基因突变和基因重组是生物学中的核心概念，它们是生物进化和遗传多样性的重要驱动力。在高中生物课程中，这两个主题通常被详细讲解。
基因突变是指DNA序列发生的任何永久性改变，这可能是由于复制错误、化学物质诱导、辐射或其他环境因素导致的。突变可以是点突变，例如一个碱基对的替换、增添或缺失，也可以是较大的结构变异，如插入、删除或倒位。在题目中提到的案例中，原核生物基因编码区插入了一个碱基对，如果随后在附近发生的是缺失3个碱基对的情况，可能对编码蛋白质的影响最小，因为这可能导致阅读框的移动，使得蛋白质序列只发生少量改变。选项A（置换单个碱基对）和B（增加4个碱基对）可能导致较大变化，C（缺失3个碱基对）和D（缺失4个碱基对）可能导致阅读框的移动，影响更大。
基因突变是普遍存在的，并且通常是随机的，这意味着它们可以是正向的、负向的或者没有明显影响。在问题5中提到的DNA分子的碱基对增减，属于基因突变的一种类型。选项A（基因重组）、B（染色体变异）和D（不遗传的变异）不是描述这种情况的正确选项，正确的答案是C（基因突变）。
基因重组则发生在减数分裂过程中，当同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换或者非同源染色体自由组合时，导致基因在染色体上的重新排列。这在问题6中被提及，是亲代和子代之间存在差异的主要原因，而非基因突变，所以正确答案是A（基因重组）。基因重组可以产生新的基因组合，增加遗传多样性。
在问题9中，一株番茄的果变为黄色，这是基因突变的结果，因为基因突变可能导致表型变化。而其他选项如染色体畸变、基因重组或环境改变并未直接描述。
问题10询问的是属于基因突变的现象，其中A和B选项描述的是性状的遗传或重组效应，C选项是自然突变的结果，而D选项的植株变异可能源于组织培养过程中的基因表达调控变化，而非基因突变。
生物变异的主要来源是基因突变（问题11），因为它是新遗传信息产生的基础。基因突变提供了生物进化的原材料，而基因重组则通过形成新的基因组合促进了这一过程（问题14和15）。
在实际应用中，如问题12所示，保留变异芽的性状通常通过嫁接来实现，因为嫁接可以直接将变异体的芽转移到砧木上，保持其遗传特性。
问题13中，人类的白化病和矮杆水稻是基因突变的结果，而无籽番茄是通过激素处理抑制种子发育得到的，不是基因突变。无籽西瓜和人类镰刀型贫血症则是基因突变的例子。因此，正确答案是B。
基因突变是生物遗传变异的基础，它可能导致新的性状出现，进而影响生物的进化。而基因重组则是通过重新组合已存在的基因，创造出遗传多样性，对生物适应环境变化起着关键作用。在教学和学习过程中，理解这两种机制的原理和影响，对于深入理解生命科学至关重要。
