高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

甲、乙为某种二倍体植物的2个植株，其体细胞中2对同源染色体（Ⅰ和Ⅱ）及相关基因分别见图甲和图乙，其中图乙表示变异情况。减数分裂时，染色体联会过程均不发生交叉互换。A和B是显性基因，A和a分别控制高茎和矮茎；B和b分别控制红花和白花。

（1）若甲植株进行自交产生的子代为N。N的矮茎红花个体中纯合子占       ；若N的全部高茎红花植株自由交配，其子代中矮茎白花个体占         。
（2）乙植株发生了的变异类型是         ；发生该变异时，基因的碱基         。
（3）如果乙植株产生配子时，具有同源区段的染色体都可以正常进行联会，该植株产生的配子类型共有          种。
（4）为检测某植物体是否含有A基因，首先要在含有A基因的         ，以此作为探针，与从该植物提取出来的           进行          。

野生的森林草莓是二倍体（2n=14），野生的东方草莓是四倍体（4n=28），人工培育的“章姬”草莓是八倍体。研究人员将一个抗除草剂基因（Bar）转入晚熟森林草莓的一条染色体上，培育出一批转基因抗除草剂草莓。请回答：
（1）利用野生草莓培育“章姬”的过程运用了   育种技术，依据的原理是   。
（2）若抗除草剂基因（Bar）序列已知，可用   方法合成目的基因。将目的基因导入离体细胞后，先脱分化形成   ，再用适当配比的   诱导之，直至再生出新植株。
（3）选用上述抗除草剂晚熟森林草莓与不抗除草剂早熟森林草莓杂交得到F₁，F₁中选取一株进行自交得到F₂，F₂的结果如下表：

表现型	抗除草剂早熟	抗除草剂晚熟	不抗除草剂早熟	不抗除草剂晚熟
个体数	110	38	36	12

①抗除草剂基因与早熟基因的根本区别是：   。
②分析表中数据，可知F₂的抗除草剂晚熟草莓中纯合子所占的比例为   。
③用F₁为亲本，通过单倍体育种可以较快选育出抗除草剂早熟森林草莓纯合子，请用遗传图解表示选育过程，并作简要说明（B⁺表示有Bar 基因，B^-表示没有Bar基因，早熟和晚熟基因用D、d表示）。

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。

下图表示某生物的育种过程，A和b为控制优良性状的基因，请据图回答问题：
       
(1)基因A与基因B的本质区别是_____________________________。
(2)经过①、④、⑤过程培育出新品种的育种方式称为         。
(3)过程⑥所需试剂的作用是            。
(4)过程⑧育种方式的原理是             ，该方式诱导生物发生的变异具有的特点_________，所以为获得优良品种，要扩大育种规模。
(5)已知基因B（宽叶）、b（窄叶）所在染色体会发生部分缺失(如右图所示)，缺失区段不包括B或b基因，也不影响减数分裂过程，但可导致含缺失染色体的花粉不育。若B^－和b^－表示该基因所在染色体发生部分缺失。现以基因型为Bb^－个体作母本，B^－b个体作父本，则子代的表现型及其比例为_____________      ________。

普通甘蓝为二倍体(2n＝18)，通过育种得到四倍体。
(1)一般得到四倍体植株是利用试剂处理二倍体植株进行________分裂的部位，上述育种方法是____________________________。
(2)二倍体甘蓝正常减数分裂后产生的细胞，所含染色体彼此为________染色体。
(3)若减数第一次分裂前期同源染色体均联会，后期同源染色体分离，使得染色体平均分配到子细胞中，则四倍体甘蓝减数分裂后的细胞中染色体数为________条。
(4)实际观察四倍体甘蓝的生殖器官，减数第一次分裂时，前期多数为4或2条同源染色体联会，3条染色体联会或1条染色体单独存在的情况占少数；而中期则出现较多独立的1条染色体，且染色体总数不变，表明联会的染色体会出现提前分离的现象。上述情况表明：四倍体甘蓝减数分裂过程出现______________异常，导致减数分裂后形成的细胞中的染色体数有17、19、21条等，说明细胞内出现了个别染色体增加或减少的现象，使其育性________(填“正常”“减弱”或“增强”)。

假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为了培育出优良品种AAbb，可采用的方法如下图所示。请据图回答问题：

（1）由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方法称为            ，其原理是           。应用此育种方法一般从F₂代才能开始选育AAbb个体，因为__________________。在F₂代选育的个体中，符合育种要求的个体占       。
（2）若经过过程②产生的子代总数为1552株，则其中基因型为Aabb的理论上有   株。F₂代中基因型为AAbb和Aabb的植株经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是        。
（3）过程⑤常采用           技术得到Ab个体。与过程①②③的育种方法相比，过程⑤⑥的优势是                       。
（4）过程⑦的育种方法是                  。与过程⑦比较，过程④方法的明显优势是                   。

下图①～⑤列举了五种作物育种方法，请回答相应问题：

（1）第①种方法属于常规育种，一般从F₂开始选种，这是因为  　　　　　　　         。
（2）在第②种方法中，若只考虑F₁中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培育成的幼苗的基因型，在理论上应有    　　   种类型。
（3）第③种方法中使用秋水仙素的作用是促使染色体加倍，其作用机理是                                              　。
（4）第④种方法中发生的变异一般是基因突变。卫星搭载的种子应当选用刚萌发的而非休眠的种子，原因是      　　　　　　　　　　　　　　　　　　   。
（5）第⑤ 种方法属于            工程。该遗传工程的基本步骤是获取目的基因，构建基因表达载体，                   和                           。 采用这种方法培育出的新品种可以表达丙种微生物的某些遗传信息，其表达过程是    　              　。该遗传工程得以实现的重要理论基础之一是，无沦是真核生物还是原核生物，它们在合成蛋白质的过程中，决定氨基酸种类的          都是相同的
（6）第⑤种方法在完成目的基因与运载体的结合时，必须用到的工具酶是                      。与“过程④”的育种方法相比，第⑤种育种方法的优势是                                  。

家蚕主要以桑叶为食，一个世代中要经历卵（蚕蛾交配后产下的受精卵）、幼虫（蚕）、蛹（蚕吐丝成茧变成蛹）、成虫（蚕蛾）四个发育阶段。请回答下列问题：
（1）某科研小组为提高桑叶产量，通过下列育种过程培育出了具有产量高、叶质好、叶大而厚等优点的桑树新品种（如图）。图中培育该新品种应用的育种方法主要是________，该方法依据的原理是________________。得到的新品种是否可育？请判断并说明理由________________________。

（2）在家蚕遗传中，黑色（H）与淡赤色（h）是蚕体色的相对性状，黄茧（D）与白茧（d）是有关茧色的相对性状。现有一对蚕蛾杂交后产下的受精卵发育得到黑色黄茧：黑色白茧：淡赤色黄茧：淡赤色白茧＝9：3：3：1，若让杂交子代中的黑色白茧类型发育的蚕蛾自由交配，其后代中黑色白茧的概率是________________________________。
（3）若蚕蛾的黑斑翅和白翅由两对独立遗传的常染色体基因（B和b. E和e）共同控制，含有B和E基因的黑色素细胞不能合成黑色素（作用机理如图）。现有一批白翅蚕蛾，甲组：bbEE，乙组：BBEE，丙组：bbee，若想利用这批白翅蚕蛾通过杂交方法培育出纯种黑斑翅蚕蛾，请完成实验方案并讨论。

①实验方案：
Ⅰ. 选择________两个品种进行杂交获得F₁；
Ⅱ. 让F₁雌雄个体相互交配获得F₂；
Ⅲ. 让F₂中表现型为________的雌雄个体相互交配，挑选F₃中________的个体继续杂交，逐代筛选，就会得到纯种的黑斑翅蚕蛾。
②讨论：从理论上分析，若将F₂黑斑翅中基因型相同的雌雄个体间相互交配得F₃，后代中黑斑翅的纯合子占F₃中全部黑斑翅蚕蛾个体的比例为________________。

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。   

已知水稻的光效(光能利用效率)由一对基因(A、a)控制，抗病性由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。高光效抗病水稻的育种方案如下，请回答下列问题：
纯合低光效抗病水稻(甲)

(1)水稻的低光效与高光效这对相对性状中，________是显性性状，而甲的基因型为________________________。
(2)假设辐射处理后得到一株水稻，检测突变基因转录出的mRNA，发现第二个密码子中的一个碱基发生替换，问该水稻的光能利用效率一定能改变吗？____________________，原因是________________________________________                                  _____
________________________________________________________________________。
(3)若要在最短时间内，用乙来培育高光效抗病水稻新品种，为了提高其在子代中的比例，应采用的育种方法是____________，其比例为________。
(4)右图表示一株水稻(Aa)中一处于减数分裂过程的细胞，该细胞中的一条染色体的两条姐妹染色单体的同一位点上分别存在基因A和a，造成这种结果可能的原因有
__________________________________________                                      
________________________________________________________________________。

若要使水稻的高光效基因在玉米植株中表达，从理论上讲常用的育种方法是_____________。

有些人喝了一点酒就脸红，我们称为“红脸人”，有人喝了很多酒，脸色却没有多少改变，我们称为“白脸人”。乙醇进入人体后的代谢途径如下，请回答：

(1)就上述材料而言，酒量大小与遗传有关，且遵守________规律，请说明理由
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“红脸人”体内只有ADH，其基因型是______________，饮酒后血液中乙醛含量相对较高，毛细血管扩张而引起脸红。由此说明基因可通过控制______________________，进而控制生物的性状。
(3)“13三体综合征”是一种染色体异常遗传病，调查中发现经常过量饮酒者和高龄产妇，生出患儿的概率增大。医院常用染色体上的一段短串联重复序列为遗传标记(“＋”表示有该标记，“－”表示无)，对该病进行快速诊断。
①“13三体综合征”患者体内染色体是__________条，其变异类型是____________。
②现诊断出一个“13三体综合征”患儿(标记为“＋＋－”)，其父亲为“＋－”，母亲为“－－”。该小孩患病的原因是__________________。
③威尔逊氏病是由13号染色体上的隐性基因(d)控制的遗传病。一对正常的父母生下了一个同时患有13三体综合征和威尔逊氏病的男孩，用遗传图解表示该过程。(说明：配子和子代都只要求写出与患儿有关的部分)

玉米籽粒的颜色有黄色、白色和紫色三种。为了解玉米籽粒颜色的遗传方式，研究者设置了以下6组杂交实验，实验结果如下表所示。请分析回答：

	第一组	第二组	第三组	第四组	第五组	第六组
亲本组合	纯合紫色×纯合紫色	纯合紫色×纯合黄色	纯合黄色×纯合黄色	黄色×黄色	紫色×紫色	白色×白色
F1籽粒颜色	紫色	紫色	黄色	黄色、白色	紫色、黄色、白色	白色

(1)玉米籽粒的三种颜色互为____________。根据前四组的实验结果________(填“能”或“不能”)确定玉米籽粒颜色由几对等位基因控制。
(2)若第五组实验的F₁籽粒颜色及比例为紫色∶黄色∶白色＝12∶3∶1，据此推测玉米籽粒的颜色由____对等位基因控制，第五组中F₁紫色籽粒的基因型有____种。第四组F₁籽粒黄色与白色的比例关系应是________________；第五组F₁中所有黄色籽粒的玉米自交，后代中白色籽粒的比例应是____。
(3)玉米植株的叶片伸展度较大，易造成叶片间的相互遮挡，影响对光能的利用率。在玉米田中，偶然发现一株叶片生长紧凑的植株。检验此株玉米叶片紧凑型性状能否遗传，最简便的方法是________(填“杂交”、“自交”或“测交”)。若此性状可遗传，则后代出现______________。如果实际结果与预期结果相同，则最初叶片紧凑型性状出现的原因可能是____________或______________。

Ⅰ.兔子皮下脂肪的颜色受一对等位基因(A和a)的控制。研究人员选择纯种亲本进行了如下两组杂交实验，请分析回答问题。

(1)控制兔子皮下脂肪颜色的基因位于________染色体上，________是显性性状。F₂性状表现说明家兔皮下脂肪颜色的表现是________共同作用的结果。
(2)兔子体内某一基因控制合成的蛋白质可以催化黄色素分解，说明这一基因是通过控制________来控制生物性状的。
Ⅱ.将①、②两个植株杂交，得到种子③，再做进一步处理，如图所示，分析并回答以下问题：

(1)由③到④的育种过程依据的主要原理是________。
(2)判断⑤与⑥是两个物种的依据是看是否存在________隔离。
(3)③到⑦的过程常用的方法是________，由③到⑨这种育种方法最大的优点是________________。

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。
(1)形成单体的变异属于________，若要研究某雄性单体果蝇的基因组，则需测定________条染色体上的碱基序列。
(2)果蝇群体中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体上，将无眼果蝇个体与纯合野生型个体交配，子代的表现型及比例见表：

	无眼	野生型
F1	0	85
F2	79	245

据此判断，显性性状为________，理由是____________________________________________。
(3)根据上述判断结果，可利用正常无眼果蝇与野生型(纯合)单体果蝇交配，探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上。请完成以下实验设计：
实验步骤：
①让正常无眼果蝇与野生型(纯合)单体果蝇交配，获得子代；
②统计子代的________________，并记录。
实验结果预测及结论：
①若子代中出现________，则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；
②若子代全为________，说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。

普通甘蓝为二倍体(2n＝18)，通过育种得到四倍体。
(1)一般得到四倍体植株是利用试剂处理二倍体植株进行________分裂的部位，上述育种方法是____________________________。
(2)二倍体甘蓝正常减数分裂后产生的细胞，其染色体彼此为________染色体。
(3)若减数第一次分裂前期同源染色体均联会，后期同源染色体分离，使得染色体平均分配到子细胞中，则四倍体甘蓝减数分裂后的细胞中染色体数为________条。
(4)实际观察四倍体甘蓝的________器官，减数第一次分裂时，前期多数为4或2条同源染色体联会，3条染色体联会或1条染色体单独存在的情况占少数；而中期则出现较多独立的1条染色体，且染色体总数不变，表明联会的染色体会出现________的现象。
(5)上述情况表明：四倍体甘蓝减数分裂过程出现______________异常，导致减数分裂后形成的细胞中的染色体数有17、19、21条等，说明细胞内出现了________增加或减少的现象，使其育性________(填“正常”“减弱”或“增强”)。