以发生基因重组（　　）

A．①②　　B．①③

C．②③　　D．③

【答案】A

【解析】基因重组发生在通过减数分裂形成配子的过程中,主要包括两种类型,一种是在四分体时期,位于同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换,一种是在减数第一次分裂后期,位于非同源染色体上非等位基因的自由组合.所以应为①②,而不是配子的随机组合③.

【练1-10】下列图示过程存在基因重组的是（）

【答案】A

【解析】A图为亲代通过减数分裂产生配子的过程,由于非同源染色体上的非等位基因自由组合,故亲代产生比例相等的4种配子,A正确；B图为受精作用过程,是雌雄配子间的随机结合过程,没有基因重组,B错误；C图为减数第二次分裂后期随着丝点分裂后,姐妹染色体移向细胞两极,没有基因重组,C错误；D图为亲代通过减数分裂产生配子后雌雄配子间的随机结合形成子代的过程,只发生同源染色体上等位基因的分裂,没有非同源染色体上的非等位基因自由组合,D错误.

题型2:

基因重组的结果和意义

【例2】下列关于基因重组的说法中,不正确的是（）

A．基因重组是形成生物多样性的重要原因之一

B．基因重组能够产生多种表现型

C．基因重组可以发生在酵母菌进行出芽（无性）生殖时

D．一对同源染色体的非姐妹染色单体上的基因可以发生重组

【答案】C

【解析】基因重组是形成生物多样性的重要原因之一,A正确；基因重组能够产生多种基因型,进而产生多种表现型,B正确；一般情况下,基因重组只发生在有性生殖过程中,C错误；一对同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换可导致基因重组,D正确.

【总结】本题主要考查基因重组的相关知识,意在考查考生能理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系的能力.

强化训练

【练2-1】在距今大约15亿年前,真核生物出现之后,有性生殖使生物多样性增加,生物进化速度明显加快的主要原因是

A．基因突变B．基因重组C．染色体变异D．以上三项都是

【答案】B

【解析】基因重组只发生在有性生殖过程中,它是生物变异的主要来源,因此有性生殖使生物多样性增加,故本题答案选B.

【练2-2】以下有关基因重组的叙述,错误的是

A．基因重组过程中产生了新的基因

B．基因重组过程中产生了新的基因型

C．减数分裂过程中,非同源染色体的自由组合会导致基因重组

D．减数分裂过程中,同源染色体的交叉互换会导致基因重组

【答案】A

【解析】基因重组通常是发生于减数分裂过程中,减数第一次分裂前期的同源染色体非姐妹染色单体上等位基因交叉互换导致同源染色体上非等位基因自由组合,减数第一次分裂后期,同源染色体上等位基因分离导致非同源染色体上非等位基因自由组合.只有基因突变产生新的基因,所以A选项错误,B、C、D选项正确.

【练2-3】下图表示同源染色体联会时,两条染色体上的基因发生交换,下列有关叙述正确的是（）

A.发生图中变化的一个精原细胞可以产生4种雄配子

B.该过程发生在减数分裂四分体时期的姐妹染色单体之间

C.该过程导致两条染色单体上的A和a基因之间发生基因重组

D.图示变异类型是生物变异的根本来源,对生物进化有重要意义

【答案】A

【解析】A．发生图中变化的一个精原细胞可以产生AX、aX、AY、aY4种配子,A正确；

B．据图分析可知,图中同源染色体的非姐妹染色单体间发生了交叉互换,B错误；

C．该过程导致两条姐妹染色单体上的A和a基因之间发生基因重组,C错误；

D．生物变异的根本来源是基因突变,图示变异类型是基因重组,是生物变异的主要来源,D错误；

【练2-4】俗话说：

“一母生九子,连母十个样”,这种现象在遗传学上被称为“变异”.引起这种“变异”的原因是（）

A．自然选择B．基因重组

C．染色体变异D．基因突变

【答案】B

【解析】有性生殖通过减数分裂基因重组形成的不同基因型配子,最终形成不同基因型受精卵,发育为不同表现型个体,B正确.自然选择在进化起到选择有利表现型的作用,A错.染色体变异包含染色体结构和数目变异,发生在无性和有性生殖中,C错.基因突变也发生在无性和有性生殖中,D错.

【练2-5】基因的自由组合可导致生物多样性的原因是（）

A．产生了新的基因B．改变了基因的结构

C．产生了新的基因型D．改变了基因的数量

【答案】C

【解析】基因的自由组合没有产生新的基因,A错误；基因的自由组合没有改变基因的结构,B错误；基因的自由组合可以产生不同于双亲的多种多样的基因型,使得后代产生多样性的表现型,C正确；基因的自由组合没有改变基因的数量,D错误.

【练2-6】杂交育种有很多的不足之处,对其表述不正确的是（）

A．不能创造新的基因B．杂交后代会出现性状分离

C．育种进程缓慢,过程繁琐D．不能创造新的基因型

【答案】D

【解析】基因重组不能产生新基因,只能产生新的性状组合,A正确；杂交后代由于减数分裂形成配子时发生基因重组,所以会出现性状分离,B正确；杂交育种需要逐代杂交,一次一次筛选,淘汰不需要的个体,所以需要的时间长,进程缓慢,C正确；基因重组能创造新的基因型,D错误.

3．下列有关两种生物变异的种类的叙述,不正确的是

A．图A过程发生在减数第一次分裂时期

B．图A中的变异未产生新的基因,但可以产生新的基因型

C．图B过程表示的变异类型属于基因重组

D．图B中的变异未产生新的基因,但可以改变基因的排列次序

【答案】C

【解析】分析题图可知,图A是同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换,发生在减数第一次分裂的前期,图B是非同源染色体之间的易位,属于染色体变异.图A是同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换,发生在减数第一次分裂的前期,A正确；图A属于基因重组,没有产生新基因,但是可以产生新基因型,B正确；图B是非同源染色体之间的易位,属于染色体结构变异,C错误；分析题图可知,图B中发生了基因的排列次序的改变,D正确.

【练2-7】真核生物的出现在生物进化历史上具有重要的意义,这主要表现在.

①结构和功能更加复杂、完善　

②出现有丝分裂,为有性生殖的产生奠定了基础　

③通过有性生殖实现了基因重组,推动了生物的进化

A．①②B．①③C．②③D．①②③

【答案】D

【解析】①原核细胞没有成形的细胞核,DNA是裸露的,无染色体,真核细胞有细胞核,细胞核中的DNA和蛋白质形成染色体,与原核生物相比,真核生物的结构和功能更加完善,①正确；

②真核生物出现后,出现了有丝分裂和减数分裂,有丝分裂是减数分裂的基础,有丝分裂的出现为有性生殖的产生奠定了基础,②正确；

③真核生物的有性生殖通过减数分裂产生配子的过程中,通过同源染色体的分离、非同源染色体自由组合实现了基因重组,产生的变异量大大增加,推动了生物进化,③正确．

故选：

D．

题型3:

基因突变和基因重组的区别和联系

【例3】基因突变和基因重组都能使生物产生可遗传的变异,对生物的进化起重要作用.下列叙述中正确的是

A．基因突变存在于所有生物中,而自然状态下基因重组仅存在于进行有性生殖的生物中

B．基因突变使基因结构发生改变影响了性状,而基因重组是不同基因的重新组合,对性状无影响

C．在进化过程中,基因突变产生新基因,这为基因重组提供了可能,从而直接影响生物进化的方向

D．基因突变和基因重组都产生新的基因型,从而形成新的表现型,两者都是生物变异的根本来源

【答案】A

【解析】所有生物都有基因,都有可能发生突变,所以基因突变存在于所有生物中；而自然状态下,基因重组发生于减数分裂过程中,因此只有进行有性生殖的生物才会发生基因重组,A正确；基因突变不一定改变生物的性状,而基因重组产生新的基因型,可能改变生物的表现型,B错误；进化过程离不开基因突变和基因重组,两者都对进化有重要影响,但进化方向是由自然选择决定的,C错误；基因突变和基因重组都可以产生新的基因型,但不一定形成新的表现型,其中基因突变是生物变异的根本来源,D错误.

【总结】解答本题关键是了解基因突变和基因重组,明确基因突变不一定能够改变生物的性状,且基因突变是生物变异的根本来源.

强化训练

【练3-1】下列关于生物变异的叙述,错误的是

A．同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组

B．有丝分裂和无丝分裂都可能发生基因突变

C．基因重组一般发生在减数分裂过程中,可以产生多种新的基因型

D．基因突变一定会导致新基因和新性状的产生

【答案】D

【解析】减数第一次分裂前期,同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组,A正确；在有丝分裂、减数分裂、无丝分裂等过程中都可以发生基因突变,B正确；基因重组一般发生在减数分裂过程中,可以产生多种新的基因型,但是不能产生新的基因,C正确；基因突变会产生新的基因,但是由于密码子的简并性等原因,不一定产生新的性状,D错误.

【练3-2】下列关于生物变异的叙述中,正确的是

A．孟德尔利用F1高茎豌豆自交产生的F2中出现性状分离,表明F1高茎豌豆发生了基因突变

B．色觉和染色体组均正常的一对夫妇生了一个染色体组成为XbXbY（患红绿色盲）的儿子,此现象与母亲的初级卵母细胞通过交叉互换产生基因型为XbXb的卵细胞有关

C．绿脓杆菌产生抗药性突变对绿脓杆菌个体生存有利,同时也有利于其种群的变化

D．利用高秆抗病（基因型为AARr）的水稻植株通过单倍体育种,可快速获取基因型为aaRR的矮秆抗病植株

【答案】C

【解析】孟德尔利用F1高茎豌豆自交产生的F2中出现性状分离,是等位基因分离的结果,没有发生基因突变,A错误；色觉和染色体组均正常的一对夫妇生了一个染色体组成为XbXbY（患红绿色盲）的儿子,说明母亲是携带者,且其次级卵母细胞减数第二次分裂异常产生了基因型为XbXb的卵细胞,B错误；绿脓杆菌产生抗药性突变对绿脓杆菌个体的生存是有利的,同时也有利于其种群的变化,C正确；利用高秆抗病（基因型为AARr）的水稻植株通过单倍体育种,可快速获取基因型为AARR或AArr的植株,但是不能得到aaRR的矮秆抗病植株,D错误.

【练3-3】下列关于基因突变和基因重组的叙述,不正确的是（）

A．基因突变和基因重组均可产生新的基因型

B．基因重组可发生在初级精（卵）母细胞形成次级精（卵）母细胞过程中

C．基因突变和基因重组均可发生在减数分裂过程中

D．基因突变和基因重组均可发生在酵母菌进行出芽生殖时

【答案】D

【解析】

试题分析：

基因突变的结果是产