高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

分优质彩棉是通过多次杂交获得的品种，其自交后代常出现色彩、纤维长短等性状遗传不稳定的问题。请分析回答下列问题。
(1)欲解决彩棉性状遗传不稳定的问题，理论上可直接培养________，通过________育种方式，快速获得纯合子。但此技术在彩棉育种中尚未成功。
(2)为获得能稳定遗传的优质彩棉品种，研究人员以白色棉品种57－4做母本，棕色彩棉做父本杂交，受粉后存在着精子与卵细胞不融合但母本仍可产生种子的现象。这样的种子萌发后，会出现少量的父本单倍体植株、母本单倍体植株及由父本和母本单倍体细胞组成的嵌合体植株。
①欲获得纯合子彩棉，应选择________植株，用秋水仙素处理植株的________，使其体细胞染色体数目加倍。
②下图是研究人员在诱导染色体数目加倍时的实验处理和结果，本实验的目的是探究___________________________________________________________________________，实验效果最好的实验处理是________________。

③欲鉴定枝条中染色体数目是否加倍，可以通过直接测量________________，并与单倍体枝条进行比较作出判断。
(3)欲检测染色体数目已加倍的植株是否为纯合体，在实践中应采用________的方法，依据后代是否出现________作出判断。

曝光的毒胶囊事件中，问题胶囊铬超标，最高超标90倍。工业明胶中的六价铬是一种毒性很大的重金属，容易进入人体细胞，对肝、肾等内脏器官和DNA造成损伤，有资料称，给实验小鼠饲喂重铬酸钾(含六价铬)0.1～0.5 μg/kg可使培养的鼠胚胎细胞产生染色体畸变，从而引起新生个体产生变异。为探究重铬酸钾摄入量的多少对实验小鼠胚胎产生的危害程度(危害程度可以用胚胎细胞的畸变率，即畸变细胞占所观察细胞的比例来确定)，研究人员进行了如下实验。
(一)实验材料
重铬酸钾晶体，生理状况和年龄相同的实验用雌、雄小白鼠若干只，小白鼠饲料，鼠笼10只。
(二)实验步骤
(1)分组：将实验小鼠平均分成六组，并置于编号为1～6的笼中饲养，各个笼中放同样数量的雌、雄鼠。
(2)饲料的配制：饲喂小鼠的饲料中每公斤分别加入重铬酸钾____________________μg，以配成含有不同剂量重铬酸钾的鼠饲料。
(3)饲养：用以上方法所配制的六种饲料每天分别饲喂六组小白鼠，三周后提供不加重铬酸钾的饲料饲喂小白鼠，每个鼠笼中均保持通风和适宜温度，相同的给水量。
(4)实验结果：对各个鼠笼中产生的鼠仔取相同部位的分生组织细胞，观察细胞内的____________是否发生变化，将结果填写入相关的记录表中。
(三)讨论与分析
(5)对鼠仔的分生组织细胞检查前要先染色，用的染色剂是________________________。
(6)本实验中的无关变量为____________________________(至少写出两项)。
(7)请设计本实验的数据记录表。

下图表示小麦的三个品系的部分染色体及基因组成：Ⅰ、Ⅱ表示染色体，D为矮杆基因，T为抗白粉病基因，R为抗矮黄病基因，均为显性，d为高杆基因。乙品系是通过基因工程获得的品系，丙品系由普通小麦与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而来(图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段)。

甲   乙    丙
(1)普通小麦为六倍体，染色体数是42条，若每个染色体组包含的染色体数相同，则小麦的一个染色体组含有________条染色体。
(2)乙品系的变异类型是________，丙品系的变异类型是________。
(3)抗白粉病基因控制蛋白质合成的翻译阶段，________沿着________移动，氨基酸相继地加到延伸中的肽链上。
(4)甲和丙杂交得到F₁，若减数分裂中Ⅰ甲与Ⅰ丙因差异较大不能正常配对，将随机移向细胞的任何一极，F₁产生的配子中DdR占________(用分数表示)。
(5)甲和乙杂交，得到的F₁中矮杆抗白粉病植株再与丙杂交，后代基因型有________种(只考虑图中的有关基因)。
(6)甲和乙杂交得到F₁，请画出F₁能产生dT配子的次级精母细胞后期图(假设不发生交叉互换，只需画出Ⅰ、Ⅱ染色体，要求标出相应基因，请画在下面的虚线框内)。
细胞分裂图

(7)若把甲和乙杂交得到的 F₁基因型看作DdTt，请用遗传图解和必要的文字表示F₁经单倍体育种得到矮杆抗白粉病纯合子的过程。(请写在下面的虚线框内)
遗传图解

肝脏在人体健康中起着非常重要的作用，请分析回答下列问题。
（1）肝脏能分泌胆汁，并储存在胆囊中，当食糜进入十二指肠后，会引起胆囊分泌胆汁。完成该反射的结构基础是________________；肝脏还具有解毒作用，有助于维持_____________，从而保证机体正常的生命活动。
（2）研究人员发现肝细胞能将甲醛转化成甲酸从而解除甲醛毒害，为验证肝脏的这种功能而进行了相关实验，实验分组设计如下（“﹡”表示还没完成的实验步骤）。

①表中除A组外，还需放置肝脏小块的是           组。
②右图中曲线         是C组实验的结果，说明肝细胞在代谢过程中会               。
③右图中曲线乙是       组实验的结果，这说明                                。
（3）研究发现一定浓度的甲醛可诱发染色体断裂，为进一步验证肝脏的解毒功能，研究人员同时进行了如下实验：
①取新培养的具有分裂能力的正常淋巴细胞悬液3等份，备用。
②按上表的实验设计培养肝脏15分钟后，取三组装置中的                ，分别加入备用的淋巴细胞悬液中继续培养一段时间。再分别取淋巴细胞染色、制片。然后在显微镜下观察               ，并对比分析。
预测实验结果：添加了          组中的肝脏培养液的淋巴细胞出现异常，而其他两组的淋巴细胞正常。

果蝇翅的性状由常染色体上的基因控制。某果蝇体细胞的染色体组成如图，则该果蝇的性别是    ，缺失一条染色体的个体叫单体(2 n-1)。大多数动物的单体不能存活，但是在黑腹果蝇(2n=8)中，点状染色体(4号染色体)缺失一条可以存活，且能够繁殖后代，从变异类型看，单体属于    。

某黑腹果蝇群体中存在短翅个体，正常翅对短翅为显性，且位于常染色体上。请设计简便实验探究短翅基因是否位于4号染色体上。
实验步骤：①                                    ；
②统计子代的性状表现，并记录。
实验结果预测及结论：
a．若               ，则说明短翅基因位于4号染色体上；
b．若               ，则说明短翅基因不位于4号染色体上。

果蝇因繁殖快、易饲养和染色体数少常作为遗传学研究对象。
（1）二倍体动物缺失一条染色体称为单体。大多数单体动物不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体（Ⅳ号染色体）缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。形成单体的变异原理属于                    。果蝇中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体，且为隐形基因，为探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上，请完成以下实验：
实验步骤：
①让正常二倍体无眼果蝇与野生型单体（纯合有眼）果蝇交配，获得F₁代；
②统计F₁代的                                  ，并记录。
实验结果预测及结论
①若F₁代                              ，则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；
②若F₁代                              ，则说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上；
（2）某果蝇的一条染色体发生缺失变异，缺失染色体上具有红色基因D，正常染色体上具有白色隐形基因d（如图）。获得该缺失染色体的雄配子不育，若以该果蝇为父本，测交后代中有表现为红色性状的个体，请提出两种合理解释

                                     ，
                                     。
（3）长翅红眼雄蝇与长翅红眼雌蝇交配，产下一只染色体为XXY的残翅白眼果蝇。已知翅长基因（A—长翅，a—残翅）、眼色基因（B—红眼，b—白眼）分别位于常染色体和X染色体上（如左下图），在没有基因突变情况下，亲代雌蝇产生异常卵细胞的同时，会产生异常第二极体。
①参照左下图，请在方框内画出与异常卵细胞来自于同一个次级卵母细胞的第二极体细胞图（要求标出相关基因）。
②请写出长翅红眼雄蝇与长翅红眼雌蝇交配，产下一只染色体为XXY的残翅白眼果蝇的遗传图解（配子中仅要求写出参与形成该异常个体的配子基因型）。

某种雌雄异株植物为XY型性别决定，无X染色体的个体不能成活。该植物的蓝花和紫花由位于常染色体的等位基因A、a和X染色体的等位基因B、b共同控制。已知其紫花形成的生化途径如图所示。请回答：

（1）花色遗传遵循自由组合定律的原因是  。图中①表示    过程。紫花的形成过程说明基因可以通过    影响新陈代谢，进而控制生物性状。
(2)该种植物蓝花雄株的基因型有    种。选取雄株（aaX^BY）与杂合紫花雌株杂交，则F1中产生一株基因型为AaX^BX^bY植株，则产生的原因是    。
(3)以上述F₁中的植株为实验材料，为快速培育出能稳定遗传的紫花雌株，请用遗传图解表示该过程。   

分析实验，回答问题：
中学实验室所做“秋水仙素诱导染色体数目变化”实验，在显微镜下观察只能看到染色体数目的增加，但增加的具体数目不容易确定。为了确定染色体的增加数目，有人对该实验的实验步骤进行改进，补充实验步骤并分析回答问题。
实验步骤：
(1)生根：将洋葱放在广口瓶上，瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面，把这个装置放在温暖的地方，注意经常换水。
(2)分组：待不定根长到2cm左右，实验分为2组，一组作为对照组在室温下继续培养，一组转到一定浓度的秋水仙素溶液中（室温下）处理2天。可见实验组根尖体积____________________________，出现此现象的原因是____________________________。
(3)取材并酶解：分别剪取上述2种条件下培养的根尖2~3mm，将其浸入一定浓度的纤维素酶和果胶酶溶液中，处理3h，去掉细胞壁。此时若用显微镜观察，细胞呈________形。
(4)低渗处理：倒去酶液后水洗根尖2~3次，用蒸馏水浸泡30min，目的是使细胞___________________________，染色体分散。
(5)固定后制备悬浮液：将低渗处理的根尖放在卡诺氏固定液中固定后，用机械方法磨碎根尖，制成根尖细胞悬浮液。
(6)染色、制片：吸取细胞悬浮液滴在载玻片上，在酒精灯火焰上烤1分钟，然后用石炭酸—品红试剂染色，制成临时装片并观察。火烤的目的除了将细胞固定在载玻片上外，还能____________________，利于染色。使用的石炭酸—品红试剂是____（酸或碱）性试剂。
(7)观察：在显微镜下看到结果如下图1和图2。

①只能在实验组中观察到的图像是___________________________________;
②一位同学在实验组的观察中，视野中既有图1的细胞又有图2的细胞，试分析原因_________________________________________________________________________。

玉米是一种常见的粮食作物。请分析回答下列问题：
玉米籽粒的甜与非甜是一对等位基因控制的一对相对性状。
①新的等位基因出现时_____的结果。
②非甜基因的部分碱基序列（含起始密码信息）如图所示：（注：起始密码子为AUG，终止密码子为UGA、UAA或UAG）

上述片段所编码的氨基酸序列为“甲硫氨酸-精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸-缬氨酸”，如果该序列中箭头所指碱基对G-C被替换成T-A，该基因上述片段编码的氨基酸序列为：_____。
③纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植，收获时发现甜玉米穗上结有非甜玉米籽粒，而非甜玉米果穗上找不到甜玉米的籽粒，据此可以判断：_____玉米既可以自花授粉，也可异化授粉，假设两种授粉方式出现的几率相同，将上述非甜玉米果穗上所有玉米籽粒种植产生的子代玉米籽粒中，甜：非甜=___。现将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保待其甜味，这是因为____。
玉米的抗病（A）和不抗病（a）、高杆（B）和矮杆（b）是两对独立遗传的相对性状。现有纯合的不抗病高杆和抗病矮杆两个品种，研究人员进行了如下实验：
第一步：纯合的不抗病高杆和康比矮杆杂交，得F1。
第二步：F1自交得F2。
①F2中的抗病高杆植株与不抗病矮杆进行杂交，则产生的后代表现型及比例为：_____。
②F2中全部抗病高杆植株再次自交获得F3，F3中抗病高杆出现的概率为_____。
③将F2中全部抗病高杆植株选出进行随机自由传粉得到F4，F4中抗病高杆出现的概率为____。

下图是3种育种方法的示意图，请据图回答问题：

(1)E过程最常用的化学药剂是_________________________________________________。
(2)G过程通常利用____________________(物质)除去植物细胞壁；H过程称为细胞的________________。
(3)已知易倒(H)对抗倒(h)显性，抗病(T)对感病(t)显性，两对基因位于两对同源染色体上。现有易倒抗病纯种和抗倒感病纯种水稻，采用方法1培育优良品种，F₂代中抗倒抗病植株的基因型是：______________________；F₂代中除抗倒抗病之外，其他植株的表现型及其比例是：____________________。从F₂中选出抗倒抗病植株，F₂自交后代不发生性状分离的植株，占F₂中全部抗倒抗病植株的____________(用分数表示)。在上述培育抗倒抗病水稻的过程中，能发生非等位基因自由组合的是________________(用图中字母表示)。都是培育抗倒抗病水稻品种，把方法1改成方法2，便具有__________________的优点。

为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。
（1）从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成________幼苗。
（2）用γ射线照射上述幼苗，目的是___________________；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有___________________。
（3）取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体________，获得纯合________，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。
（4）对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与__________________杂交，如果________，表明抗性是隐性性状。F₁自交，若F₂的性状分离比为15（敏感）：1（抗性），初步推测_________________________________。

分析实验，回答问题：
中学实验室所做“秋水仙素诱导染色体数目变化”实验，在显微镜下观察只能看到染色体数目的增加，但增加的具体数目不容易确定。为了确定染色体的增加数目，有人对该实验的实验步骤进行改进，补充实验步骤并分析回答问题。
实验步骤：
(1)生根：将洋葱放在广口瓶上，瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面，把这个装置放在温暖的地方，注意经常换水。
(2)分组：待不定根长到2cm左右，实验分为2组，一组作为对照组在室温下继续培养，一组转到一定浓度的秋水仙素溶液中（室温下）处理2天。可见实验组根尖体积____________________________，出现此现象的原因是____________________________。
(3)取材并酶解：分别剪取上述2种条件下培养的根尖2~3mm，将其浸入一定浓度的纤维素酶和果胶酶溶液中，处理3h，去掉细胞壁。此时若用显微镜观察，细胞呈________形。
(4)低渗处理：倒去酶液后水洗根尖2~3次，用蒸馏水浸泡30min，目的是使细胞___________________________，染色体分散。
(5)固定后制备悬浮液：将低渗处理的根尖放在卡诺氏固定液中固定后，用机械方法磨碎根尖，制成根尖细胞悬浮液。
(6)染色、制片：吸取细胞悬浮液滴在载玻片上，在酒精灯火焰上烤1分钟，然后用石炭酸—品红试剂染色，制成临时装片并观察。火烤的目的除了将细胞固定在载玻片上外，还能____________________，利于染色。使用的石炭酸—品红试剂是____（酸或碱）性试剂。
(7)观察：在显微镜下看到结果如下图1和图2。

①只能在实验组中观察到的图像是___________________________________;
②一位同学在实验组的观察中，视野中既有图1的细胞又有图2的细胞，试分析原因_____
_____________________________________________________________________。

某植物种群，AA基因型个体占30％，aa基因型个体占20％，则：
（1）该植物种群A的基因频率是_________。
（2）该种群植物自交，后代中AA.aa基因型个体分别占_________________，这时A的基因频率是_________。
（3）依据现代生物进化理论，这种植物在两年内是否发生了进化？_______，原因是________________________________________________。
（4）用2%的秋水仙素处理该植物分生组织5-6小时，能够诱导细胞内染色体数目加倍。那么，用一定时间的低温（如4℃)处理该植物分生组织时，是否也能诱导细胞内染色体数目加倍呢？请对这个问题进行实验探究。
①针对以上问题，你作出的假设是：_________________________________________
_________________________________________ ；你提出此假设依据的生物学原理是：____________________________________________。
②低温处理植物材料时，通常需要较长时间才能产生低温效应。根据这个提示将你设计的实验组合以表格的形式列出来。
③如果你的假设成立，预期低温处理后可能观察到的实验现象是_____________________
_______________。

我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制，将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上。家蚕是二倍体生物，含56条染色体，ZZ为雄性，ZW为雌性。
（1）研究家蚕的基因组，应研究     条染色体上的基因。正常情况下，雌蚕减数分裂过程中产生的次级卵母细胞中含有W染色体的数量是____条。
（2）下图为科学家培育出“限性斑纹雌蚕”过程图。图中“变异家蚕”的变异类型属于染色体变异中的_____________。由“变异家蚕”培育出“限性斑纹雌蚕”所采用的育种方法是_______________________。

（3）在家蚕的一对常染色体上有控制蚕茧颜色的黄色基因（Y）与白色基因（y）。在另一对常染色体上有I、i基因，当基因I存在时会抑制黄色基因Y的作用，从而使蚕茧变为白色；而i基因不会抑制黄色基因Y的作用。若基因型为IiYy、iiyy的两个个体交配，产生了足够多的子代，子代的表现型及其比例为___________    _。若基因型为IiYy的两个个体交配，子代出现结白色茧的概率是______________。
（4）家蚕中D、d基因位于Z染色体上，d是隐性致死基因（导致相应基因型的受精卵不能发育，但Z^d的配子有活性）。是否能选择出相应基因型的雌雄蚕杂交，使后代只有雄性？_________________，请根据亲代和子代基因型情况说明理由 ______             。

育种工作者利用不同的方法进行了如下四组实验。请据图回答问题。

（1）图Ⅰ过程由番茄韧皮细胞形成幼苗A的过程需要经过                  两个关键步骤，该过程依据的原理是                          。
（2）植物组织培养除了需要提供一定的营养、                     、温度和光照外，还必须在        的条件下培养。
（3）已知番茄的红果(Y)对黄果(y)为显性，少室(M)对多室(m)为显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则II过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是           。Ⅲ过程中植物体C的基因型                     。（细胞A为两两融合细胞）
（4）图Ⅲ、Ⅳ过程中需要去除细胞壁，获得具有活力的                     。
（5）在图中Ⅳ过程中，经过鉴别和筛选后，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是                                      。