高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

果蝇是一种小型蝇类，因其具有易饲养，培养周期短，染色体数目只有8条，相对性状易区分等特点，所以是遗传学中常见的试验材料。结合所学遗传变异的知识回答下列问题：
（1）果蝇的体细胞内有         个染色体组。其单倍体基因组有       条染色体。
（2）已知猩红眼和亮红眼为控制果蝇眼色的一对相对性状，由等位基因A、a控制，圆形眼和棒状眼为控制果蝇眼形的另一对相对性状，由等位基因B、b控制。现有一对猩红棒状眼的雌雄果蝇交配，得到F₁表现型及比例如下表：

	猩红圆眼	亮红圆眼	猩红棒眼	亮红棒眼
雄蝇	3/16	1/16	3/16	1/16
雌蝇	0	0	6/16	2/16

则可以得知这两对相对性状的显性性状分别是_____________________________；控制眼色和眼形的基因分别位于                染色体上；F₁中亮红圆眼果蝇的基因型为       ；如果让F₁中表现型为猩红棒眼的雌雄果蝇自由交配得到F₂，那么F₂中亮红圆眼果蝇的概率是_________________。

淀粉的含量、直链淀粉和支链淀粉的比例及支链淀粉的精细结构等决定着水稻的产量和稻米的品质，因此水稻淀粉合成代谢的遗传研究备受关注。相关研究的部分信息如下图所示。请回答：

（1）AGPaes基因1通过   ①   来控制代谢过程，进而使水稻表现低产(淀粉含量低)性状。
（2）用射线处理水稻进行诱变育种。从图中可以看出，由于水稻AGPaes基因1中发生了碱基对的 ②  ，因而突变为AGPaes基因2。比较研究后发现，基因突变部位编码的氨基酸分别为酪氨酸和丝氨酸。请写出基因中编码这两个氨基酸的碱基序列，并标出转录的模板链：  ③   。
（3）研究表明，普通野生稻中拥有许多决定稻米优良品质的相关基因。
1) 育种工作者利用普通野生稻中存在的低比例直链淀粉突变体，以杂交育种方法培育出了优质栽培水稻品种。在杂交育种过程中，从F₂代起，一般要进行多代自交和选择，自交的目的是   ④   ，选择的目的是   ⑤   。
2) 普通野生稻含有3.75×10⁴对基因，假定每个基因的突变率都是10^-5，那么在约有10⁷个个体的种群中，每一代出现的基因突变数是   ⑥   ，它们是进化的原材料，也将是改良栽培稻的资源。我国的普通野生稻分布于南方8个省（ 区），每一个分布点的普通野生稻种群都是生物进化的   ⑦   。
3) 据调查，在近30年间，我国的一千多个普通野生稻分布点已消失了80％，从生物多样性角度看，其直接后果是普通野生稻的      ⑧      减少。普通野生稻的濒危现状与后果已引起政府和民众的高度警觉，为此我国已将普通野生稻定为一级农业野生保护植物。

请回答下列有关遗传问题：
Ⅰ．2009年诺贝尔生理学或医学奖授予因发现端粒和端粒酶如何保护染色体的三位学者。端粒（右图中染色体两端所示）通常是由富含鸟嘌呤核苷酸（G）的短的串联重复序列组成。它们能防止不同染色体末端发生错误融合。但是，细胞每分裂一次，端粒就会丢失一部分；在细胞衰老过程中端粒逐渐变小。端粒酶可利用某段RNA序列作为模板合成端粒DNA，对端粒有延伸作用。

（1）非同源染色体末端发生错误融合属于染色体结构变异中的_________________，结果使染色体上基因的________________________发生改变。
（2）从功能上看，端粒酶属于_____________________酶。
（3）如果正常体细胞中不存在端粒酶的活性，你认为新复制出的DNA与亲代DNA完全相同吗？____________________________。体外培养正常组织细胞，细胞中端粒长度与细胞增殖能力呈______________（正相关、负相关）关系。
Ⅱ．正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚γ-裂解酶（G酶），体液中的H₂S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能，现需要选育基因型为B^－B^－的小鼠。选育时可通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除，培育出一只基因型为B^＋B^－的雄性小鼠（B^＋表示具有B基因，B^－表示去除了B基因，B^＋和B^－不是显隐性关系）。请回答：
（1）若在右图中A点将核DNA带上同位素标记后放在不含同位素标记的地方培养，则在GH段可检测到有放射性的脱氧核苷酸链占________ ,有放射性的精子所占的比例为__________。

（2）B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在细胞质的核糖体上通过tRNA上的___________与mRNA上的相应碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。
（3）下图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓度和H₂S浓度的关系。据图描述B^＋B^＋和B^＋B^－个体的基因型、G酶浓度与H₂S浓度之间的关系：__________________________________________。B^－B^－个体的血浆中没有G酶而仍有少量H₂S产生，可能的原因是___________________。

（4）以该B^＋B^－雄性小鼠与正常小鼠（B^＋B^＋）为亲本，进行杂交育种，选育B^－B^－雌性小鼠。请将育种过程补充完整。
第一步：
第二步：（用遗传图解表示，其中表现型不作要求。）
第三步：从子二代雌性小鼠中选出B^－B^－小鼠，选择的方法是________________________。

请回答下列有关遗传问题：
Ⅰ．2009年诺贝尔生理学或医学奖授予因发现端粒和端粒酶如何保护染色体的三位学者。端粒（右图中染色体两端所示）通常是由富含鸟嘌呤核苷酸（G）的短的串联重复序列组成。它们能防止不同染色体末端发生错误融合。但是，细胞每分裂一次，端粒就会丢失一部分；在细胞衰老过程中端粒逐渐变小。端粒酶可利用某段RNA序列作为模板合成端粒DNA，对端粒有延伸作用。

（1）非同源染色体末端发生错误融合属于染色体结构变异中的_________________，结果使染色体上基因的________________________发生改变。
（2）从功能上看，端粒酶属于_____________________酶。
（3）如果正常体细胞中不存在端粒酶的活性，你认为新复制出的DNA与亲代DNA完全相同吗？____________________________。体外培养正常组织细胞，细胞中端粒长度与细胞增殖能力呈______________（正相关、负相关）关系。
Ⅱ．正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚γ-裂解酶（G酶），体液中的H₂S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能，现需要选育基因型为B^－B^－的小鼠。选育时可通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除，培育出一只基因型为B^＋B^－的雄性小鼠（B^＋表示具有B基因，B^－表示去除了B基因，B^＋和B^－不是显隐性关系）。请回答：
（1）若在右图中A点将核DNA带上同位素标记后放在不含同位素标记的地方培养，则在GH段可检测到有放射性的脱氧核苷酸链占________ ,有放射性的精子所占的比例为__________。

（2）B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在细胞质的核糖体上通过tRNA上的___________与mRNA上的相应碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。
（3）下图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓度和H₂S浓度的关系。据图描述B^＋B^＋和B^＋B^－个体的基因型、G酶浓度与H₂S浓度之间的关系：__________________________________________。B^－B^－个体的血浆中没有G酶而仍有少量H₂S产生，可能的原因是___________________。

（4）以该B^＋B^－雄性小鼠与正常小鼠（B^＋B^＋）为亲本，进行杂交育种，选育B^－B^－雌性小鼠。请将育种过程补充完整。
第一步：
第二步：（用遗传图解表示，其中表现型不作要求。）
第三步：从子二代雌性小鼠中选出B^－B^－小鼠，选择的方法是________________________。

果蝇是非常好的遗传实验材料，请结合相关知识分析回答：
(1)图A和图B表示果蝇甲和果蝇乙Ⅱ号染色体上的部分基因(注：果蝇甲和果蝇乙是亲子代关系)。请据图回答：

①图A中的朱红眼基因与深红眼基因是       关系（填“等位基因”或“非等位基因”）。
②与图A相比，图B发生了变异，此变异属于     。
(2)果蝇种群中常出现性染色体异常的个体，从而产生不同的表现型。已知：性染色体组成为XXX和YO（细胞中只有一条Y染色体，没有X染色体）时表现为胚胎期致死，XXY时表现为雌性可育，XYY时表现为雄性可育，而XO（细胞中只有一条X染色体，没有Y染色体）表现
为雄性不育。为探究果蝇眼色的遗传方式，摩尔根做了下列杂交实验：①白眼雄果蝇×红眼雌果蝇→全部红眼；②白眼雌果蝇×红眼雄果蝇→1/2白眼雄、1/2红眼雄。但蒂更斯通过大量实验发现白眼雌果蝇与红眼雄果蝇的杂交子代有少数例外：2000～3000只雌果蝇中出现一只白眼可育果蝇，每2000～3000只雄果蝇中出现一只红眼不育果蝇。请用遗传图解解释蒂更斯实验中为什么会出现例外（设有关基因为B、b）。     
(3)遗传学上将染色体上某一片段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失。若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。
现有一红眼果蝇X^BY与一白眼雌果蝇X^bX^b杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的?（请用文字加以说明）
方法一（从细胞学角度分析）：     
方法二（从遗传学角度分析）：     

某雌雄异株的植物（2N＝16），白花与红花这对相对性状由常染色体上一对等位基因控制（相关基因用A与a表示），窄叶与宽叶这对相对性状由X染色体上基因控制（相关基因用B与b表示）。研究表明：含X^B或X^b的雌雄配子中有一种配子无受精能力。现将表现型相同的一对亲本（亲本是宽叶植株）杂交得F₁，F₁表现型及比例如下表：

	红花宽叶	白花宽叶	红花窄叶	白花窄叶
雌株	3/4	1/4	0	0
雄株	0	0	3/4	1/4

（1）F₁的母本和父本的基因型分别是______________、_____________，无受精能力的配子是______________。
（2）取F₁中全部的红花窄叶植株的花药离体培养可得到_________倍体植株，基因型共有____  _种。若培育转基因抗虫植物，需要专门的工具，将抗虫基因从生物体内提取出来所用的工具酶是        ，把抗虫基因和运载体连接起来的“针线”是        。

现有一种常见遗传病，某正常人无致病基因，甲、乙、丙三人均表现正常。这四人的3号和18号染色体上相关基因对应部分的碱基排列顺序如表所示。请分析回答：

（1）表示所示甲的3号染色体上，该部位碱基排列顺序变为GAT的根本原因是＿＿＿＿＿＿的结果。
（2）甲、乙、丙三人表现正常的原因可能有：
①突变后的基因为＿＿＿＿基因；②突变后的基因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿不变。
（3）若表中标明碱基的那条链为非模板链，请写出乙个体第18号染色体上该基因片段转录成的密码子为＿＿＿＿＿＿。
（4）若甲、乙、丙体内变化的基因均为致病基因，且甲为女性，乙、丙为男性，则甲不宜和＿＿＿＿＿＿组成家庭，因为他们所生后代患相关遗传病的几率为＿＿＿＿＿＿。
（5）如果某人3号染色体上的部分基因转移到了18号染色体上，则这种变异类型是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

完成下列生物学实验问题。
（1）甲同学在进行“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时，进行如下操作：① 从静止放置的试管中取出lmL酵母菌液，移人一支干净的试管；②从1mL酵母菌液中取出少许，滴在载玻片上，并盖上盖玻片，制成装片；③置于视野较亮的显微镜物镜下观察计数。请改正甲同学实验操作中的错误。
①          ；②           ；③            。
（2）乙同学进行“秋水仙素诱导二倍体西瓜萌发的种子’’实验。
①在该实验中，秋水仙素在细胞有丝分裂的        期发挥作用。
②将该种子种植后获得的植株表现出茎秆     ，叶片、果实和种子都   的特征。
③为鉴定该植株是否为多倍体，乙同学取西瓜根尖→用卡诺氏液       →用体积分数95％的酒精冲洗→解离→        →用改良的苯酚品红       →制片→用显微镜观察             数目。

中国是世界上最大的茄子生产国，为培育优良品种，育种工作者应用了多种育种方法。请回答：
（1）茄子的早期栽培品种为二倍体，有人利用秋水仙素处理二倍体茄子的幼苗，选出四倍体茄子。其原理是：秋水仙素作用于正在分裂的植物细胞，会抑制            。的形成，导致                       加倍。
（2）茄子晚开花（A）对早开花（a）为显性，果实颜色有深紫色（BB）、淡紫色（Bb）与白色（bb）之分，两对基因自由组合。为培育早开花深紫色果实的茄子，选择基因型 AABB与 aabb的植株为亲本杂交，F₁ 自交得到的 F₂中有           种表现型，其中早开花深紫色果实的植株应占                               。
（3）青枯病是茄子的主要病害，抗青枯病（T）对易感青枯病（t）为显性，基因Ｔ、t与控制开花期的基因 A、a自由组合。若采用二倍体早开花、易感青枯病茄子（aatt）与四倍体晚开花、抗青枯病茄子（AAAATTTT）为育种材料，运用杂交和花药离体培养的方法，培育出纯合的二倍体早开花、抗青枯病茄子，则主要步骤为：
①第一步：             。
②第二步：以基因型          的茄子为亲本杂交，得到 F₁（AaTt）
③第三步：                （用遗传图解或文字简要描述）。

(12分)普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对相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)A组由F_l获得F₂的方法是＿＿＿＿，矮秆抗病植株I中不能稳定遗传的占＿＿＿＿。矮秆抗病Ⅱ进一步培育获得矮秆抗病小麦新品种的具体做法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占＿＿＿＿。
(2) I、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中不能产生可育配子的是＿＿＿＿类。A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是＿＿＿＿组。
(3)有人试图利用细菌的抗病毒基因对不抗病小麦进行改良，以获得抗病小麦品种。构建含外源抗病毒基因的重组DNA分子时，使用的酶有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；判断转基因小麦遗传改良成功的标准是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，具体的检测方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

二倍体番茄的红果（R）对黄果（r）为显性，圆果（E）对长果（e）为显性，且自由组合。现用红色圆果番茄与红色长果番茄杂交，对后代结果进行统计，结果为红果︰黄果=3︰1，圆果:长果=1:1。分析回答下列问题：    
（1）亲本的基因型为         。
（2）上述杂交子代中不同于亲本的两种表现型之比为         。
（3）下图是对基因型为RrEe的番茄花粉进行的操作，试分析回答：

①图中获得植株B的方法称为                            。
②植株C可能有        种基因型，与植株B相同的基因型是                                                        。
③如果图乙中的花粉为亲本红色长果的根尖细胞所取代，组织培养过程中细胞的分裂方式是____________，所形成的植株C为      __倍体，基因型为  _______   __。

水稻是湛江主要的粮食作物，改善水稻的遗传性状是育种工作者不断努力的目标。下图表示水稻育种的一些途径。请回答下列问题：

 
（1）以矮秆易感稻瘟病（ddrr）和高秆抗稻瘟病（DDRR）水稻为亲本进行杂交，得F₁。F₁自交产生F₂，F₂中不能稳定遗传的占          ，选F₂中的矮秆抗病的水稻植株进行自交，子代中ddRR和ddRr的比是           。
（2）若要在较短时间内获得上述新品种水稻，可选图中          （填数字）途径所用的方法。其中⑺途径的常用方法是               。
（3）科学工作者欲培育能产生人体蛋白的水稻新品种，应该选择图中         （填数字）表示的途径最为合理可行，该技术手段主要包括的过程：提取目的基因、           
              、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达。该育种方式所遵循的原理为                    。
（4）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。
（5）图中           （填数字）所表示的育种途径具有典型的不定向性。

果蝇是研究遗传学的理想生物，请根据以下信息分析问题：

（1）若图2是图1果蝇细胞分裂中的细胞图，则图2细胞名称是              ，
图2中①②③3条染色体都来自母方的概率是               。正常情况下，由图2细胞分裂产生的一个子细胞中是否含有发育成一只果蝇所需的全套遗传信息？      。
（2）设基因A（长翅）对a（残翅）显性，基因D（红眼）对d（白眼）显性，用图1代表的果蝇与另一果蝇杂交得到的子代中，若残翅与长翅各占一半，雌蝇均为红眼，那么与图1果蝇进行杂交的果蝇的基因型是               。
（3）下表表示果蝇的三种突变类型（A、B、C），在不同温度下的存活能力与标准型果蝇的比较（设标准型为100）。

类型	25.5℃	30℃	16.5℃
标准型	100	100	100
A	99	98	100
B	101	110	87
C	92	89	109

分析表中数据，可看出标准型果蝇可以突变为A、B、C三种类型，说明生物突变具有             特点。果蝇在生存环境温度明显下降时，经过较长时间形成了一个新品种，如果这一新品种与原来类型之间存在          ，则表明已经形成一个新物种。

(21分)
江淮黑猪是安徽省地方优良品种，该猪品种以抗病、耐粗饲、产仔率高、肉质鲜美等而著名。但是近年来由于品系间杂交繁育等，优良性状退化严重，如出现瘦肉率下降，易感蓝耳病，黑猪不黑等。有人利用大别山区腹地的野猪资源来改良现有猪品种，并取得初步成功。将江淮黑猪与野猪交配，成功产下十几只野猪和家猪的杂交后代。这些仔猪都具有江淮黑猪原有的优良性状。
（1） 野猪和江淮黑猪杂交产生可育后代，说明                               。
(2)    野猪和江淮黑猪杂交，后代因为含有野猪的基因，仍然野性十足，不方便圈养。请设计两种育种方案，以降低其野性。
方案一：                                                                    ；
方案二：                                                                    。
（3） 已知江淮黑猪的一个隐性性状由单基因h控制，但不知控制该性状的基因（h）是否位于常染色体上，请你设计一个简单的调查方案进行调查，并预测调查结果。
方案：寻找具有该隐性性状的江淮黑猪进行调查，统计                         。
结果：
①                                                                     。
②                                                                     。
③                                                                     。
（4）我省从美国引进了瘦肉型白色约克夏种猪，某家畜良种繁殖中心拟以江淮黑猪母猪为繁殖主体，用                     技术，快速繁殖纯种约克夏白猪。具体方法是将约克夏白猪进行            后，再进行人工授精和培养，获得多枚早期胚胎，检查和筛选符合要求的胚胎移入生理状态相同的                  体内完成发育。

在生命奥秘的探索过程中，染色体作为遗传物质的主要载体，人们对它的研究和应用日益深入。


Ⅰ．2009年诺贝尔生理学或医学奖授予因发现端粒和端粒酶如何保护染色体的三位学者。端粒（右图中染色体两端所示）通常是由富含鸟嘌呤核苷酸（G）的短的串联重复序列组成。它们能防止不同染色体末端发生错误融合，引发癌变。但是，细胞每分裂一次，端粒就会丢失一部分；在细胞衰老过程中端粒逐渐变小。端粒酶可利用某段RNA序列作为模板合成端粒DNA，对端粒有延伸作用。
（1）染色体末端发生错误融合属于    变异，结果使染色体上基因的       和      发生改变。
（2）端粒酶的作用是              ，所以从功能上看，属于     酶。
（3）随着细胞中端粒长度的缩短，细胞的增殖能力将逐渐           。
（4）科学家发现精子中的端粒长度与受试者的年龄无关。这可能是因为精细胞中      
                       。
（5）癌变的细胞中不仅具有较高活性的端粒酶，细胞膜表面也会出现一些不同于正常细胞的蛋白质，这些蛋白质会成为           ，引起机体的免疫应答。在应答中可直接与癌细胞密切接触并使之裂解的免疫细胞是        。除常规的治疗方法外，通过寻找能够      
癌细胞中端粒酶活性的物质也使癌症的治疗成为可能。
Ⅱ．科学研究表明，用一定时间的低温（如4℃）处理水培的某植物根尖时能够诱导细胞内染色体数目加倍。请你设计一个实验，探究低温对细胞中染色体数目的影响。
（1）该实验依据的生物学原理是                      。
（2）请你设计一个表格，用于记录实验结果。【提示：低温处理植物材料时，通常需要较长时间（如5小时）才能产生低温效应。】
（3）你的设计思路是                                    。
（4）预测低温处理后可能观察到的实验现象是                。