高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

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）。

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。

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，为培育出优良新品种AAbb，可以采用的方法如下图所示。

（1）由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方法称为      　，原理是     。若经过②过程产生的子代 总数为1600株，则其中基因型为AAbb的理论上有 　株。基因型为Aabb的类型经过过程③自交，子代中AAbb与aabb 的数量比是    　  。
（2）过程⑤⑥的育种原理为      ，⑤过程称为        ，过程⑥通常使用的试剂是      。与“过程①②③”的育种方法相比，“过程⑤⑥”育种的优势是      。

请填空回答：
（1）已知番茄的抗病与感病，红果与黄果、多室与少室这三对相对性状各受一对等位基因的控制，抗病性用A、a表示，果色用B、b表示，室数用D、d表示。
为了确定每对性状的显、隐性，以及它们的遗传是否符合自由组合规律，现选用表现型为感病红果多室和___________两个纯合亲本进行杂交，如果F₁表现抗病红果少室，则可确定每对性状的显、隐性，并可确定以上两个亲本的基因型为        和       。将F₁自交得到F₂ ，如果F₂的表现型有        种，且它们的比例为          ，则这三对性状的遗传符合自由组合规律。
（2）若采用植物组织培养技术，从上述F₁番茄叶片取材制备人工种子、繁殖种苗，其过程可简述为如下5个步骤：

上述过程中去分化发生在第      步骤，再分化发生在第       步骤，从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有             。

现有两个小麦品种，一个纯种小麦性状是高秆(D)、抗锈病(T)；另一个纯种小麦的性状是矮秆(d)、易染锈病(t)，两对基因独立遗传，育种专家提出了如下图所示的Ⅰ、Ⅱ两种育种方法以获得小麦新品种。问：

(1)要缩短育种年限，应选择的方法是____________，依据的变异原理是____________，另一种方法的育种原理是___________。
(2)图中①和④基因组成分别为________和________。
(3)(二)过程中，D和d的分离发生在________________；
(三)过程采用的方法称为________________；(四)过程最常用的化学药剂是____________________。
(4)(五)过程产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合体占________；如果让F₂中表型符合要求的植株自交，则⑥中符合生产要求的能稳定遗传的个体占________。

以酒待客是我国的传统习俗。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)“白脸人”两种酶都没有，其基因型是________；“红脸人”体内只有ADH，饮酒后血液中________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。
(2)有一种人既有ADH，又有ALDH，号称“千杯不醉”。就上述材料而言，酒量大小与性别有关吗？你的理由是
________________________________________________________________________。
(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作为遗传标记(“＋”表示有该标记，“－”表示无)，对该病进行快速诊断。
①为了有效预防13三体综合征的发生，可采取的主要措施有_______________(回答3点)。
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其亲本的生殖细胞出现异常，即________染色体在____________时没有移向两极。
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，请在下框中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)。

四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多，为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温，特设计如下实验。
(1)实验主要材料：大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精溶液、显微镜、改良苯酚品红染液等。
(2)实验步骤
①取五个培养皿，编号并分别加入纱布和适量的水。
②将培养皿分别放入－4  ℃、0  ℃、________、________、________的恒温箱中1  h。
③________________________________________________________________________。
④分别取根尖________cm，放入________中固定0.5 ～1  h，然后用________冲洗2次。
⑤制作装片：解离→________→________→制片。
⑥低倍镜检测，________________，并记录结果。
(3)实验结果：染色体数目加倍率最高的一组为最佳低温。
(4)实验分析
①设置实验步骤②的目的是________________________________________________。
②对染色体染色还可以用________________、______________等。
③除低温外，____________也可以诱导染色体数目加倍，原理是__________________。

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：
(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。

几种染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。

(1)正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为________，在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是________条。
(2)白眼雌果蝇(X^rX^rY)最多能产生X^r、X^rX^r、_______________________________________
和________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(X^RY)杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为________。
(3)用黑身白眼雌果蝇(aaX^rX^r)与灰身红眼雄果蝇(AAX^RY)杂交，F₁雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F₂中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为________，从F₂灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。
(4)用红眼雌果蝇(X^RX^R)与白眼雄果蝇(X^rY)为亲本杂交，在F₁群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤：____________________________________________________________________。
结果预测：Ⅰ.若_________________________________________________，则是环境改变；
Ⅱ.若_________________________________________________________，则是基因突变；
Ⅲ.若__________________________________________，则是减数分裂时X染色体不分离。

如图示某生物细胞分裂时，两对联会的染色体(注：图中姐妹染色单体画成一条染色体，黑点表示着丝点)之间出现异常的“十字型结构”现象，图中字母表示染色体上的基因。据此所作推断中，正确的是（  ）

A．此种异常源于基因重组

B．该生物产生的异常配子很可能有HAa或hBb型

C．此细胞可能正在进行有丝分裂

D．此种变异可能会导致生物体不育，从而不能遗传给后代

下图为具有2对相对性状的某自花传粉的植物种群中甲植株(纯种)的一个A基因和乙植株(纯种)的一个B基因发生突变的过程(已知A基因和B基因是独立遗传的)，请分析该过程，回答下列问题：


(1)上述两个基因发生突变是由于________引起的。
(2)下图为甲植株发生了基因突变的细胞，它的基因型为________，表现型是________，请在图中标明基因与染色体的关系。

(3)甲、乙发生基因突变后，该植株及其子一代均不能表现突变性状，为什么？可用什么方法让其后代表现出突变性状。
(4)a基因和b基因分别控制两种优良性状。请利用已表现出突变性状的植株为实验材料，设计实验，培育出同时具有两种优良性状的植株(用遗传图解表示)。

玉米是雌雄同株异花植物，有宽叶和窄叶、抗病和不抗病等性状。已知宽叶(A)对窄叶(a)为显性，且在玉米苗期便能识别。根据生产实践获知，杂交种(Aa)所结果实在数目和粒重上都表现为高产，产量分别比显性纯合和隐性纯合品种高12%、20%。某农场在培育玉米杂交种时，将纯种宽叶玉米和纯种窄叶玉米进行间行均匀种植，由于错过了人工授粉的时机，造成大面积自然受粉[同株异花受粉(自交)与品种间异株异花受粉(杂交)]。根据上述信息回答下列问题：
(1)按照上述栽种方式，两个品种玉米的受粉方式共计有      种。F1植株的基因型是              。
(2)如果将上述自然受粉收获的种子用于第二年种植，预计收成将比单独种植杂交种减产8%，因此到了收获的季节，应收集       (填“宽叶”或“窄叶”)植株的种子，第二年播种后，在幼苗期选择       (填“宽叶”或“窄叶”)植株栽种，才能保证产量不下降。
(3)玉米矮花叶病是由玉米矮花叶病毒引起的，在苗期出现黄绿相间条纹状叶，重病株不能结穗。抗玉米矮花叶病(b)为隐性，现将纯种宽叶不抗病玉米(AABB)与纯种窄叶抗病玉米(aabb)进行杂交，得到F₁。用F₁测交，测交后代就有高产且抗矮花叶病毒的玉米植株，此植株的基因型是           ，如何选出此玉米植株？                                              。

控制果蝇眼色的基因仅位于X染色体上，红眼（R）对白眼（r）为显性。研究发现，眼色基因会因染色体片段缺失而丢失（记为X⁰）；若果蝇两条性染色体上都无眼色基因则其无法存活。在一次用纯合红眼雌果蝇（X^RX^R）与白眼雄果蝇（X^rY）的杂交实验中，子代出现了一只白眼雌果蝇。根据上述资料回答下列问题。
（1）基因型为X^RX^r的雌果蝇，减数第二次分裂后期出现部分基因型为X^RX^r的次级卵母细胞，最可能原因是_________________，此时期细胞中含有_________个染色体组。
（2）欲用一次杂交实验判断子代白眼雌果蝇出现的原因。请简要写出实验方案的主要思路：_________________________________。
实验结果预测和结论：
①若子代果蝇____________________，则是环境条件改变导致的不可遗传的变异。
②若子代果蝇______________________________________，则是基因突变导致的。
③若子代果蝇________________________________，则是染色体片段缺失导致的。

果蝇卷翅基因A是2号染色体（常染色体）上的一个显性突变基因，其等位基因a控制野生型翅型。
（1）杂合卷翅果蝇的体细胞中2号染色体上DNA碱基排列顺序             （相同/不相同），位于该对染色体上决定不同性状基因的传递             （遵循/不遵循）基因自由组合定律。
（2）卷翅基因A纯合时致死，推测在随机交配的果蝇群体中，卷翅基因的频率会逐代             。
（3）研究者发现2号染色体上的另一纯合致死基因B，从而得到“平衡致死系”果蝇，其基因与染色体关系如下图。

该品系的雌雄果蝇互交（不考虑交叉互换和基因突变），其子代中杂合子的概率是             ；子代与亲代相比，子代A基因的频率             （上升/下降/不变）。
（4）欲利用 “平衡致死系”果蝇来检测野生型果蝇的一条2号染色体上是否出现决定新性状的隐性突变基因，可做下列杂交实验（不考虑杂交过程中的交叉互换及新的基因突变）：
P “平衡致死系”果蝇（♀）× 待检野生型果蝇（♂）
                 
F₁                     选出卷翅果蝇
雌雄果蝇随机交配
F₂                            ？
若F₂代的表现型及比例为                                   ，说明待检野生型果蝇的2号染色体上没有决定新性状的隐性突变基因。
若F₂代的表现型及比例为                                   ，说明待检野生型果蝇的2号染色体上有决定新性状的隐性突变基因。

某昆虫停飞后双翅紧贴背部，研究者发现：一种变异的该展翅昆虫，停飞后双翅仍向两侧展开，易被天敌发现。当以该展翅的昆虫为亲本进行繁殖时，其子代总是出现2/3的展翅，1/3的正常翅。请回答：
（1）展翅性状是由____________（显性、隐性）基因控制的。若干年后，控制展翅性状的基因频率_________（增大、减小、不变）。
（2）该昆虫的另一对性状灰身对黑身显性，控制其性状的基因位于常染色体，且与控制展翅的基因不在同一对染色体上。如果1只展翅灰身与1只展翅黑身杂交，后代的表现型最多有_______种，对应的比例为_____________。
（3）该昆虫正常体细胞中有8条染色体，雌雄异体。下图是科学家对其一条染色体上部分基因的测序结果，据图回答问题：

图中白眼与截翅两个基因的遗传是否遵循孟德尔的遗传定律?        。该染色体上的基因能否全表达?    ，原因是              。欲测定该昆虫基因组的全部DNA序列，应测定_________条染色体中的DNA分子。