高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

玉米是雌雄同株异花的植物，开花时雄花位于植株顶端，雌花位于叶腋处。在自然状态下，花粉既可以落到同一植株的柱头，也可以落到其他植株的柱头。玉米具有多对易于区分的相对性状，是遗传实验常用的材料。某学校三个研究性学习小组的同学分别针对玉米的不同性状进行了实验探究。请分析回答：
（1）已知玉米的常态叶与皱叶是一对相对性状。甲小组计划以自然种植多年后收获的一批常态叶与皱叶玉米的种子为材料，通过实验判断该相对性状的显隐性。他们的设计思路是：随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒，分别单独隔离种植，观察子一代叶片的性状。若子一代有发生性状分离，则亲本为      性；若子一代未发生性状分离，则需要                                                                                                                                       ，以达到鉴定的目的。
（2）乙小组对玉米叶片宽窄这一对相对性状进行了研究。已知玉米的宽叶（A）对窄叶（a）为显性；有茸毛（D）对无茸毛（d）为显性，该显性基因纯合时植株在幼苗期就不能存活。两对基因独立遗传。
①将有茸毛玉米自交，子代植株的表现型及比例为                              。
②若将宽叶有茸毛玉米与窄叶有茸毛玉米杂交，子代只出现两种表现型，则亲本的基因型是                  ；F₁成熟的群体中，D的基因频率是      ；若F₁自交产生F₂，则理论上F₂植株的表现型有       种，其中窄叶有茸毛所占的比例为     。
（3）已知玉米高茎对矮茎为显性。丙小组为了探究纯合高茎玉米植株所结果穗的所有子粒全为纯合、全为杂合还是既有纯合又有杂合，他们选取了该玉米果穗上的两粒种子作为亲本，单独隔离种植，结果发现子代植株全为高茎，由此他们判断该玉米果穗所有子粒为纯种。可老师认为他们的结论不科学，原因是                                         ，   
请写出你的实验设计思路并预测最终实验结果。
实验思路：
①                                                                      ；
②单独隔离种植（或自交）；
③                                                                      。
结果预测：
Ⅰ如果                                   ，说明该玉米穗上的子粒全为纯合子；
Ⅱ如果                                   ，说明该玉米穗上的子粒全为杂合子；
Ⅲ如果部分子粒的后代全为高茎，另一部分子粒的后代既有高茎又有矮茎，说明该玉米穗上的子粒既有纯合子也有杂合子。

下图为五种不同育种方法示意图，据图回答：

(1)图中A、D方向表示的育种方式的原理是             ，A→B→C的途径表示            育种方式。这两种育种方式相比较，后者的优越性主要表现在                                                       。
(2)E种方法是               。
(3)可以用秋水仙素处理达到目的的是                      （填图中字母）。
(4)由G→J的过程中涉及到的生物工程技术有                           
(5)现有AAbb、aaBB、DDee、ddEE四个品种的玉米，非等位基因位于非同源染色体上，要在短时间内培育基因型为AABB，ddee的玉米新品种，请选择不同、简便、而且合理的育种方法，请写出育种过程并简要说明你所选用方法的理由。

某些有毒物质能诱导真核细胞在分裂过程中产生微核。微核是由断裂的染色体形成的椭圆形异常结构，游离于细胞核之外，光学显微镜下可见。某生物小组为了探究香烟焦油能否诱导微核产生，完成了如下实验：
第一步：萃取获得香烟中的焦油，用醋酸丙酯将其溶解后，再用蒸馏水稀释，配制成
一系列浓度的焦油溶液。各取等量加入烧杯A、B、C、D中。将醋酸丙酯与蒸馏水混合液取等量加入烧杯E中。取等量蒸馏水加入烧杯F中。
第二步：将6个状况相同，幼根已培养至lcm的洋葱分别置于上述6个烧杯中培养较长时间，然后从每个洋葱上随机取根尖数根制作临时装片。
镜检记录出现微核的细胞所占的比例（微核率），计算每组平均值如下表：

烧杯编号	A	B	C	D	E	F
焦油浓度 (μg/mL)	50	100	200	300	O	0
平均微核率(‰)	12. 55	14. 93	17. 32	20. 14	3.58	3.59

请分析回答：
(l)为何洋葱在上述溶液中培养时间不可过短？ _             __。
(2)镜检时应选择位于根尖__  __区，且处于细胞分裂        期的细胞。
(3)用洋葱根尖制作临时装片的一般步骤为___            _。
(4)对ABCD四组而言，E组和F组哪组是对照组？__        __。将E组与F组比较，作用是：                                                   。
(5) 该实验可得出什么结论？                                             。

猫是XY型性别决定的二倍体生物，当猫细胞中存在两条或两条以上的X染色体时，只有一条X染色体上的基因能表达，其余X染色体高度螺旋化失活成为巴氏小体，如下图所示。请回答：

（1）利用显微镜观察巴氏小体可用           染色。巴氏小体能用来区分正常猫性别，理由是           。
（2）性染色体组成为XXX的雌猫体细胞的细胞核中应有    个巴氏小体，高度螺旋化的染色体上的基因由于           过程受阻而不能表达。
（3）控制猫毛皮颜色的基因A(橙色)、a(黑色)位于Ⅹ染色体上,现观察到一只橙黑相间的雄猫体细胞核中有一个巴氏小体,则该雄猫的基因型为           ；若该雄猫的亲本基因型为Ⅹ^aⅩ^a和Ⅹ^AY,则产生该猫是由于其_________ (填“父方”或“母方”)形成了异常的生殖细胞,导致出现这种异常生殖细胞的原因是         。

下图表示果蝇精原细胞减数分裂过程。已知红眼（E）对白眼（e）为显性，基因位于X染色体上；灰翅（B）对黑翅（b）为显性，基因位于Ⅱ号染色体上。据图回答：

（1）由精原细胞到甲细胞的变化过程中，同源染色体一定会发生___________。
（2）摩尔根用红眼雌蝇与白眼雄蝇杂交，F₁全为红眼；F₁的雌雄交配，F₂雌蝇全为红眼，雄蝇1/2为红眼，1/2为白眼。对于这实验现象，摩尔根在萨顿假说的基础上作出的主要解释是              ，后来又通过           等方法进一步验证这些解释。果蝇眼色的遗传方式属于                  。
（3）上图中果蝇精原细胞有         个染色体组。果蝇眼色与翅色两对性状的遗传会遵循              定律，原因是                                    。
（4）若精原细胞的基因组成为BbX^EY，细胞乙与一只黑翅红眼雌果蝇产生的卵细胞结合，发育成一只黑翅白眼雄果蝇；则细胞丙与该黑翅红眼雌果蝇产生的卵细胞结合，发育成的果蝇表现型为                    。

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。现有一纯合低光效抗病水稻（甲），经辐射处理后得到水稻（乙），乙自交，F₁中低光效抗病水稻与高光效抗病水稻的比例接近3∶1，请回答下列问题：
（1）甲的基因型为________________________，辐射处理使控制___________性状的基因发生了突变，突变后控制该性状的基因型为_________________。辐射处理的目的是提高__________________。
（2）用乙培育高光效抗病水稻新品种，应采用的育种方法是_____________（杂交育种、单倍体育种），才能提高子代中高光效抗病水稻个体比例，其比例为______。
（3）若要使水稻的高光效基因在玉米植株中表达，从理论上讲可采用的育种方法是___________________和_______________；若该高光效基因在玉米植株中成功表达，且表达水平与水稻相同，则在高温条件下其光能利用效率应________（高于、等于、低于）高光效水稻，原因是__________________________________。

大豆是两性花植物。下面是大豆某些性状的遗传实验：控制大豆子叶颜色（BB表现深绿；Bb表现浅绿；bb呈黄色，幼苗阶段死亡）和花叶病的抗性（由R、r基因控制）两对性状的基因均位于常染色体上，以下是两个遗传的实验结果，据此分析以下问题：

组合	母本	父本	F1的表现型及植株数
一	子叶深绿不抗病	子叶浅绿抗病	子叶深绿抗病220株；子叶浅绿抗病217株
二	子叶深绿不抗病	子叶浅绿抗病	子叶深绿抗病110株；子叶深绿不抗病109株；子叶浅绿抗病108株；子叶浅绿不抗病113株

（1）组合一中父本的基因型是           ，组合二中父本的基因型是            。
（2） 用表中F₁的子叶浅绿抗病植株自交，在F₂的成熟植株中，表现型及其比例为___________。
（3）将表中F₁的子叶浅绿抗病植株的花粉培养成单倍体植株，再将这些植株的叶肉细胞制成不同的原生质体。如要得到子叶深绿抗病植株，需要用________________基因型的原生质体进行融合。
（4）请选用表中亲本作为实验材料设计一个育种方案，要求用最简洁的方法选育出纯合的子叶深绿抗病大豆材料。                                                        
(5) 有人试图利用细菌的抗病毒基因对不抗病毒的大豆进行遗传改良，以获得抗病毒大豆品种。判断转基因大豆遗传改良是否成功的标准是__________________________，具体的检测方法是__________________________________________________________。

甲磺酸乙酯（EMs）能使DNA序列中G—C对转换成A—T对。育种专家将番茄种子用EMS溶液浸泡后种植，通常可获得株高等性状变异的多种植株。请回答下列问题：
（1）用EMS浸泡种子是为了提高           ，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有              。
（2）诱变选育出的番茄植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为             。
（3）番茄（2n=24）的株高正常（A）对矮生（a）为显性，在♀AA×♂aa杂交中，若部分A基因所在的染色体在减数第二次分裂时不分离；则理论上产生的全部雌配子染色体数目为         ，这种情况下，杂交后代的株高表现型是              。
（4）有人认为赤霉素能提高物质X的活性，导致细胞伸长。某科技小组的同学想通过实验验证该种说法的可信度，从而确认赤霉素使番茄株高增加的机理。请帮助该小组同学完成以下实验设计，并回答下列问题：
①分别测定正常与矮生番茄植株的赤霉素含量、物质X含量和株高。
②                   ．
③一段时间后，测定处理后的植株的相应指标，进行统计和分析。
如果处理后的植株的三项指标与未处理的正常植株的相应指标          ，而与   差异显著，则说明赤霉素能提高物质x的活性，使株高增加。科学家发现，在物质X的作用下，葡萄糖脱水缩合形成大分子物质的量会增加，那么该过程的生成物最可能参与构成植物细胞的            （写细胞结构），从而使细胞伸长，植株增高。

水稻是重要的农作物，科学育种能改良水稻性状，提高产量。甲硫磺酸乙酯（EMS ）能使鸟嘌呤（G）变为7 - 乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶（C）配对而与胸腺嘧啶（T）配对，从而使DNA 序列中G-C 对转换成G-T对。育种专家为获得更多的变异水稻类型，常先将水稻种子用EMS 溶液浸泡，再在大田种植，通过选育可获得株高、抗病、穗形、叶色等性状变异的多种植株。





（1）下图表示水稻一个基因片段的部分碱基序列。若用EMS溶液浸泡处理水稻种子后，该DNA序列中所有鸟嘌呤（G）均变为7 -乙基鸟嘌呤。请在答题卡相应方框的空白处，绘出该基因片段经复制后所形成的两个DNA分子（片段）的碱基序列。
（2）用EMS浸泡种子是为了提高基因突变的频率，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有   ▲    。水稻矮秆是一种优良性状，某纯种高秆水稻种子经EMS 溶液浸泡处理，种植后植株仍表现为高秆，但其自交后代中出现了一定数量的矮秆植株。请简述该矮秆植株形成的原因    ▲     。
（3）已知水稻的抗病（B）对不抗病（b）为显性，假定现有三个水稻纯合品种：矮秆易染病、高秆易染病、高秆抗病（控制水稻株高的基因用A、a表示）。请你选用其中的亲本在较短时间内选育出矮秆抗病的新品种，用遗传图解表示选育过程，并作简要说明。
（4）如果你选育的矮秆抗病的新品种在生产上使用多年后，有少数植株表现为高秆，另有少数植株表现为不抗病，你应采取何种方法，去除这两种类型的植株，使后代一致表现矮秆抗病的特征?

育种学家根据未来市场的需求，制定出小麦的育种目标（略），并根据育种目标选择了具有3对相对性状（假设相应的等位基因分别位于3对同源染色体上）差异的甲、乙两品种作亲本。育种程序如图所示。

（1）根据题意可以预测，F₁配子的基因组成有      种；F₂的表现型有       种。
（2）人工选择的标准是表现型符合育种目标的个体，若在F₂中选到了50株（编号记录），每株结30粒种子，如何鉴别选中的第5号是纯合体还是杂合体？可继续种植选中的第5号所结的30粒种子，在生长发育过程中鉴别，若这30株                           ，则说明                   ；若                   ，则说明                      。（3）已知小麦的无芒（aa）、白粒（bb）为隐性，有芒红粒（AaBb）小麦植株产生卵细胞的类型及其比例是                             ；一般情况下，一个有芒红粒（AaBb）精原细胞能够产生        种类型的精细胞。
（4）单倍体育种与上图所示育种方式相比具有的突出特点是                            。秋水仙素可以使单倍体转变成正常植株，其具体的作用是                          。
（5）人们发现，F₁（杂种）的长势远远优于双亲，若育种对象为马铃薯，则可以F₁的块茎直接繁殖用于生产，此繁殖方式的突出特点是                                 。
（6）诱变育种也是获得新品种的重要途径，人工诱变与自然突变相比，突出的特点                            。

(12分，每空1分)下图为高等植物有性生殖、个体发育过程及一些育种方法，其中母本基因型为AABb，父本基因型为Aabb，其中F能为单子叶植物种子萌发时提供营养，④、⑤和③是两种育种过程。请据图回答：

(1)在下图中，植物体的所有细胞中，细胞全能性最高的是[  ]__________（填图中字母并写出相应名称）。
(2)图中①过程是________________，②过程可以称为_________________，③育种方法能保持亲本的优良性状，则该方法是_________性繁殖，④⑤合称_______________育种，其中④是__________________过程，⑤是________________过程，C是_______________植株。
(3)若③育种方法能保持亲本的优良性状，根据亲本的基因型，请回答：
A若②与④⑤能形成相同基因型的新个体，则E的基因型为___________；
B若②③能形成相同基因型的新个体，则F的基因型为____________；
C若②发育成新个体的表现型与父母本的表现型都不同，则发生的这种变异主要来自__________________。

随着生物科技的发展，育种的手段原来越多。某农科所通过以下方法获得矮杆抗病（yyRR）的大豆新品种。
                             
（1）获得单倍体植株yR，常用的方法为              ；b过程得到矮杆抗病（yyRR）大豆品种的遗传学原理是                        。
（2）大棚栽培中常常补充CO₂气肥，但并不能代替土壤施肥，其原因是                                                           。
（3）c途径获得四倍体方法有①用秋水仙素或低温诱导，②利用                   技术获得四倍体，该过程需要用到的酶为                                 。
（4）配制“从土壤中分离分解纤维素细菌”的选择培养基的思路是     
                                                                                                         。

（1）图1表示对果蝇眼形的遗传研究结果，果蝇眼形由正常眼转变为棒状眼是因为      ，该变化称为____       。雄性棒眼果蝇的基因型为                。

（2）研究人员构建了一个棒眼雌果蝇品系X^lBX^b，其细胞中的一条X染色体上携带隐性致死基因l，且该基因与棒眼基因B始终连在一起，如图2所示。l在纯合（X^lBX^lB、X^lBY）时能使胚胎致死。请依据所给信息回答下列问题。
①若棒眼雌果蝇（X^lBX^b）与野生正常眼雄果蝇（X^bY）杂交，子代果蝇的表现型为    ，
其中雄果蝇占             ，这是因为                              。
②将野生正常眼雄果蝇用X射线处理后，性状没有发生改变。为检验其X染色体上是否发生新的隐性致死突变，用棒眼雌果蝇（X^lBX^b）与之杂交，得到的F₁代有3种表现型，从中选取棒眼雌果蝇和正常眼雄果蝇进行杂交，得到F₂代。
若经X射线处理后的野生正常眼雄果蝇细胞中，发生了新的隐性致死突变，则F₂代中雌果蝇应占                      ；
若经X射线处理后的野生正常眼雄果蝇细胞中，未发生新的隐性致死突变，则F₂代中雌果蝇应占                             。

据研究，某种植物的理想品种能合成两种对人类疾病有医疗价值的药物成分，其合成途径如下图所示。请回答有关问题：

（1）酶Ⅰ的合成场所是              ，上述药物成分的合成途径可以体现基因与性状的关系是：                                                         。
（2）现有两纯种植物，一种只能合成药物1，另一种两种药物都不能合成，这两种植物杂交，F_l都只能合成药物l，F_l自交产生的F₂中的三种表现型：只能合成药物1：两种药物都能合成：两种药物都不能合成=9：3：4。F₂的性状分离比说明基因M（m）与N(n)的遗传遵循          规律。两种亲本植物的基因型分别是        、        ，F₂代两种药物都能合成的植物中能稳定遗传的个体所占的比例为          ，将F₂中只能合成药物l的种子播种后进行自交，后代出现能合成两种药物的纯合子的比例是          。
(3) 用上述方法选育能合成两种药物的纯种植株，费时较长，欲尽快选育出理想植株，可以利用F₁植物的花粉进行              ，再用秋水仙素或         使其染色体加倍，从中选育能合成两种药物的植株。

如图所示，科研小组用⁶⁰Co照射萌发的棉花种子，当代获得棕色（纤维颜色）新性状，自交I代获得低酚（棉酚含量）新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。

（1）两个新性状中，棕色是_________性状，控制该性状基因的出现是________的结果。
（2）当代棕色、高酚的棉花植株基因型是________________。棕色棉抗虫能力强，且该地区限制使用杀虫剂，因此可以预测未来棉花种群中，棉花纤维颜色基因型频率最高的是________________。
（3）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将I代中棕色、高酚植株连续自交，从中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从I代中选择另一个亲本，尽快的选育出抗虫高产（棕色、低酚）的纯合棉花新品种（用遗传图解和必要的文字表示）。