高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

玉米非糯性基因（A）对糯性基因（a）是显性，植株紫色基因（B） 对植株绿色基因（b）是显性，这两对等位基因分别位于第9号和第6号染色体上。玉 米非糯性籽粒及花粉遇碘液变蓝色，糯性籽粒及花粉遇碘液变棕色。现有非糯性紫株、 非糯性绿株和糯性紫株三个纯种品系供实验选择。请回答：
（1）若验证基因的自由组合定律，则两亲本基因型为___            ___并且在花期进行套袋和人工授粉等操作。如果筛选糯性绿株品系需在第______年选择糯性籽粒留种，下一年选择___        ___自交留种即可。
（2）当用X射线照射亲本中非糯性紫株玉米花粉并授于非糯性绿株的个体上，发现在F1代734株中有2株为绿色。经细胞学的检查表明，这是由于第6号染色体载有紫色基因（B）区段缺失导致的。已知第6号染色体区段缺失的雌、雄配子可育，而缺失纯合体（两条同源染色体均缺失相同片段）致死。
①若在幼嫩花药中观察上图染色体现象，应选择处于____    __分裂的______期细胞。
②在做细胞学的检査之前，有人认为F1代出现绿株的原因是：经X射线照射的少数花粉中紫色基因（B）突变为绿色基因（b），导致F1代绿苗产生。某同学设计了以下杂交实验，探究X射线照射花粉产生的变异类型。
实验步骤：
第一步：选F1代绿色植株与亲本中的___        ___杂交，得到种子（F2代）；
第二步：F2代植株的自交，得到种子（F3代）；
第三步：观察并记录F3代植株颜色及比例。
结果预测及结论：
若F3代植株的紫色 : 绿色为3:1，说明花粉中紫色基因（B）突变为绿色基因（b），没有发生第6染色体载有紫色基因（B）的区段缺失。
若F3代植株的紫色 : 绿色为_____     _说明花粉中第6染色体载有紫色基因（B）的区段缺失。

下图所示为用农作物①和②两个品种分别培养出④⑤⑥⑦四个品种的过程。

（1）用①和②通过Ⅰ和Ⅱ过程培育出⑤的过程所依据的遗传学原理是_______。由③自交产生的后代中AAbb所占的比例为      。
（2）通过Ⅲ和Ⅴ培育出⑤的育种方法是_______。该方法培育出的个体都（是/不是）    纯合体。
（3）由③培育出的⑥是____倍体。该个体体细胞中的染色体组数目是      个。
（4）⑤通过Ⅵ过程培育出⑦的过程叫_________________________。
（5）③培育出④过程叫________________，Ⅴ过程需要用_________________处理。

(18分)玉米籽粒的颜色有黄色、白色和紫色3种。为研究玉米籽粒颜色的遗传方式，研究者设置了以下6组杂交实验,实验结果如下：

	亲本组合	F1籽粒颜色
第一组	纯合紫色×纯合紫色	紫色
第二组	纯合紫色×纯合黄色	紫色
第三组	纯合黄色×纯合黄色	黄色
第四组	黄色×黄色	黄色、白色
第五组	紫色×紫色	紫色、黄色、白色
第六组	白色×白色	白色

 
（1）玉米籽粒的三种颜色互为          ，根据前四组的实验结果______（填“能”或“不能”）确定玉米籽粒颜色由几对基因控制。
（2）若第五组实验的F₁籽粒颜色及比例为紫色∶黄色∶白色=12∶3∶1，据此推测玉米籽粒的颜色由    对等位基因控制，第五组中F₁紫色籽粒的基因型有  种。第四组F₁籽粒黄色与白色的比例应是   ；第五组F₁中所有黄色籽粒的玉米自交，后代中白色籽粒的比例应是   。
（3）若只研究黄色和白色玉米籽粒颜色的遗传，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号染色体如下面左图所示。

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。

某植物种子的子叶有黄色和绿色两种，由两对基因控制，现有两个绿色子叶的种子X、Y，种植后分别与纯合的黄色子叶植株进行杂交获得大量种子（F₁），子叶全部为黄色，然后再进行如下实验：（相关基因用M、m和N、n表示）
I：X的F₁全部与基因型为mmnn的个体相交，所得后代性状及比例为：黄色：绿色=3：5
II.Y的F₁全部自花传粉，所得后代性状及比例为：黄色：绿色=9：7
请回答下列问题：
（1）实验I中，花粉成熟前需对母本做的人工操作有_________________。
（2）Y的基因型为_____________，X的基因型为______________          。
（3）纯合的绿色子叶个体的基因型有__________种；若让Y的F₁与基因型为mmnn的个体相交，其后代的性状及比例为_______________。
（4）遗传学家在研究该植物减数分裂时，发现处于某一时期的细胞（仅研究两对染色体），大多数如图1所示，少数出现了如图2所示的“十字形”图像。（注：图中每条染色体只表示了一条染色单体）

①图1所示细胞处于_________            期，图2中发生的变异是___________     。
②图1所示细胞能产生的配子基因型___________                                 。研究发现，该植物配子中出现基因缺失时不能存活，若不考虑交叉互换，则图2所示细胞产生的配子基因型有___________种。

果蝇是遗传学研究的经典材料，下图是雄果蝇甲的两对等位基因在染色体上的分布情况，其中红眼（E）对白眼（e）、灰身（B）对黑身（b）为完全显性。

（1）雄果蝇甲有    对同源染色体，细胞最多有    个染色体组。
（2）假设雄果蝇甲的一个精原细胞产生了一个基因型为BX^E的配子，则另外三个配子的基因型为                     。
（3）雄果蝇甲与另一雌果蝇杂交，后代雌果蝇中，灰身红眼与黑身红眼的比例为1：1，后代雄果蝇中，灰身红眼、灰身白眼、黑身红眼、黑身白眼的比例为1：1：1：1，则亲本雌果蝇的基因型为        ，表现型为    。若后代出现基因型为bbX^eX^eY黑身白眼雄果蝇（不考虑基因突变），这属于     变异，出现这种变异的原因是          。

人类第7号染色体和第9号染色体之间可能发生如甲图所示变异，变异后细胞内基因结构和种类未发生变化。后代若出现9号染色体“部分三体”(细胞中9号染色体的某一片断有三份)，表现为痴呆；出现9号染色体“部分单体”(细胞中9号染色体的某一片断只有一份)，胚胎早期流产。乙图为由于第7号、9号染色体变异而导致的流产、痴呆系谱图。已知系谱各成员细胞染色体数均为46条，I—l、II—1、III—2染色体正常；I—2、II—2表现正常，但均为7号、9号染色体变异携带者(细胞中7号和9号染色体组成为AA+BB-)；发生变异的7号、9号染色体能与正常7号、9号染色体联会，形成配子。请回答。

(1)甲图所示，9号染色体上的片段移接到7号染色体上，这种变异属于     变异。变异的7号或9号染色体上基因的           发生了改变。
(2)个体III—1的7号和9号染色体组成为         (用甲图中的字母表示)。
(3)9号染色体“部分单体”的后代早期流产，胎儿不能成活，则成活的III—3个体为7号、9号染色体变异携带者的概率是         。
(4)III—3婚配，为避免生出染色体异常的患儿，妊娠期间须进行              ，如羊水检查。将胎儿脱落的细胞从羊水中分离并通过           技术增殖细胞，适时加入秋水酰胺(与秋水仙素功能相似)，通过抑制分裂细胞内          ，使染色体不能移向细胞两极。选取有丝分裂      期的细胞进行观察，从面诊断出胎儿染色体是否异常。

下图所示为用农作物①和②两个品种分别培养出④⑤⑥⑦四个品种的过程。

（1）用①和②通过Ⅰ和Ⅱ过程培育出⑤的过程所依据的遗传学原理是______________。
（2）通过Ⅲ和Ⅴ培育出⑤的育种方法的优点是_______________________。
（3）由①和②通过Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ过程培育出⑤的过程叫__________________，③培育出④过程叫________________，Ⅴ过程需要用___________________处理。

水稻是我国南方地区重要的粮食作物，但在水稻的生育期中，稻瘟病危害水稻的生长发育，导致减产。稻瘟病引起水稻病症主要有褐色病斑型和白点病斑型，采用适宜播种方式可控制感病程度。下表是株高和株型相近的水稻A、B两品种在不同播种方式下的实验结果：

注：“+”的数目越多表示发病程度越高或产量越高，“一”表示未染病。
据题干信息及表中信息回答下列问题：
（1）抗白点病斑型的水稻是品种       ，判断依据是       。
（2）设计1、2两组实验，可探究        。
（3）1、3、4三组相比，第3组产量最高，可能原因是       。
（4）稻瘟病病原体与水稻之间属于     关系。若实验田的水稻被某种鸟大量捕食而明显减少时，该鸟的部分个体会另觅取食地，这属于生态系统中的       信息，体现了生态系统的      功能。若用标志重捕法调查该鸟的种群密度时标志物脱落，计算所得数值与实际数值相比，可能        （选填“偏小”或“相等”或“偏大”）。

研究人员用四倍体马铃薯（4n=48）和抗青枯病的野生型二倍体马铃薯（2n=24）进行体细胞杂交，培育抗青枯病的马铃薯。
（1）研究人员用四倍体马铃薯的叶片探究原生质体制备条件，结果如表所示：

组别	酶的种类	酶的浓度 （%）	原生质体产量 （×10^6个/g）	镜检结果
1	纤维素酶	1．0	0．4	未解离的细胞团多
果胶酶	0．5
2	纤维素酶	1．0	0．08	有许多碎片
果胶酶	1．0
3	纤维素酶	0．5	1．5	未完全解离
果胶酶	0．5
4	纤维素酶	0．5	3．4	解离较好，细胞破碎严重
果胶酶	1．0
5	纤维素酶	0．4	18．8	解离充分，碎片少
果胶酶	0．7

①据表分析，制备原生质体的最佳组合是第____组，叶片解离程度主要取决于________的浓度。
②制备的原生质体应置于浓度___________马铃薯叶片细胞液浓度的溶液中进行培养，以保持原生质体的正常形态。
（2）为了便于在显微镜下对杂种细胞进行镜检筛选，将用四倍体马铃薯叶片制备的原生质体与用野生型二倍体马铃薯的_______（填“叶片”或“幼根”）为材料制备的原生质体进行融合。把两种原生质体置于加入____________的溶液中促融。
（3）为进一步从染色体水平上检测杂种植株，科学家选取杂种植株根尖进行_________后用碱性染料染色并制片，显微镜下对_________期的细胞进行染色体计数。

玉米中非甜粒（D） 对甜粒（d）为显性，抗病（R）对易感病（r）为显性，两对相对性状独立遗传。现有基因型ddrr和DDRR的两个，品种玉米，欲培育ddRR玉米品种。请分析回答
下列问题：
（1）若通过杂交育种培育原理是      ，就研究的两对相对性状而言，该原理涉及的染色体行为发生在 
          （亲本、F₁）的__    过程中。
（2）F₂中选出甜粒抗病个体自交得F₃，在F₃中应淘汰____    个体，淘汰后群体中R基因频率为____
（3）若不改变育种方法，要在较短年限内获得ddRR品种，可将F₂中选出的甜粒抗病个体的种子进行    
          种植，然后筛选不出现性状分离的株系。此外，还可采用       育种缩短育种年限，该过程中须在              时期一定浓度的秋水仙素处理．以获得纯合植株。

正常的水稻体细胞染色体数为2n=24．现有一种三体水稻，细胞中7号染色体的同源染色体有三条．即染色体数为2n+1=25，如图为该水稻细胞及其产生的配子类型和比例示意图（6、7为染色体标号；A为抗病基因，a为非抗病基因；①--④为四种类型配子）．已知染色体数异常的配子（①、③）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）若减数分裂过程没有发生基因突变和染色体交叉互换，且产生的配子均有正常活性，则配子②和③_____________________（可能/不可能）来自一个初级精母细胞，配子④的7号染色体上的基因为_____。
（2）现用非抗病水稻（aa）和该三体抗病水稻（AAa）杂交，已测得正交实验的F1抗病水稻:非抗病=2:1。请预测反交实验的F1中，非抗病水稻所占比例为________________，抗病水稻中三体所占比例为_____________。
（3）香稻的香味由隐性基因（b）控制，普通稻的五香味由显性基因（B）控制，等位基因B、b可能位于6号染色体上，也可能位于7号染色体上。现有正常的香稻和普通稻，7号染色体三体的香稻和普通稻四种纯合种子供选用，请你设计最简便的杂交实验并预测实验结果，从而定位等位基因B、b的染色体位置。实验步骤：
a．选择正常的普通稻为______（父/母）本和三体的________稻为______（父/母）本杂交得F₁。
b．利用F₁中的三体个体，构建实验方案为__________________，得F₂。
c．统计F₂代中的香稻和普通稻的性状比。
实验结果：
d．若F₂代中的香稻和普通稻的性状比为________，则等位基因（B、b）位于7号染色体上。
e．若F₂代中的香稻和普通稻的性状比为________，则等位基因（B、b）位于6号染色体上。

下图①～⑤列举了五种作物育种方法，请回答相应问题：
（1）第①种方法属于_________，其变异原理为______。一般从F2开始选种，这是因为______________。
（2）在第②种方法中，若只考虑F1中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培育成的幼苗的基因型，在理论上应有________种类型。这种方法与第①种方法比较，其优点为__________。
（3）第③种方法中秋水仙素的作用机理是________。方法②与③依据的遗传学原理都是_____________。
（4）第④种方法是_______育种。卫星搭载的种子应当选用刚萌发的而非休眠的种子，原因是_________。
（5）第⑤种方法属于           。无论是真核生物还是原核生物，它们在合成蛋白质的过程中，决定氨基酸的__________都是相同的。

草鱼(2n=48)是中国淡水养殖的四大家鱼之一，草鱼因其能迅速清除水体各种草类而被称为“拓荒者”。多倍体鱼类与相同的二倍体鱼类相比，其个体大、生长速度快、抗病及耐寒性强，可以通过人工方法诱导多倍体鱼类形成。多倍体鱼类的产生机制如下图， a、b、c 为成熟个体：
请回答下列问题：

（1）上述育种方法称为，原理是           。
（2）通过上述方法，得到的成熟个体a 为    倍体；通过“方法三”获得的草鱼个体体细胞中含    条染色体。
（3）秋水仙素诱导染色体加倍的原理是             。
（4）草鱼虽可控制杂草生长，但其天然繁殖能力强，易对水生植物造成严重损坏，因此可以通过      (填写图中方法的序号，例如“方法一、方法二、方法三”)培育不育的草鱼解决该问题。

某二倍体植物的花色由位于三对同源染色体上的三对等位基因(A与a、B与b、D与d)控制，研究发现体细胞中的d基因数多于D基因时，D基因不能表达，且A基因对B基因表达有抑制作用(如图甲所示)。某黄色突变体细胞基因型与其可能的染色体组成如图乙所示(其他染色体与基因均正常，产生的各种配子正常存活)。分析回答：

(1)由图甲可知，正常情况下，黄花性状的可能基因型有________种。图乙中，突变体aaBbDdd的花色为_________。
(2)突变体②、③的变异类型分别属于_________和_________。
(3)基因型为AAbbdd的白花植株和纯合黄花植株杂交获得F_l，F₁自交，F₂植株的表现型及其比例为_________，F₂白花中纯合子的比例为_________。
(4)为了确定aaBbDdd植株属于图乙中的哪一种突变体，有人设计了以下实验步骤，请补充完整结果预测。
实验步骤：让该突变体与基因型为aaBBDD的植株杂交，观察并统计子代的表现型及其比例。
结果预测：I.若子代中__________，则其为突变体①；
II.若子代中__________，则其为突变体②；
III.若子代中__________，则其为突变体③。

在大面积种植只含一种抗虫基因的转基因甘蓝（2N=18）以后，调查发现，小菜蛾种群对该种甘蓝产生的毒蛋白具有更强的抗性。为此研究人员培育了体细胞含有两种外源抗虫基因（分别用A和B表示）的转基因甘蓝。这两种基因在染色体上的整合位点存在下图所示的情况（细胞中只有2个抗虫基因）。请回答（不考虑染色体的交叉互换）:

（1）检测A基因和B基因在细胞中是否产生相应毒蛋白可采用               技术。
（2）甘蓝是雌雄同株植物。体细胞含两种抗虫基因的甘蓝表现为强抗虫，含一种抗虫基因的植株表现为弱抗虫，没有抗虫基因的植株不抗虫（普通甘蓝）。
①体细胞含两个抗虫基因的转基因甘蓝与普通甘蓝杂交，若F₁中表现为强抗虫的植株所占比例为50%，则该转基因甘蓝的两个抗虫基因的整合位点属上图       类型，若F₁部分表现为弱抗虫，则该转基因甘蓝的两个抗虫基因的整合位点属上图          类型
②可选取上图        类型的转基因甘蓝的花粉培育出单倍体强抗虫转基因甘蓝，利用花粉培养出幼苗的技术属于       育种。
③上图甲所示类型的植株自交，F₁中表现为强抗虫的植株所占的比例是        ；上图乙所示类型的植株自交，F₁中表现为强抗虫的植株所占的比例是        ；上图丙所示类型的植株自交，F₁中表现为强抗虫的植株所占的比例是         。
（3）若甲与丙杂交，F₁中弱抗虫的植株所占的比例是            。
（4）下图表示人工远缘杂交培育含有4个染色体组的可育萝卜-甘蓝植株的示意图:

图中过程①需要做的处理是        或          ；图中的受精卵处于有丝分裂后期时细胞中含有     条染色体，      个DNA分子，      条脱氧核苷酸链，      对同源染色体，       个萝卜染色体组。