高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

现在种植的普通小麦是由一粒小麦、拟斯卑尔脱山羊草、粗山羊草三种野生植物经过远缘杂交，历经9000多年的自然选择和人工种植而形成的。图1为小麦进化历程中细胞内染色体数的变化，其中①﹣④表示育种过程。一粒小麦的产量低，二粒小麦的产量比一粒小麦高，但其面粉不能发面；普通小麦产量高，且其面粉可以发面。请回答下列问题：

（1）杂种F2高度不育的原因是__________。普通小麦的面粉可以发面，其相关基因来源于___________物种。
（2）一粒小麦、二粒小麦和普通小麦体现了生物的___________多样性，由一粒小麦进化到普通小麦的内在因素是___________，外在因素是___________。
（3）①﹣④的育种过程中，相同的过程是___________。图2是研究人员在诱导染色体数目加倍时的实验处理和结果，本实验的目的是探究___________对细胞内染色体数目加倍效果的影响，实验效果最好的处理方法是___________。

某自花且闭花授粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由基因R 和r 控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因（D、d，E、e）控制，同时含有D 和E 表现为矮茎，只含有D 或E 表现为中茎，其他表现为高茎。现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种。
请回答：
（1）自然状态下该植物一般都是_______合子。
（2）若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有______
和有害性这三个特点。
（3）若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F₂等分离世代中          抗病矮茎个体，再经连续自交等          手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的          。若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F₁ 在自然状态下繁殖，则理论上，F₂的表现型及比例为__________。
（4）若采用单倍体育种，该过程涉及的原理有         。请用遗传图解表示其过程（说明：选育结果只需写出所选育品种的基因型、表现型及其比例）。

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。玉米非糯性子粒及花粉遇碘液变蓝色，糯性子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）若采用花粉鉴定法验证基因的分离定律，应选择表现型为非糯性紫株与     杂交。如果用碘液处理子代所有花粉，则显微镜下观察到花粉颜色及比例为        。
（2）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         等操作。
（3）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的734株中有2株为绿色。经细胞学的检查表明，这是由于第6号染色体上载有的紫色基因（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，而缺失纯合子（两条同源染色体均缺失相同片段）致死。
①请在图中选择恰当的基因位点标出F₁绿株的基因组成。

若在幼嫩花药中观察图中染色体，最好选择处于减数第    次分裂  期细胞。
②在做细胞学的检查之前，有人认为F₁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），导致产生F₁中绿株。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绿色植株与亲本中的    杂交，得到种子（F₂）；
第二步：F₂植株自交，得到种子（F₃）；
第三步：观察并记录F₃植株颜色及比例。
结果预测及结论：
若F₃植株的紫色：绿色为        ，说明花粉中紫色基因（B）突变为绿色基因（b），没有发生第6号染色体上载有的紫色基因（B）的区段缺失。
若F₃植株的紫色：绿色为        ，说明花粉中第6号染色体上载有的紫色基因（B）的区段缺失。

下图是以二倍体水稻（2N =24）为亲本的几种不同育种方法示意图，回答问题

（1）A-D表示的育种方法称为          。A—B育种途径中，常采用          方法来获取单倍体幼苗。
（2）如果要培育一个能够稳定遗传的隐性性状个体，则最简便的育种方法是          （用图中字母表示）。
（3）图中所示育种途径中，最不易获得所需品种的是        （填字母）。
（4）若亲本的基因型有以下四种类型：

①两亲本相互杂交，后代表现型为3:1的杂交组合是          。
②选乙、丁为亲本，经A、B、C途径可培育出          种纯合植物。
（5）科学家培育出了抗旱的水稻新品种，而海岛水稻没有抗旱类型，有人想培育出抗旱的海岛水稻新品种，但是用海岛水稻与抗旱的陆地水稻进行了多次杂交，始终得不到子代，原因可能是          。

小麦的染色体数为42条。下图表示小麦的三个纯种品系的部分染色体及基因组成：I、II表示染色体，A为矮杆基因，B为抗矮黄病基因，E为抗条斑病基因，均为显性。乙品系和丙品系由普通小麦与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而来（图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段）

（1）乙、丙系在培育过程中发生了染色体的       变异。该现象如在自然条件下发生，可为         提供原材料。
（2）甲和乙杂交所得到的F₁自交，所有染色体正常联会，则基因A与a可随同源染色体的分开而分离。F₁自交所得F₂中有           种基因型，其中仅表现抗矮黄病的基因型有          种。
（3）甲和丙杂交所得到的F₁自交，减数分裂中甲Ⅰ与丙Ⅰ因差异较大不能正常配对，而其它染色体正常配对，可观察到      个四分体；该减数分裂正常完成，可产生       种基因型的配子，配子中最多含有
条染色体。
（4）让（2）中F₁ 与（3）中F₁ 杂交，若各种配子的形成机会和可育性相等，产生的种子均发育正常，则后代植株同时表现三种性状（矮杆、抗矮黄病、抗条斑病）的几率为            。

现有两个品种的番茄，一种是高茎红果（DDRR），另一种是矮茎黄果（ddrr）。将上述两个品种的番茄进行杂交，得到F1。请回答下列问题：
（（1）欲用较快的速度获取纯合矮茎红果植株，应采用的育种方法是_______。
（2）将F₁进行自交得到F₂，获得的矮茎红果番茄群体中，R的基因频率是__________。
（3）如果将上述亲本杂交获得的F₁在幼苗时期就用秋水仙素处理，使其细胞内的染色体加倍，得到的植株与原品种是否为同一个物种？请简要说明理由。_______________________。
（4）如果在亲本杂交产生F₁过程中，D基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离，产生的所有配子都能成活，则F₁的表现型有_________。

某自然种群的雌雄异株植物为XY型性别决定，该植物的花色（白色、蓝色和紫色）由位于常染色体上的等位基因A、a和X染色体的等位基因B、b共同控制。抑制其紫花形成的生化途径如图所示。

（1）图中①表示______________过程。
（2）研究者用射线处理雄性紫花植株（纯合体）的花粉并授到雌性蓝花植株上，发现在F₁代雄性中出现了1株白花。镜检表明，其原因是射线照射导致一条染色体上载有基因A的区段缺失。由此可推亲本中雌性蓝花植物的基因型为______________，请写出对应的遗传图解（要求写出与F₁雄白植株产生有关的配子及后代）。______________
（3）用杂交方法也能验证上述变异类型，原理是：虽然一条染色体区段缺失不影响个体生存，但是当两条染色体均缺失相同区段时有致死效应。当杂交后代出现致死效应时，就会出现特殊的性状比例。请完善下面的验证实验。
①选F₁雄性白花植物与纯合的雌性蓝花植株杂交，得到种子（F₂）；
②__________________________________________；
③种植并统计F₃植株花的颜色及比例。
结果分析：F₃植株中蓝花：白花为______________时，即可验证上述变异类型。

20世纪50年代，科学家受达尔文进化思想的启发，广泛开展动植物育种研究，通过人工创造变异选育新品种，这一过程被人们形象地称为人工进化．图中甲～丙分别表示棉花、小麦、玉米等植物的人工进化过程，请分析回答：

（1）图甲中，棉花纤维颜色和棉酚含量出现新类型，是因为⁶⁰Co导致相应基因发生了碱基对的____________；⁶⁰Co处理后产生棕色、低酚等新性状，说明基因突变具有____________的特点。
（2）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。从图甲诱变l代中选择表现型为______和______的植株作为亲本，利用______育种方法可以快速获得抗虫高产棉花新品种。
（3）图乙中，真菌的抗虫基因能整合到小麦DNA上的基础是______________；与图甲中的诱变育种方法相比，该技术最大的特点是_________。
（4）图丙中方法A处理后所得植株为____倍体；方法B处理可使细胞内染色体数目加倍，其原理是__________________________。
（5）分析图可知，人工进化与自然界生物进化的实质都是____________。

一对毛色正常的鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常，分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果（控制毛色基因的显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因）；二是隐性基因携带者之间交配的结果（只涉及亲本常染色体上一对等位基因）．假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活．为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代．请预测结果并作出分析．
（1）如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为     ，则可推测毛色异常是    性基因突变为 显 性基因的直接结果，因为                  ．
（2）如果不同窝子代出现两种情况，一中是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为      ，另一种是同一窝子代全部表现为      鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果．

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。