高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

小麦育种专家李振声被授予2006年中国最高科技奖，其主要成就之一是将偃麦草与普通小麦杂交，育成了具有相对稳定的抗病性、高产、稳产、优质的小麦新品种——小偃6号。小麦与偃麦草的杂交属于远缘杂交，远缘杂交的难题主要有三个：杂交不亲和、杂交不育和后代“疯狂分离”。
(1)普通小麦(六倍体)与偃麦草(二倍体)杂交所得的F₁不育说明了什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)F₁不育的原因是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)要使F₁可育，可采取什么方法？这样得到的后代是几倍体？这种新物种的形成方式与一般物种形成方式的不同之处在于哪些方面？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)小麦与偃麦草属于不同的物种，这是在长期的自然进化过程中形成的。我们可以运用现代生物进化理论解释物种的形成(见图)，请在下图填出相应的生物学名词。

①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________，
③________________________________________________________________________。

普通小麦中有高杆抗病（）和矮杆易感病（）两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：

请分析回答：
（1）组由获得的方法是，矮杆抗病植株中不能稳定遗传的占。
（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮杆抗病植株中，最可能产生不育配子的是类。
（3）三组方法中，最不容易获得矮杆抗病小麦新品种的方法是组，原因是。
（4）通过矮杆抗病Ⅱ获得矮杆抗病小麦新品种的方法是。获得的矮杆抗病植株中能稳定遗传的占。
（5）在一块高杆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮杆性状出现的可能原因（简要写出所用方法、结果和结论）。
。

回答有关值物生长发育以及杂交育种的问题。
取优质高产燕麦幼苗若干，在胚芽鞘顶端以下插入云母片，如下图所示。

1. 在图中幼苗的左侧给予光照，结果幼苗。解释幼苗产生这一现象的原因。
2. 切取若干光照后幼苗处的组织块，消毒后，接种到诱导再分化的培养基中培养，该培养基中两种植物激素浓度相同。从理论上分析，分化的结果是；
原因是。
3. 现欲进行该优质高产燕麦与玉米的杂交研究，可采用技术，  因为该技术可解决，并有可能培育出新的。

下列各图中，所表示的是某些植物的体细胞，请根据下列条件判断：

（1）肯定是单倍体的是_____图，它是由______倍体的生殖细胞直接发育形成的。
（2）茎秆较粗壮但不能产生种子的是____图，判断的理由是_________ _______。
（3）如果都不是由生殖细胞直接发育形成，其中肯定是二倍体的是_____   图。
（4）某植物的基因型为Aaa，它可能是上述的     图，这类生物是不可育的，其理由是                        。
（5）体细胞为C图的细胞其在有丝分裂后期的细胞中有     个染色体组，染色体形态有     种。
（6）假定A是由未受精的卵细胞发育而来，则A是    体，其最大的特点是    ，在生产上用途最广的是用它进行           育种，这种育种的最大的优点是                          。

已知番茄的红果（Y）对黄果（y）为显性，二室（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。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过程培育植物体A主要应用了         的原理。在植株上，番茄的韧皮部细胞通常无法分裂、分化形成完整植株，原因是         。
（2）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         分裂。培育植物体B的方法(Ⅱ)称为                    。植物体C的基因型有                   。
（3）要将植物的器官、组织、细胞培养成完整植株，必需的条件是         。在图中Ⅳ过程中，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是         。
（4）植物花粉离体培养形成的植株一定高度不育吗?为什么?                   

已知玉米宽叶（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）表现为高产，分别比显性品种和隐性品种的产量高12%、20%。某农场在培育玉米杂交种时，将宽叶玉米和窄叶玉米进行了间行均匀种植，但由于错过了人工授粉的时机，结果导致大面积地块自然授粉［设同株异花授粉（自交）与品种间异株异花授粉（杂交）几率相同］。根据上述信息回答下列问题：
（1）按照上述栽种方式，两个品种玉米授粉方式共计有        种。收获的种子（胚）的基因型及比例约是         。
（2）假若用上述自然授粉收获的种子用于次年种植，预计收成将比单独种植杂交种减少        。
（3）若知玉米非甜（B）对甜（b）为显性，且非甜玉米线粒体中有抗玉米螟的抗虫基因。现有纯种宽叶非甜玉米（AABB）与纯种窄叶甜玉米（aabb）两品种，请你设计杂交方案，培育出高产、抗玉米螟的甜玉米种子。

秋水仙素能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温（如4℃）处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体的加倍呢？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：                                        。你提出假设的依据是                                               。
（2）按照你的设计思路，以    作为鉴别低温是否诱导细胞内染色体数目加倍的依据。为此，你要进行的具体操作是：
第一步：剪取根尖2—3mm.
第二步：按照解离——      ——      ——      步骤制作有丝分裂的装片。

[生物─选修3现代生物技术专题]
资料一：华中农大的水稻（2N=24）科研团队从本世纪初就开始提出“少投入、多产出、保护环境”的水稻“第二次绿色革命”战略目标，构想通过整合目前国内外最新的水稻分子生物学的研究成果，采用现代生物技术与传统育种手段相结合的策略，对水稻抗病虫、抗旱抗逆、营养高效利用、高产、优质等五大性状进行全面改良，培育水稻新品种“绿色超级稻”。
据张启发院士介绍，“绿色超级稻”的基本目标是在不断提高产量、改良品质的基础上，实现基本不打农药、显著少施化肥、节水抗旱。它可有效缓解我国经济快速发展对资源的需求与环境可持续发展的尖锐矛盾，促进我国农业产业化结构调整和升级。2001年，中国科学家成功完成世界上第一张籼稻全基因组物理图谱；2005年，有三位科学家分别从不同层面和角度思考了同一个问题，即“水稻育种的长远、可持续发展”。现在“绿色超级稻”的育种工作正在进行中。
（1）所谓的传统育种方法是指：             ，             ，             。按张教授的设想，所要选用的现代生物技术很可能是                   ，这项技术的最大优势是能                                  。
（2）若对水稻基因组测序，要测13条染色体上的基因序列？         （对，不对）。
资料二：2009年10月，我国自主研发的转基因抗虫水稻“华恢1号”获得农业部颁发的安全证书。下图表示该抗虫水稻主要培育流程，据图回答：

（3）④过程应用的主要生物技术是              。
（4）杀虫基因（crylA）是人们根据几种Bt毒蛋白的分子结构，设计并人工合成的，这属于          工程技术范畴。

科研人员围绕培育四倍体草莓进行了探究，实验中，每个实验组选取50株草莓幼苗，并以秋水仙素溶液处理它们的幼芽，得到下图所示结果。请分析回答相关问题：

（1）秋水仙素诱导多倍体的作用机理是                          。
（2）从实验结果看，影响多倍体诱导率的因素有                   ，诱导形成四倍体草莓适宜的处理方法是_____________________。
（3）鉴定四倍体草莓的方法之一是观察细胞中的染色体数，鉴定时一般不宜选用当代草莓的根尖作材料，原因是                。观察时，最好选择处于分裂______期的细胞。
（4）最新研究发现多倍体植株叶片上的气孔有明显变化。科研人员取生长在同一位置、大小相近的二倍体和四倍体草莓叶片，观察并统计两种植株叶片气孔长、宽度和密度，得到下表：

倍性	气孔长度/μm	气孔宽度/μm	气孔密度/个·mm^－2
二倍体	22.8	19.4	120.5
四倍体	34.7	29.6	84.3

实验结果表明四倍体植株单位叶面积上气孔总面积比二倍体植株_______。联系多倍体植株糖类和蛋白质等营养物质含量高，从光合作用角度分析，四倍体植株气孔呈现上述特点的意义在于__________________________。

请利用遗传学和生物进化知识回答下列有关金鱼的问题。
（1）实验证明，任何一种金鱼都可以与野生鲫鱼杂交，其后代都能正常繁殖，说明金鱼与野生鲫鱼之间不存在________________现象。
（2）金鱼的每一种变异性状（如透明鳞、龙眼），最初都来自于________________。
（3）金鱼的性别决定属于XY型。金鱼育种专家培育出了名为“蓝剑”的新品种，只有雄鱼表现出该品种特有的性状。经检测该品种雄性金鱼性染色体组成为XYY，则该新品种产生有可能是亲本中_____________个体在减数分裂第______次分裂中遗传物质分配异常所造成的。与基因突变不同的是这种变异可以通过____________检验。
（4）现有基因型为AaBb的雌性金鱼（两对非等位基因位于非同源染色体上）与另一雄性金鱼杂交：
①若子代中A_：aa=3：1，B_：bb=1：1，则另一雄鱼的基因型为____________；
②若子代中雌鱼全部表现为B_，雄鱼既有表现为B_又有表现为bb的，则基因B位于____________染色体上。
（5）金鱼的个体一般比较小，要获得体型较大的“超级鱼”，方法之一就是通过转基因技术培养，一般可采用________技术将外源DNA分子转移到________________（细胞）中。

Ⅰ玉米是一种雌雄同株的植物，通常其顶部开雄花，下部开雌花。在一个育种实验中，选取两棵植株进行了如下图所示的三组实验：
实验一：将植株的花粉传授到同一植株的雌花序上。

实验二：将植株的花粉传授到同一植株的雌花序上。 
实验三：将植株的花粉传授到植株B的另一雌花序上。

实验	黄色玉米粒	白色玉米粒
一	587	196
二	0	823
三	412	386

上述三组实验，各雌花序发育成穗轴上的玉米粒的颜色数如上表所示：
请根据以上信息，回答下列问题：
（1）如果用代表显性基因，代表隐性基因，则植株的基因型为           。
（2）如果植株A接受植株的花粉，在植株上，所结种子的种皮和胚乳细胞的基因型依次是：              、                   。
(3)玉米子粒的胚乳黄色（）对白色（）为显性，非糯（）对糯（）为显性。两对性状自由组合。如果白色糯玉米不抗某种除草剂，纯合黄色非糯玉米抗该除草剂，其抗性基因位于叶绿体上，那么，如何用这两种玉米亲本通过杂交试验获得抗该除草剂的白色糯玉米？（请用文字说明）
(4)现有多株白色糯玉米，对其花粉进行射线处理后，在进行自交。另一些白色糯玉米植株，花粉不经射线处理，进行自交。结果，前者出现黄色糯子粒，后者全部结白色糯子粒。由此可推测，黄色子粒的出现是基因发生的结果，其实质是射线诱发的分子结构发生了改变。
(5)采用基因工程技术改良上述玉米的品质时，选用大豆种子贮藏蛋白基因为目的基因。该目的基因与作为的质粒组装成为重组分子时，需要用和连接酶。为便于筛选获得了目的基因的受体细胞，所用的质粒通常具有。
Ⅱ．下图为人类中的一种单基因遗传病系谱图。请回答： 
（1）仅根据该系谱图，不能确定致病基因是位于常染色体上，还是位于染色体上。请利用遗传图解简要说明原因。（显性基因用表示、隐性基因用表示。只写出与解答问题有关个体的基因型即可。） 
（2）如果致病基因位于染色体上，Ⅲ₅是携带者，其致病基因来自Ⅰ₂的概率为；如果致病基因位于常染色体上，Ⅲ₅是携带者，其致病基因来自Ⅰ₂的概率为。
（3）如果将该系谱图中一个表现正常的个体换成患者，便可以形成一个新的系谱图，而且根据新系谱图，就可以确定该致病基因位于哪种染色体上。请写出这个个体的标号和致病基因在何种染色体上（写出一个即可）。                     ，                     .

(9分)小麦是一种重要的粮食作物，改善小麦的遗传性状是广大科学工作者不断努力的目标，如图是遗传育种的一些途径。请回答下列问题： 

（1）以矮秆易感病（ddrr）和高秆抗病（DDRR）小麦为亲本进行杂交，培育矮秆抗病小麦品种过程中，F₁自交产生F₂，其中矮秆抗病类型出现的比例是        ，选F₂矮秆抗病类型连续自交、筛选，直至         。
（2）若要在较短时间内获得上述（抗矮秆病）品种小麦，可选图中       （填字母）途径所用的方法。其中的F环节是       。
（3）科学工作者欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状，应该选择图中      （填字母）表示的技术手段最为合理可行，该技术手段属于：       水平上的育种工作。
（4）小麦与玉米杂交，受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象，将种子中的胚取出进行组织培养，得到的是小麦       植株。
（5）两种亲缘关系较远的植物进行杂交，常出现杂交不亲和现象，这时可采用       技术手段进行处理。
（6）图中的遗传育种途径，      （填字母）所表示的方法具有典型的不定向性。

人21号染色体上的短串联重复序列（STR，一段核苷酸序列）可作为遗传标记，对21三体综合症作出快速的基因诊断（遗传标记可理解为等位基因）。现有一个21三体综合征患儿，该遗传标记的基因型为NNn，其父亲该遗传标记的基因型为Nn，母亲该遗传标记的基因型为nn。请问：
（1）双亲中哪一位的21号染色体在减数分裂中未发生正常分离？               
能否用显微镜检测出这种异常现象？               
（2）如果这种在细胞减数分裂中的不正常情况可能发生在性染色体，如下图所示，一个类别B的卵子可与一个正常精子受精而形成不同基因型的合子（注：在此只显示性染色体），为什么 XO 基因型的合子发育成一个个体，但 YO 的却不能，其中可能原因是       。

（3）如果该生物的某个体细胞中两对同源染色体上的基因组成为ABb，则丢失的基因是     。原因可能是         。

某育种试验基地要培育优良的水稻品种，采用了多种育种方法。其中的三种育种方法可用下面图解表示：

（1）图中a、b两种育种方法所依据的遗传学原理依次是       、        。
（2）若要在短时间内培育出优良的水稻品种，可采用上述         种育种方法，此方法从理论上获得yyRR的机率为        。
（3）要获得符合要求的品种yyRR，b过程需要进行              。
（4）c过程常用试剂是秋水仙素，它的作用机理是                。
（5）如果在育种过程中要想提高突变率，创造人类需要的变异类型。你认为最好应该采用的育种方法是            。

请根据以下生物学杂志文摘内容，回答相关问题．

I．2010年2月《细胞》：NF2基因是一种肿瘤抑制基因，其编码的Merlin蛋白与细胞的运动和增殖有着密切的关系，其作用机理如右图所示．
NF2基因通过______________________的过程控制Merlin蛋白的合成．研究者们通过一系列实验发现，Merlin蛋白具有抑制肿瘤发生的功能，它在_________
_________________________中不断积累，主要通过与_______________________________________的结合，抑制___________________________来发挥抑癌作用．

II．2010年3月《自然》：生成单倍体植物的简单方法．
(1)单倍体植物在育种中极为重要——常被用来生成____________的二倍体植株．
(2)以往单倍体的生成常常涉及不同优良性状个体的__________、________________等技术，后者必须在__________条件下进行．但是，很多物种用这些方法难以培育出单倍体．
(3)新方法涉及对CENH3(即“着丝点特异性组蛋白”)用_________________方法进行处理，生成在与野生型杂交后其基因组被从合子中除掉的品系，这样产生的单倍体植物只有来自野生型亲代的染色体．CENH3在着丝点上起着普遍作用，所以原则上这种方法可以推广到所有植物．