高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

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。端粒是真核细胞内染色体末端的DNA重复片断，功能是完成染色体末端的复制，防止染色体融合、重组和降解。它们在细胞分裂时不能被完全复制，因而随分裂次数的增加而缩短，除非有端粒酶的存在。端粒酶主要成分是RNA和蛋白质，其含有引物特异识别位点，能以自身RNA为模板，合成端粒DNA并加到染色体末端，使端粒延长，从而延长细胞的寿命甚至使其水生化。研究表明：如果细胞中不存在端粒酶的活性，染色体将随每次分裂而变得越来越短，而且由于细胞的后代因必需基因的丢失，最终死亡。
（1）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）端粒酶中，蛋白质成分的功能类似于＿＿＿＿＿＿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？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。体外培养正常成纤维细胞，细胞中的端粒长度与细胞增殖细胞力呈＿＿＿＿＿＿（正相交、负相关）关系。
（4）从上述材料分析可知，正常体细胞不断走向衰老的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（5）科学家发现精子中的端粒长度与受试者的年龄无关，这是因为精子细胞中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿能正常表达，使＿＿＿＿＿＿保持一定的长度。
II．某种植物的花色受两对基因（A—a，B—b）的支配，这两地基因位于非同源染色体上。其表现型和基因型的对应关系如下表，请回答：

基因型	A_B_ (A和B同时存在)	A_bb（A存在，B不存在）	aaB_或aabb（A不存在）
表现型	紫花	红花	白花

  （1）基因型为aaBB的白花植株与Aabb的红花植株杂交，F₁的表现型为＿＿＿＿＿＿；F₁自交，F₂的表现型的分离比为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）基因型为＿＿＿＿＿＿的红花植株与基因型为＿＿＿＿＿＿的白花植株杂交，后代全为红花。

香豌豆是雌雄同花植物，有多种性状，各种性状的遗传方式各有差别。
（1）如果基因型RR的植株呈深绿色，基因型Rr的植株呈浅绿色，基因型rr的植株呈白色。深绿色和浅绿色植株的繁殖和生存能力相似，而白色植株会在幼苗阶段死亡。基因型为RR的植株在遮光条件下茎叶为黄白色，这是因为光照影响了       合成，说明生物性状的表现是     的结果。现有一株浅绿色的植株作亲本进行自花授粉得到F₁，F₁自花授粉得到F₂，F₂的成熟植株中浅绿色植株所占的比例为     。
（2）如果该植株的花有红色、紫色和白色，该性状受两对基因控制，同时有E和F基因的植株开红花，无E和F基因的植株开白花，只有E基因或F基因时开紫花。有两株开紫花的植株杂交，后代出现开红花：紫花：白花=1：2：1，请你对这个现象用遗传图解作出解释。
（3）若上述基因型为EEFF的红花豌豆具有更强的抗逆性，且种子中蛋白质含量相对高，如何利用紫花豌豆快速培育此品种，写出简单的育种方案。(要求叙述简洁，条理清楚)

下图表示几种育种方法大致过程。请分析回答：

（1）在图一所示①→②过程中发生了中发生了          。若以②的碱基序列为模板经转录和翻译形成③，此过程与以①为模板相比一定发生变化的是       。
A．mRNA碱基序列    B．tRNA种类      C．氨基到种类     D．蛋白质结构
（2）图二中控制高产、中产、低产（A、a）和抗病与感病（B，b）的两对等位基因分别位于两对同源染色体上。F₂的表现型有        种。F₂中高产抗病植株占       。鉴别高产抗端正植株是否为纯合子的方法是                     ，收获种子种植。若子代              ，则说明植株为纯合子。在转入抗虫基因的过程中，需要用        酶将抗虫基因与载体DNA连接，然后导入受体细胞。
（3）图二中利用F₁的花粉形成个体④所应用技术的理论依据是         ，在培养过程中，细胞必须经过         过程才能形成胚状体或丛芽。
（4）图二所示的育种方法的原理有             。
（5）图三的育种过程在现代技术中称为         。

用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：
高秆抗锈病×矮秆易染锈病→①→F₁②→花药→③→幼苗→④→符合要求的品种
(1)这种育种方法叫做＿＿＿＿＿＿＿＿，与常规的杂交育种方法相比，其优点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)F₁的基因型是＿＿＿＿。
(3)过程③获得的幼苗基因型有＿＿＿＿种。
(4)过程④中常用的化学试剂是＿＿＿＿＿＿＿＿。
(5)符合要求的品种的基因型是＿＿＿＿。

下图为常见的几种培育作物新品种的方法示意图，结合示意图回答下列问题：

(1)在途径1所示的育种方式中，新品种的选择往往从_________植株开始。
(2)途径2、4都常用化学试剂_______________处理幼苗，以诱发其发生染色体变异。
(3)途径3运用的原理是_____________，途径3中所用材料是_________________。
(4)上述4条途径最终都能获得作物新品种，但能产生出新物种的途径是______。

果蝇是XY型性别决定的生物。下图表示某只果蝇体细胞染色体组成，请据图回答。
 
(1)该果蝇为＿＿＿（填“雌”或“雄”）性，有＿＿＿对同源染色体。与性别决定有关的染色体是＿＿＿＿。
(2)写出此果蝇的基因型＿＿＿＿＿＿。
(3)果蝇的一个体细胞性染色体上的W基因在＿＿＿＿＿＿＿期形成两个W基因。

粮食是人类生存的基本条件，随着人口增加、耕地面积减少，提高单位面积粮食的产量、质量自然就成了人们解决粮食问题的主要途径。
（1）为了提高农作物的单产量，得到抗倒伏(矮杆)、抗锈病等优良性状，科学家往往采取多种育种方法来培育符合要求的新品种，报据以下提供的材料，设计最佳育种方案，尽快得到所需品种。
生物材料：
A．小麦的高秆(显性)抗锈病(显性)纯种
B．小麦的矮杆(隐性)不抗锈病(隐性)纯种
C．小麦的高秆(显性)不抗锈病(隐性)纯种
非生物材料：自选
①设计的合理的育种方案依据的遗传学原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②所选择的生物材料：＿＿＿＿。(填写字母)
③该育种方案最常用的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
④希望得到的是能应用于生产的＿＿＿＿的具有抗倒伏、抗锈病等优良性状的品种。
⑤预期产生这种结果(所需性状类型)的概率：＿＿＿＿。
(2)随着科技的发展，许多新的育种方法已经出现并投入应用，如：①用普通小麦和黑麦培育成八倍体小黑麦的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿，常用的化学药剂是＿＿＿＿＿＿＿＿；②通过基因工程培育抗虫棉，其育种原理是＿＿＿＿＿＿＿＿。
(3)目前通过卫星搭载种子育成了太空椒，那么利用这种方法是否一定能获得人们所期望的理想性状？＿＿＿＿，为什么？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

随着全球气候变暖，我国西北部的某些地区年平均降水量越来越少，土地越来越干旱，农作物的产量不断下降，有时甚至颗粒无收。
（1）干旱将直接导致农作物光合作用速率下降，主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）在干旱的环境中，农作物的根系不能从土壤中吸水，这是由于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（3）有实验表明，为农作物外施适宜浓度的某种植物激素溶液能提高农作物的抗旱能力，这种激素最可能是＿＿＿＿。

A．生长素

B．赤霉素

C．细胞分裂素

D．脱落酸

（4）选育抗旱品种是提高农作物抗旱性的基本措施。研究人员通过诱变育种得到一种玉米突变体，经过反复实验，确定该突变体有一细胞核基因能显著提高玉米的抗旱能力。有人计划利用此基因来改造已有的高产但不耐干旱的玉米品种，使其适宜在干旱地区种植，可采用的育种方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。如果要利用该基因去改造烟草，那么应采用的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿。
（5）有的地区极其干旱，已经不适合人类居住。村民迁出后，弃耕的农田随着时间推移，一般地说，生态系统的自动调节能力将＿＿＿＿。

如下图所示，为植株繁殖示意图，请据图回答：

（1）上世纪50年代，斯蒂瓦特利用胡萝卜根切片培育胡萝卜，首次证实了细胞的      ，是植物组织培养的理论基础。该过程需在      条件下进行，并需控制温度、PH值和光照条件。
（2）若培养过程中，为诱导愈伤组织形成根时，培养基中植物激素的特点是               
                                         。
（3）假设A试管内是基因型为AaBB的某植物的花粉，则培育出的B植株称为          植株，可能的基因型为              。由于这些植株高度不育，所以必须用        处理才能获得理想的植株。
（4）若在离体细胞内导入含有抗虫基因的重组质粒，则培养出的植物具有抗虫性，该项科技成果在环境保护上的重要作用是______                     ____。质粒和抗虫基因的重组需要                    酶，同时所用的质粒最好含有        基因，便于检测。

）回答下面Ⅰ、Ⅱ小题。
Ⅰ下图为利用现代生物技术获得生物新品种的过程

（1）在转基因绵羊的培育过程中，最可能采用的基因运输工具是__________________；常用的受体细胞是____________________。
（2）在转基因棉花的培育过程中，若受体细胞为体细胞，则过程⑥的两个主要阶段分别是___________和___________；要确定转基因抗虫棉是否培育成功，需要进行检测和鉴定，如果采用基因工程技术手段检测抗虫基因是否表达，则应用_____________________、荧光分子等标记的抗虫基因做探针检测___________。
Ⅱ 人类有一种不能同化半乳糖的病——半乳糖血症，是一种隐性遗传病。半乳糖的正常代谢途径中，必须先转变为葡萄糖的衍生物（物质丙），才能氧化供能。半乳糖在人体内的正常代谢途径有：半乳糖物质甲；物质甲+物质乙物质丙+物质丁；物质丁物质乙。已知分别控制酶Ⅰ、酶Ⅱ、酶Ⅲ合成的基因A、D、E位于不同对的常染色体上，细胞内的酶量与相应显性基因的个数呈正比。

调查对象 表现型	10区	11区	12区	合计
男	女	男	女	男	女	男	女
正常
半乳糖血症

（1）某校研究性学习小组拟进行一项调查活动，右表是他们设计的调查结果记录表。由此判断，他们的目的是调查半乳糖血症的__________________。
（2）下面是某半乳糖血症患者和他的父母及纯合正常人体内三种酶的活性比较表（表中数值代表酶活性的大小，且数值越大，酶活性越大）。请分析该表并回答：

	平均活性mmol转换（小时·g细胞）（37℃）
酶Ⅰ	酶Ⅱ	酶Ⅲ
正常人（AADDEE）	0.1	4.8	0.32
半乳糖血症男患者	0.06	0.02	0.35
患者的正常父亲	0.05	2.5	0.17
患者的正常母亲	0.06	2.4	0.33

 
①半乳糖血症是一种多基因遗传病，此类遗传病不仅表现出________________现象，还比较容易受环境因素的影响。存在半乳糖血症患者的人群中，共有________种基因型的个体，正常人体内的三种酶的平均活性共有_________种情况。
②该患者的正常父亲的基因型为__________________；该患者的母亲已再次怀孕，家族中无红绿色盲（基因b）病史，则胎儿的基因型为AaDdEEX^BX^B的概率是___________。
③若该患者经基因治疗康复长大后与一个酶Ⅰ、酶Ⅱ、酶Ⅲ平均活性依次为0.11、2.6、0.32的女子结婚，却生了一个酶Ⅰ、酶Ⅱ、酶Ⅲ平均活性依次为0.11、4.9、0.33的儿子，最可能的原因是该患者体内发生了_________________产生了基因型为__________的精子，且这种精子完成了受精作用。

在一个封闭饲养的有毛小鼠繁殖种群中，偶然发现有一对有毛小鼠生出的一窝鼠仔中有几只无毛小鼠，无毛小鼠全身赤裸无毛，并终身保留无毛状态。科研人员为了研究无毛的遗传特性，让上述这对有毛小鼠继续杂交，仍有无毛鼠生出：让无毛小鼠与亲代有毛小鼠回交，生出10只无毛小鼠和12只有毛小鼠，其中无毛小鼠雌雄各5只，有毛雌小鼠7只，雄小鼠5只。
（1）科研人员认为①该小鼠无毛的原因是种群中基因突变造成的，而不是营养不良或其他环境因素造成的，判断依据是                                ；
②控制无毛性状的基因位于常染色体上，判断依据是                                ；
（2）由于该种无毛小鼠有极大的科研价值，科研人员需要将其扩大繁殖。书籍无毛是由隐性基因控制，无毛雄鼠能正常生育，无毛雌鼠繁殖力低，哺乳困难。若利用上述回交实验得到的小鼠做实验材料，理论上有四套交配方案能获得无毛小鼠。其方案一为：杂合有毛小鼠杂合有毛小鼠
写出另三套方案，指出最佳方案并说明理由。
你认为其中的最佳方案是___________________________________________
理由__________________________________________________________________________

白花三叶草有叶片内含氰（有剧毒）和不含氰的两个稳定遗传的品种，已知白花三叶草叶片内氰化物是经下列途径产生的（如下图）。

（1）若某一品系基因突变后，叶片内不含氰，但含氰糖苷较多，发生突变的基因是＿＿＿＿。
（2）若两个不含氰的品种杂交，F₁全部含氰，F₁自交得到F₂。写出亲代的基因型＿＿＿＿＿＿＿＿； F₂个体的表现型及其比例是＿＿＿＿＿＿＿＿；F₂含氰个体中能稳定遗传的个体所占的比例是＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）现有HhDd个体，怎样快速培育出含氰且能稳定遗传的个体？简要写出培育过程
①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
③＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

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）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上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。
（2）右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___________ _。
（3）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：（用遗传图解表示在答题纸的方框中，其中表现型不作要求。）
第二步：（用遗传图解表示在答题纸的方框中，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__________________________。

在群体中，位于某同源染色体同一位置上的两个以上、决定同一性状的基因，称为复等位基因。如控制人类ABO血型的基因。已知紫色企鹅的常染色体上也有一系
列决定羽毛颜色的复等位基因：G、g^ch、g^h、g。该基因系列在决定羽毛颜色时，表现型与基因型的关系如下表：

羽毛颜色表现型	基因型
深紫色	G___
中紫色	G^ch
浅紫色	g^h
白色	gg

请回答下列问题：
（1）以上复等位基因的出现体现了基因突变的         特点，企鹅羽毛颜色的基因型共有              种。
（2）若一只深紫色企鹅和一只浅紫色企鹅多次交配后，生下的小企鹅羽毛颜色为深紫 色：中紫色=1：1，则两只亲本企鹅的基因型分别为              。
（3）若中紫色雌雄企鹅交配后，后代出现中紫色和白色企鹅，现让子代中的中紫色与浅
紫色杂合体交配，请在答题纸相应部位用柱状图表示后代的表现型及比例。
（4）基因型Gg的个体是深紫色的，研究发现由于臭氧层出现“空洞”，近年来在紫外线 的辐射增强的地区，某些基因型Gg个体的背部也会长出白色羽毛，产生这种变异
的原因可能是某些细胞在有丝分裂的        期发生了基因中       序列的改变；也可能是染色体结构发生            变异。
（5）现有一只浅紫色雄企鹅和多只其他各色的雌企鹅，如何利用杂交方法检测出该雄企
鹅的基因型?（写出实验思路和预期实验结果即可）。             

瓠瓜(一种蔬菜)果实苦味(以下称：苦味株)与非苦味(以下称：正常株)是由位于两对同源染色体上的两对等位基因(A、a与B、b)控制的。只有当显性基因A 与B共同存在时，才产生苦味果实。现有纯种正常株甲和乙，二者杂交后，F₁代全部是苦味株；F₁代自交，F₂代苦味株与正常株之比为9︰7 。试分析回答下列问题：
⑴F₁代的基因型是___________；F₂代正常株中与甲和乙基因型都不同的个体占_______。
⑵用F₁代的花粉进行离体培养，然后用一定浓度的___________处理得到纯合植株，这些植株的表现型为______________________。
⑶现有纯合的正常株丙，利用以上纯种类型甲和乙，可鉴定出丙的基因型是否为aabb。请补充实验步骤并预期结果：
第一步：将丙与___________进行杂交；
第二步：观测_________________________________；
若______________________，说明正常株丙的基因型是aabb。
(4)现有一种既不含A基因也不含B基因的优良瓠瓜品种丁，露天种植时，后代却出现了许多苦味株，最可能原因是_________________________________。
(5)在农田生态系统中，瓠瓜同化的能量有四个去向，即___________、___________、分解者利用、未利用的能量。如果该农田中有一条食物链：瓠瓜→害虫→害虫天敌，为了提高瓠瓜的产量，可采取禁捕或适当放养___________等方法来减少害虫；用生态学原理分析，这样做的目的是_________________________________。