高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

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面右图所示。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）。

请回答下列有关生物变异或育种问题：
（1）果蝇的性染色体有如下异常情况：XXX与OY（无X染色体）都为胚胎期致死型、XXY为可育雌蝇、XO（无Y染色体）为不育雄蝇。如果出现性染色体组成为XXX的受精卵，则有可能是亲本中的            减数分裂时产生异常的生殖细胞导致的。若用X^A和X^a表示控制果蝇红眼、白眼的等位基因，摩尔根的同事完成多次重复实验，发现正常白眼雌蝇与正常红眼雄蝇杂交，F1有1/2000的概率出现X^AX^aY和不育的红眼雄蝇。则：F1中基因型为X^AX^aY的个体的表现型为              ；产生的原因是             ；F1不育的红眼雄蝇的基因型为          。
（2）水稻是二倍体植物（2N=24），有一种三体水稻，其第6号染色体有三条，三体在减数分裂过程中联会时2条随机配对，另1条不能配对。如图所示，该三体水稻的基因型为AABbb，则花粉的基因型为         ，该三体水稻根尖分生区细胞连续分裂2次所得子细胞的基因型为           。

（3）该三体水稻与正常的水稻杂交，（不考虑其它变异）形成染色体数目正常个体的概率为          。
（4）单倍体育种可缩短育种年限。离体培养的正常水稻花粉可发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需要的            ，若要进一步获得二倍体水稻植株，应用秋水仙素处理          。

正常的玉米体细胞染色体数为2n-20。现有一种三体玉米，细胞中5号染色体的同源染色体有三条，即染色体数为2n+1=21。该三体玉米基因型为AAa（A为抗病基因，a为非抗病基因，在5号染色体上）。已知染色体数异常的配子（如AA、Aa）中雄配子不能参与受精作用，其他配子均能参与受精作用。请回答：
（1）某同学取该三体玉米植株的幼嫩花药观察减数分裂过程，若某次级精母细胞将来会形成配子AA，则该次级精母细胞中染色体数为____条。
（2）若5号染色体3条之间的任意2条联会的概率均等，则该三体玉米会产生匹种配子AA、Aa、A、a，其比例为          。据此推断，让该三体抗病玉米（AAa）自交，子代中非抗病玉米所占比例为____    ，抗病玉米中三体所占比例为    。

假设小麦的低产基因用A表示，高产基因用a表示；抗病基因用B表示，不抗病基因用b表示，两对基因独立遗传。下图是利用低产抗病小麦（AABB）及高产不抗病小麦（aabb）两个品种，通过多种育种方式培育出高产抗病小麦（aaBB）新品种的过程图解，请据图回答：

（1）经过①、②、③过程培育出高产搞病水麦（aaBB）新品种的育种方法称为______________，原理是_________________（基因重组、染色体变异）。
（2）经过⑥过程的育种方法叫做______________。除利用X射线等物理因素处理生物外，还可以利用亚硝酸等_________因素来处理生物，使生物发生___________，但利用这种方法不一定能获得高产抗病小麦（aaBB）新品种，因为这种变异是_________（定向的、不定向的）。
（3）经过④、⑤过程的育种方法称_______________（单倍体育种、多倍体育种），从育种周期来看，这种育种方法的优点是能明显___________（延长、缩短）育种年限。

图1表示细胞分裂的不同时期染色体数与核DNA数比例的变化关系；图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的图像。请据图回答：

（2）图1中BC段形成的原因是              ，DE段形成的原因是                         。
（2）图2中                细胞处于图1中的CD段，具有同源染色体的是              细胞。
（3）图2中丁细胞的名称为                 ，若丁细胞中的M为X染色体，则其在减数分裂过程的一个细胞中数量最多为           条。
（4）图2中丙细胞含有             条染色单体，该细胞处于               期。

（5）画出丙图上一时期的细胞图像

下列甲、乙、丙图分别是基因型为AaBB的某个生物的细胞的染色体组成和分裂过程中物质或结构变化的相关模式图。请据图回答问题：

（1）图甲中细胞④的名称是__________，该图中同时出现B、b的原因是____________。
（2）图甲中细胞①处于图乙__________段，图甲中，处于图乙HI阶段的是___     __（填数字）。
（3）图丙a、b、c中表示DNA分子的是__________，图甲中对应图丙Ⅱ时期的细胞是             ，图丙中Ⅱ→I，完成了图乙中的___________段的变化。
（4）现有某药物秋水仙素能专一性地抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，则使用此药物后，细胞的分裂将停留在图乙中___________段。如果用洋葱根尖做实验材料来探究该药物抑制纺锤体形成的最适浓度，请写出简单的设计思路：_______________

玉米为一年生植物。某农场种植的H品种玉米自交后代中，发现了叶片颜色为黄绿色的变异植株。此变异植株因光合作用不足，在开花前死亡。请分析回答：
（1）有研究者提出：玉米叶片为黄绿色的原因是叶绿素含量减少。取等质量的黄绿色叶片和正常的绿色叶片进行研磨，为了研磨充分和防止色素被破坏，应该分别加入       和       ，获取滤液；再用纸层析法分离滤液中的色素。若黄绿色叶片色素分离的实验结果如下图中的          （甲，乙）所示，则说明上述假设成立。

（2）研究者对上述变异有两种假设：
假设1：与叶绿素合成相关的酶的基因（M基因）发生了基因突变；
假设2：叶片黄绿色是由于“含M基因”的染色体片段丢失所致。
研究者让H品种玉米进行单株自交，其中某株玉米所结种子再种植，子一代中叶片黄绿色有125株，叶片绿色有335株。
①上述性状分离结果可用假设      解释。假设2所述的变异属于           变异。
②若假设1成立，则叶片黄绿色变异为        （显性，隐性）突变。检测该变异是否由单基因突变引起      （能，不能）用测交实验，理由是                 。
③提取         的DNA，进行体外扩增，若        ，则证明假设2不成立。
（3）若绿色玉米种植在缺乏镁元素的土壤中，也会出现黄绿色玉米植株，此现象         （属于，不属于）变异。

已知某雌雄异株二倍体植物的一对常染色体上含有一对等位基因A、a，该对同源染色体由于某种原因易发生片段的缺失（缺失部分不含有A和a基因），含有缺失染色体的配子不能正常发育。现有两株个体染色体组成如下图所示，请据图回答下列问题。

（1）现将个体l和个体2做杂交，产生一个基因型为AAA的三倍体，则该个体的形成一定是____    （个体1，个体2）在减数第一次分裂过程中发生了基因重组，而产生了含A的配子。
（2）产生的基因型为AAA三倍体是     （个体1，个体2）在进行（减数第一次，减数第二次）分裂异常，产生含有两个A的配子，与含有1个A的正常配子受精而产生。
（3）取个体l和个体2的体细胞，利用植物组织培养技术获得幼苗，对幼苗进行秋水仙素处理，分别得到个体1和个体2的四倍体植株，再将两个四倍体植株进行杂交，则后代F1的基因型为    。

下图表示利用某二倍体农作物①、②两个品种培育④、⑤、⑥三个新品种的过程，Ⅰ-Ⅴ表示育种过程，两对基因独立遗传，分析回答：

（1）由图中 Ⅰ→Ⅱ获得④称为            育种，其育种原理是                。
（2）由图中Ⅰ→Ⅲ→Ⅳ 获得④过程称为          育种，其育种原理是          ，其中Ⅲ表示        技术。该育种方法优点是                   。
（3）图中Ⅳ、Ⅴ过程常用的方法是                       。
（4）品种⑥为     倍体，它接受④花粉后结     （有、无）籽果实。

用秋水仙素处理植物分生组织，能诱导细胞内染色体数目加倍，形成多倍体植物细胞，那么，用一定时间的低温（4℃）处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体数目的加倍，形成多倍体植物细胞呢？请就低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素作用相同这个问题进行实验探究。
材料用具：长出根的洋葱（2N=16）若干、小烧杯或培养皿若干、清水、冰箱、2%的秋水仙素溶液。
（1）针对上面的问题作出的假设是：低温（与秋水仙素作用相同，）可以诱导细胞内染色体数目加倍或低温（与秋水仙素作用不同，）不能诱导细胞内染色体数目加倍。
（2）根据你的假设，请完善设计方案步骤：
①取三个洁净的培养皿，分别编号为1、2、3。
②分别在1号和2号培养皿中加入适量且等量的清水，3号培养皿中加入____________。
③将三组生长状况相同的长出根的洋葱分别放入三个培养皿中，让洋葱的根浸泡或接触液体，然后将三组实验装置整套分别放在不同环境中处理，其中1号放在室温下，2号放在       中，3号放在______________下，培养一定时间。
④实验结果检测：制作洋葱根尖临时装片，放在光学显微镜下观察染色体的数目变化。制作根尖临时装片前要将根尖放入卡诺氏液中浸泡一段时间，其目的是_____________。
（3）实验结果预测与结论：①若1号与2号结果相同，则______________。②若______________结果相同，则低温可诱导细胞内染色体数目加倍。

如图所示为植株繁殖的四种人工方式示意图，请据图回答：

（1）图中单倍体植株通常的获取方式是________。若图中单倍体细胞含2个染色体组，A有4个染色体组，则③过程所用化学试剂的作用是________________________________。
（2）若想在C过程中获得突变体，进而培育成新品种植株，应用物理诱变或化学诱变的方法处理________。若要获得水稻的“人工种子”，则应选用图中的________结构，该结构与正常受精卵形成的________有类似的结构和发育过程。
（3）若D为胡萝卜－羊角芹，②过程最常用的诱导剂是_____________ ，融合依据的原理是______________。在融合细胞的培养过程中，培养基的成分通常包括琼脂、无机营养、有机营养和______________等。

下面左图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，右图是一个家族中该病的遗传系谱图（控制基因为B与b），请据图回答（已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG）。

（1）图中①过程发生的时间                。β链碱基组成为                。
（2）镰刀型细胞贫血症的致病基因位于     染色体上，属于     性遗传病。
（3）Ⅱ₈基因型是           ，Ⅱ₆和Ⅱ₇再生一个患病男孩的概率为            。要保证Ⅱ₉婚后子代不患此病，从理论上说其配偶的基因型必须为             。
（4）若图中正常基因片段中CTT突变为CTC，由此控制的生物性状不变，原因是密码子具有       现象。

下图表示以某种农作物①和②两个品种为基础，培育出④⑤⑥⑦四个品种的过程。请回答下列问题：

（1）过程Ⅰ叫做      ；Ⅲ过程常采用的方法是               ，④Ab可称作       植株。
（2）用Ⅰ、Ⅱ培育出⑤所采用的育种方法的原理是       ；用Ⅰ、Ⅲ、V培育出⑤所采用的育种方法是         ，后者的优越性主要表现为            。
（3）从③培育出⑥常用的化学药剂作用部位是       ，其作用的时期是_________。则⑥是       倍体。
（4）用②培育出⑦所采用的育种方法的原理是           。

请分析回答有关玉米遗传变异的有关问题：
（1）玉米非甜味（D）对甜味（d）为显性，非糯性（G）对糯性（g）为显性，两对基因独立遗传．现有甲、乙、丙三个品系的纯种玉米，其基因型如下表所示：

品系	甲	乙	丙
基因型	DDGG	ddGG	DDgg

①若要利用玉米非糯性与糯性这一对相对性状来验证基因分离定律，可作为亲本的组合有____________
②现有纯种非甜非糯玉米与甜味糯性玉米杂交得F1 ，F1与某品种杂交，后代的表现型及比例是 非甜非糯:甜味非糯=3:1，那么该品种的基因型是____________。若再从其杂交后代选出甜味非糯自交，后代中的甜味糯性玉米占_________。
（2）甜玉米比普通玉米蔗糖含量高，主要由基因ｄ控制。基因e对d起增强效应，从而形成超甜玉米。研究发现，ｄ位于9号染色体上，e对ｄ增强效应的具体表现是：ee使蔗糖含量提高100%（非常甜），Ee提高25%（比较甜），EE则无效。最初研究者为验证ｄ和e基因独立遗传，设计了如下的实验：用杂合子普通玉米（DdEe）与超甜玉米（ddee）杂交，取所结的子粒，测定蔗糖的含量，若表现型及其比例为__________时，则ｄ和e基因独立遗传。但实际结果是，子代的表现型仅有普通和非常甜两种，且数量大致相等。对此结果的合理解释是：______________。
（3）如果玉米第6号染色体的两条姐妹染色单体之间发生部分交换，通常对生物的遗传有无影响？为什么？______。
（4）为了提高玉米的产量，在农业生产中使用的玉米种子都是杂交种。现有长果穗（H）白粒（f）和短果穗（h）黄粒（F）两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（HhFf）玉米杂交种的目的，科研人员设计了如图所示的快速育种方案。其中的处理方法A和B分别是指_________。以上方案所依据的育种原理有___________（填两个）。

玉米（2n=20）是我国一种重要的粮食作物，雌雄同株，开单性花。
Ⅰ、研究其基因图谱对于研究其育种、疾病、起源、进化等方面具有重要意义，玉米基因组计划应测其条染色体上的碱基序列。
Ⅱ、下表为玉米6个纯系的表现型、相应的基因型（字母表示）及所在的染色体。品系②～⑥均只有一个性状是隐性纯合的，其他性状均为显性纯合。

品系	①	②果皮	③节长	④胚乳 味道	⑤高度	⑥胚乳颜色
性状	显性纯 合子	白色pp	短节bb	甜ss	矮茎dd	白色gg
所在 染色体	ⅠⅣⅥ	Ⅰ	Ⅰ	Ⅳ	Ⅵ	Ⅵ

（1）某同学想验证基因分离定律，选择品系①作父本和③作母本。请补全其实验步骤：将③，搜集①的并给③授粉，最后对③作处理。收获种子即为F₁，播种让其自然生长收获种子，再播种，观察和记录后代中并进行统计学分析。
（2）若选择品系③和⑤作亲本杂交得F₁，F₁再自交得F₂，则F₂表现为长节高茎的植株中，纯合子的概率为_____________。
（3）能用②③作亲本研究基因的自由组合定律吗？为什么？
（用能或不能作答），理由是_____________。