高中生物微生物的分离和培养综合题

（每空2分，共16分）紫罗兰的单瓣与重瓣是由一对等位基因（A、a）控制的相对性状。研究人员发现所有的重瓣紫罗兰都不育（雌、雄蕊发育不完善），单瓣紫罗兰自交后代总是存在约50%的单瓣花和50%重瓣花。自交实验结果如图所示：

（1）根据实验结果可知：紫罗兰花瓣中              为显性性状，实验中F₁重瓣紫罗兰的基因型为              。
（2）经研究发现，出现上述实验现象的原因是等位基因（A、a）所在染色体发生部分缺失(不影响减数分裂过程)，而且染色体缺失的花粉致死，染色体缺失的雌配子可育。若A^-、a^-表示基因位于缺失染色体上，A、a表示基因位于正常染色体上，请写出上述实验中F₂单瓣紫罗兰的雌配子基因型及其比例                                     ；雄配子的基因型为           。
（3）某兴趣小组为探究“染色体缺失的花粉是否致死”，设计了如下实验方案。
实验步骤：
①取上述实验中            的花药进行离体培养，获得单倍体；
②                                                                          ；
③统计、观察子代的花瓣性状。
实验结果及结论：
若子代花瓣                           ，则染色体缺失的花粉致死；
若子代花瓣                           ，则染色体缺失的花粉可育。

为研究水稻D基因的功能，研究者将T-DNA插入到D基因中，致使该基因失活，失活后的基因记为d。现以野生植株和突变植株作为亲本进行杂交实验，统计母本植株的结实率，结果如下表所示。

杂交编号	亲本组合	结实数/授粉的小花数	结实率
①	♀DD×♂dd	16/158	10％
②	♀dd×♂DD	77/154	50％
③	♀DD×♂DD	71/141	50％

（1）表中数据表明，D基因失活使________配子育性降低。为确定配子育性降低是由于D基因失活造成的，可将________作为目的基因，与载体连接后，导入到________（填“野生”或“突变”）植株的幼芽经过________形成的愈伤组织中，最后观察转基因水稻配子育性是否得到恢复。
（2）用________观察并比较野生植株和突变植株的配子形成，发现D基因失活不影响二者的________分裂。
（3）进一步研究表明，配子育性降低是因为D基因失活直接导致配子本身受精能力下降。若让杂交①的F₁给杂交②的F₁授粉，预期结实率为________，所获得的F₂植株的基因型及比例为________。
（4）为验证F₂植株基因型及比例，研究者根据D基因、T-DNA的序列，设计了3种引物，如下图所示：

随机选取F₂植株若干，提取各植株的总DNA，分别用引物“Ⅰ+Ⅲ”组合及“Ⅱ+Ⅲ”组合进行PCR，检测是否扩增（完整的T-DNA过大，不能完成PCR）。若________，则相应植株的基因型为Dd；同理可判断其他基因型，进而统计各基因型比例。
（5）研究表明D基因表达产物（D蛋白）含有WD40（氨基酸序列），而通常含有WD40的蛋白都定位在细胞核内。为探究D蛋白是否为核蛋白，研究者将D基因与黄色荧光蛋白基因融合；同时将已知的核蛋白基因与蓝色荧光蛋白基因融合。再将两种融合基因导入植物原生质体表达系统，如果________，则表明D蛋白是核蛋白。

玉米非糯性基因（A）对糯性基因(a)是显性，黄色胚乳基因（B）对白色胚乳基因（b）是显性，这两对等位基因分别位于第9号和第6号染色体上。A^-和a^- 表示该基因所在染色体发生部分缺失（缺失区段不包括A和a基因)，缺失不影响减数分裂过程。染色体缺失的花粉不育，而染色体缺失的雌配子可育。请回答下列问题：
（1）现有非糯性玉米植株，基因型可能为AA或AA^-，实验室条件下可以直接通过 的  方法加以区别。
（2）通过正反交可验证“染色体缺失的花粉不育，而染色体缺失的雌配子可育”的结论。
正交：A^-a（♂）×aa（♀），反交：A^-a（♀）× aa（♂）。若正交子代表现型为       ，反交子代表现型为         ，则结论正确。
（3）以AAbb和aaBB为亲本杂交得到F₁，F₁自交产生F₂。选取F₂中的糯性黄胚乳植株， 让其自由传粉，则后代的表现型及其比例为            。
（4）染色体缺失的花粉不育，所以基因型为Aa^-Bb的个体产生可育雄配子的类型为         ，该个体作为父本与基因型为A^-abb的个体作为母本杂交，请写出遗传图解。
（5）玉米中的赖氨酸的含量较低，为提高赖氨酸的产量，通过化学合成法获得相关目  的基因，常用          方法进行大量扩增。导入目的基因后，为确定目的基因是否表达可检测             。

(8分)为提高小麦的抗旱性，有人将大麦的抗旱基因(HVA)导入小麦，筛选出HVA基因成功整合到染色体上的高抗旱性T0植株(假定HVA基因都能正常表达)。
(1)某T0植株体细胞含一个HVA基因。让该植株自交，子代中在所得种子中，高抗旱性植株所占的比例为  ___________。
(2)某些T0植株体细胞含两个HVA基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型(黑点表示HVA基因的整合位点)。

①将T0植株与非转基因小麦杂交：
若子代高抗旱性植株所占比例为50%，则两个HVA基因的整合位点属于图___________类型；
若子代高抗旱性植株所占的比例为100%，则两个HVA基因的整合位点属于图___________类型。
②让图C所示类型的T0植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例为___________。

小鼠的体色有灰色与白色一对相对性状。某校生物科研小组的同学为了确定灰色与白色哪个性状为显性性状，用8只小鼠（编号①～⑧）同时进行了一代杂交实验。下表是杂交组合及所得第一胎子鼠的体色情况。请分析后回答问题：

（1）小鼠是生物学研究中重要的实验材料。科学家选用它作实验材料的原因有哪些？                 。（要求写出两点）
（2）另一个小组的同学认为，根据表格中的实验结果并不能确认哪个性状是显性性状，需要利用编号①～⑧的8只小鼠再设计新的杂交组合，以确定这对性状的显隐性。请你简要写出最合理的实验方案（要求只进行一代杂交实验），并预测实验结果及相应的结论。
实验方案：                                  。
预测结果及相应的结论：                                        。
（3）假如你所设计的实验方案已经确定了灰色为显性性状，能否同时也确定了灰色与白色基因是位于常染色体上还是X染色体上呢？如果能，请说明理由。如果不能，请选用编号①～⑧的8只小鼠设计合理的杂交方案（要求只进行一代杂交实验）进行确定。                                           。

Ⅰ、干细胞中c–Myc（原癌基因）、KIf4（抑癌基因）、Sox2和Oct-3/4等基因处于活跃表达状态，Oct-3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的。科学家利用逆转录病毒，将Oct-3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四个关键基因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞（如图所示）。
请分析回答：

（1）Oct-3/4基因在高度分化的细胞中处于        状态。依据上图所示的原理，体细胞癌变是              等基因异常表达的结果；细胞凋亡是在图中             等基因控制下的细胞_                 过程。
（2）研究人员利用小鼠体细胞诱导形成的iPS细胞，进一步诱导又获得了心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，iPS细胞的这种变化过程称作                。
II.用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体，根据各代Aa基因型频率绘制曲线如图。请据图分析回答：

（1）曲线       是随机交配的相应曲线。
（2）曲线IV的Fn中Aa的基因型频率是          。
（3）曲线Ⅲ的F₆中AA基因型频率为          。
（4）曲线Ⅱ的F₃中Aa基因型频率为           。
（5）四个不同条件下发生了进化的种群是曲线          。

科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强。请回答： 

(1) 提取水稻突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入       ，以防止色素被破坏。用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素，缺失的色素带应位于滤纸条的       。
(2) 该突变体和野生型水稻的O₂释放速率与光照强度的关系如右图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率       。当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推测，突变体固定CO₂形成       的速率更快，对光反应产生的         消耗也更快，进而提高了光合放氧速率。
(3)如果水稻出现叶绿素a完全缺失的突变，将无法进行光合作用，其原因是       。 
（4）该突变体叶绿素b完全缺失的原因是基因突变导致控制合成叶绿素b的           缺失造成的；若突变体水稻与野生型水稻杂交，F₁植株能够合成叶绿素b，则该突变属于        。

(7分)利用遗传变异的原理培育作物新品种，在现代农业生产上得到广泛应用。请回答下面的问题：
(1) 水稻的穗大(A)对穗小(a)显性。基因型为Aa的水稻自交，子一代中，基因型为      的个体表现出穗小，应淘汰；基因型为           的个体表现出穗大，需进一步自交和选育。
(2) 水稻的晚熟(B)对早熟(b)显性，请回答利用现有纯合体水稻品种，通过杂交育种方法培育纯合大穗早熟水稻新品种的问题。
① 培育纯合大穗早熟水稻新品种，选择的亲本基因型分别是           和      。两亲本杂交的目的是           。
② 将F₁所结种子种下去，长出的水稻中表现为大穗早熟的几率是           ，在这些大穗早熟植株中约有           是符合育种要求的。

(11分）果蝇是常用的遗传学实验材料，请分析并回答：
摩尔根利用果蝇群体中出现的一只白眼雄性果蝇，设计了如下表所示的一系列杂交实验。

⑴从实验一的结果分析，果蝇眼色的遗传符合孟德尔的             定律，但实验一F₂中眼色的性状表现与          相关联。
⑵摩尔根由此提出以下假设：控制白眼的基因是        （显/隐）性基因，且位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。上表中哪一组实验结果对支持其假设起到关键作用         。
⑶实验证明摩尔根的假设是成立的。若用B、b分别表示控制红眼和白眼的基因，则实验一中F₂红眼雌果蝇的基因型是        ；欲检测实验一中F₁红眼雌性个体眼色的基因组成，所选用的另一亲本的基因型是          。
⑷果蝇的正常翅和缺刻翅是一对相对性状，观察缺刻翅果蝇的染色体，如图所示，果蝇翅形的变异属于             。

⑸上述果蝇遗传实验说明，基因与染色体的关系是          。

（12分,每空2分，第（4）小题4分）公鸡和母鸡在鸡冠的结构上存在区别，通常公鸡的鸡冠较大、肉垂较大、颜色鲜艳；而母鸡的鸡冠较小、肉垂较小、颜色暗淡。假如已知鸡的鸡冠结构受常染色体上的一对等位基因（A、a）控制，而且所有母鸡的鸡冠都是小鸡冠，但是公鸡可以是大鸡冠也可以是小鸡冠。现用都是小鸡冠的一对公鸡和母鸡交配，杂交结果如下表所示，请根据相关信息回答下列问题：

亲代性状	子代性状	比例
小鸡冠母鸡小鸡冠公鸡	小鸡冠母鸡	100%
小鸡冠公鸡：大鸡冠公鸡	3 : 1

(1)亲代都是小鸡冠，而在子代出现了小鸡冠和大鸡冠，这是一种      现象，子代中母
鸡的鸡冠都是小鸡冠，而公鸡可以是大、小鸡冠都有，这说明表现型跟     有关。
(2)控制小鸡冠的遗传过程中遵循            定律。
(3)该子代母鸡的基因型是：                                     。
(4)若基因型Aa的母鸡与大鸡冠的公鸡杂交，请用遗传图解的形式表示此杂交过程。
考点：基因的分离规律的实质及应用

玉米叶片叶绿素的合成受其7号染色体上一对等位基因（A、a）的控制，同时也受光照的影响。在玉米植株中，体细胞含2个A的植株叶片呈深绿色，含一个A的植株叶片呈浅绿色；体细胞没有A的植株叶片呈黄色，会在幼苗期后死亡。
（1）在正常光照下，AA植株叶片呈深绿色，而在遮光条件下却呈黄色，从基因与性状的关系角度分析其原因                            。
（2）在浅绿色植株体内某些正常细胞中含有两个A基因，原因是                                       ，有一批浅绿色植株（P），如果让它们相互授粉得到F₁，F₁植株随机交配得到F₂，逐代随机交配得到Fn，那么在Fn代成熟植株中a基因频率为       （用繁殖代数n的表达式表示）。
（3）现有一浅绿色突变体成熟植株甲，其体细胞（如图）中一条7号染色体的片段m发生缺失，记为q；另一条正常的7号染色体记为p。片段m缺失的花粉会失去受精活力，且胚囊中卵细胞若无A或a基因则不能完成受精作用。请推测该浅绿突变体成熟植株甲的A或a基因是否位于片段m上？                （填“一定”、“可能”或“不可能”）。假设A、a不位于片段m上，要确定植株甲的基因A、a在染色体p、q上的分布，现将植株甲进行自交得到F₁，待F₁长成成熟植株后，观察并统计F₁表现型及比例。
请预测结果并得出结论：

①若F₁                      ，则植株甲体细胞中基因A位于q上，基因a位于p上。
②若F₁                      ，则植株甲体细胞中基因A位于p上，基因a位于q上。

I．玉米籽粒黄色和白色是一对相对性状，发现黄色基因T与白色基因t是位于9号染色体上的一对等位基因，已知无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有基因型为Tt的黄色籽粒植株A，其细胞中9号染色体如下图所示。

（1）为了确定植株A的T基因位于正常染色体还是异常染色体上，让其进行自交产生F₁。如果F₁表现型及比例为            ，则说明T基因位于异常染色体上。
（2）以植株A为父本，正常的白色籽粒植株为母本杂交产生的F₁中，发现了一株黄色籽粒植株B，其染色体及基因组成如上右图所示。该植株的出现可能是由于亲本中的         本减数分裂过程中         未分离造成的。
II．下图是一个尿黑酸症（D对d显性）家族系谱图，请回答：

（3）该致病基因在      染色体上       遗传，Ⅲ₁₁的基因型是       ，如果Ⅱ₄已经怀孕，为了判断胎儿是否患病，可采取的有效手段是           （遗传咨询、B超检查、基因检测）。

某油料植物细胞中有一种中间代谢产物简称为PEP，其运输到种子后有下图所示的两条转化途径。科研人员根据PEP的转化途径培育出了高油植物（即产油率由原来的35%提高到了58%），请回答下列问题：

（1）基因A与物质C在化学组成上的区别是前者含有                      。
（2）分析上图可知，该油料植物含油量提高的原因是        的形成抑制了酶b合成过程中的       阶段。
（3）该油料植物的花色有黄、白之分（用A、a表示），种子中芥酸含量有高、低之分（用B、b表示）。黄花低芥酸和白花高芥酸植物杂交，F₁全部为白花高芥酸，F₁自交得到的F₂有白花高芥酸和黄花低芥酸两种，比例约为3:1。
①两对性状中显性性状                                   。
②请在下侧圆圈中画出F₁的染色体组成并标出基因的位置。

③若要研究控制花色与芥酸含量的基因在遗传时是否遵循基因自由组合定律， 可让F₁的白花高芥酸植株与          植株杂交，如果子代                     ，则说明与芥酸含量的基因在遗传时遵循基因自由组合；如果子代                    ，则说明与芥酸含量的基因在遗传时不遵循基因自由组合。

(16分)玉米是生物实验的好材料，玉米是雌雄同株植物(顶部生雄花序，侧面生雌花序)，玉米的染色体有20条(2N＝20)，下面以玉米为材料来完成相关的实验。
（1）将发芽的玉米种子研磨液过滤置于试管中，加入斐林试剂，并55℃水浴加热2 min，试管中如果出现砖红色沉淀，则说明有          的存在。
（2）将水培的玉米幼苗置于冰箱低温室（4℃）诱导培养36h，欲观察染色体的形态和数目，需用显微镜观察根尖分生区处于______期的细胞，细胞中染色体的形态有       种，数目可能有           条。
（3）在一个育种实验中，采用植株A、B玉米进行如图所示的实验。请回答下列问题：

①在进行以上三种传粉实验时，常需要将雌、雄花序在人工授粉前和授粉后用袋子罩住，目的是防止________________。
②用G代表显性性状，g代表隐形性状，则植株A和植株B的基因型分别为            ，授粉Ⅰ的子代中，紫红色玉米粒的基因型是              。
③若只进行授粉Ⅲ一种实验，根据表Ⅲ中实验结果，如何进一步设计实验确定玉米粒色的显隐性关系                                                            。

I．玉米籽粒颜色的黄色(T)和白色(t)基因位于9号染色体上（含异常9号染色体的花粉不能参与受精作用）。现有基因型为Tt的黄色籽粒植株甲，其细胞中9号染色体有一条异常。
(1)为了确定植株甲的T基因位于正常染色体还是异常染色体上，最简便的方法是让其    产生F1。如果     ，则说明T基因位于正常染色体上；如果        ，则说明T基因位于异常染色体上。
(2)以植株甲为父本，正常的白色籽粒植株为母本杂交产生的F1中，发现了一株黄色籽粒植株乙，其9号染色体上基因组成为Ttt，且T位于异常染色体上。该植株的出现可能是由于        造成的。
(3)若(2)中的植株乙在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机地移向细胞两极并最终形成含l条和2条9号染色体的配子，形成配子的基因型及比例是        ，以植株乙为父本进行测交，后代中得到的含异常染色体的植株占       。
Ⅱ．某科研小组利用转基因技术，将豌豆的A（抗虫基因）导入玉米体细胞．以获得具有抗虫性状的新品种。请回答下列问题。
(1)若要从豌豆中获得抗虫基因，可首先建立豌豆的基因组文库，再从中   出所需的抗虫基因。理论上，基因组文库含有生物的全部基因，cDNA文库中含有生物的   基因。
(2)利用PCR技术扩增抗虫基因时，需要在反应体系中添加的有机物有    、    、4种脱氧核苷酸和耐热的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
(3)导入抗虫基因的玉米细胞通过        技术培养成完整植株，该技术包括  和    两个阶段。
(4)若要检查杂交细胞中是否具有A基因，在分子水平上，常采用        技术，该技术用到DNA分子探针，常用   或荧光标记。