高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

现有两纯合小麦品种，一个是高秆抗锈病(DDTT)，一个是矮秆不抗锈病 (ddtt)。采用不同的方法，利用这两品种可培育出矮杆抗锈病新品种。下图为培育过程的部分图解。请分析并回答问题：

（1）A组F₂中所得矮秆抗锈病类型的基因型是           。
（2）B组F₂中的矮秆抗锈病类型还不能直接利用，原因是                       ，但通过          处理，可以直接产生理想的矮抗品种，其基因型是              。
（3）C组育种方法所依据的生物学原理是             。一般来说，该育种方法成功率不高，从该种变异的特点上分析，其原因是            和              。
（4） 通常情况下，上述三种育种方法中，耗时最短的育种方法是             组。

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。高光效抗病水稻的育种方案如下，请回答下列问题：
纯合低光效抗病水稻(甲)

(1)水稻的低光效与高光效这对相对性状中，________是显性性状，而甲的基因型为________________________。
(2)假设辐射处理后得到一株水稻，检测突变基因转录出的mRNA，发现第二个密码子中的一个碱基发生替换，问该水稻的光能利用效率一定能改变吗？____________________，原因是________________________________________                                  _____
________________________________________________________________________。
(3)若要在最短时间内，用乙来培育高光效抗病水稻新品种，为了提高其在子代中的比例，应采用的育种方法是____________，其比例为________。
(4)右图表示一株水稻(Aa)中一处于减数分裂过程的细胞，该细胞中的一条染色体的两条姐妹染色单体的同一位点上分别存在基因A和a，造成这种结果可能的原因有
__________________________________________                                      
________________________________________________________________________。

若要使水稻的高光效基因在玉米植株中表达，从理论上讲常用的育种方法是_____________。

曼陀罗是一年生绿色植物，全株剧毒，但有较高的药用价值。某二倍体曼陀罗（2N＝24）宽叶（B）对窄叶（b）为显性，长叶柄（E）对短叶柄（e）为显性，两对基因独立遗传。请据图回答：

（1）如果让甲植株连续自交，并逐代淘汰隐性个体类型，在F₂代淘汰后的个体中，杂合子所占比例为__________。
（2）欲获得乙植株，除图中方法外，还可采用__________处理。若乙植株基因型为BBbb，其自交所得F₁中能稳定遗传的个体占         ，该过程________（填“遵循”或“不遵循”）基因的自由组合定律。
（3）现出现一种三体曼陀罗，其第五号染色体有三条。减数第一次分裂后期，有2条同源染色体正常分离，剩下的那条则随机移向任意一极，设三体曼陀罗的基因型为BBEEe，则花粉的基因型及其比例为_______________；茎尖生长点细胞连续分裂2次所得子细胞的基因型为__________。
（4）在纯合宽叶长叶柄植株的自交后代中发现一株基因突变后的宽叶超长叶柄（简写为宽超长）植株（丙），让丙与纯合窄叶短叶柄（简写为窄短）植株（丁）杂交，结果如下：

亲本组合	F1	F2
丙×丁	宽超长:宽长＝1:1	F1宽叶超长叶柄植株自交： 宽超长:宽短:窄超长:窄短＝9:3:3:1
F1宽叶长叶柄植株自交： 宽长:宽短:窄长:窄短＝9:3:3:1

请根据推测的基因突变的类型，写出用F₁的宽叶超长叶柄植株与纯合窄叶长叶柄植株杂交后，其后代的表现型及比例___________。

玉米籽粒的颜色有黄色、白色和紫色三种。为了解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，实验结果如下表所示。请分析回答：

	第一组	第二组	第三组	第四组	第五组	第六组
亲本组合	纯合紫色×纯合紫色	纯合紫色×纯合黄色	纯合黄色×纯合黄色	黄色×黄色	紫色×紫色	白色×白色
F1籽粒颜色	紫色	紫色	黄色	黄色、白色	紫色、黄色、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等位基因控制。
(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关系应是________________；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)玉米植株的叶片伸展度较大，易造成叶片间的相互遮挡，影响对光能的利用率。在玉米田中，偶然发现一株叶片生长紧凑的植株。检验此株玉米叶片紧凑型性状能否遗传，最简便的方法是________(填“杂交”、“自交”或“测交”)。若此性状可遗传，则后代出现______________。如果实际结果与预期结果相同，则最初叶片紧凑型性状出现的原因可能是____________或______________。

淀粉的含量、直链和支链淀粉的比例及支链淀粉的结构等决定着水稻的产量和品质，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）用射线处理水稻进行诱变育种。从图中可以看出，由于水稻A基因1中发生了碱基对的_________，因而突变为A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（UAC）和丝氨酸（AGC）。请写出基因中编码这两个氨基酸的碱基序列__________________。
（2）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___________________________。
（3）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__________________，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 __________________。
（4）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________（遗传、物种、生态系统）多样性减少。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。

二倍体动物缺失一条染色体称为单体。大多数单体动物不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体(Ⅳ号染色体)缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。
(1)形成单体的变异属于________，若要研究某雄性单体果蝇的基因组，则需测定________条染色体上的碱基序列。
(2)果蝇群体中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体上，将无眼果蝇个体与纯合野生型个体交配，子代的表现型及比例见表：

	无眼	野生型
F1	0	85
F2	79	245

据此判断，显性性状为________，理由是____________________________________________。
(3)根据上述判断结果，可利用正常无眼果蝇与野生型(纯合)单体果蝇交配，探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上。请完成以下实验设计：
实验步骤：
①让正常无眼果蝇与野生型(纯合)单体果蝇交配，获得子代；
②统计子代的________________，并记录。
实验结果预测及结论：
①若子代中出现________，则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；
②若子代全为________，说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。

下图表示某种农作物①和②两个品种分别培育出④、⑤、⑥三个品种的过程，根据上述过程，回答下列问题：

（1）用①和②培育⑤所采用的方法I和Ⅱ分别称         和        ，其培育出⑤所依据的原理是               。
（2）用③培育出④的常用方法Ⅲ是                     。方法Ⅲ和方法V合称        育种，其优点是                       。
（3）由③培育出⑥的最常用方法Ⅳ                                        ，所依据的原理是              ，其形成的⑥称              。
（4）若要获得AAbbC的新品种，可通过             实现。

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。