高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

在牧草中，白花三叶草有两个稳定遗传的品种，叶片内含氰（HCN）的和不含氰的。现已研究查明，白花三叶草的叶片内的氰化物是经下列生化途径产生的：

基因D、H分别决定产氰糖苷酶和氰酸酶的合成，d、h无此功能。现有两个不产氰的品种杂交，F1全部产氰，F1自交得F2，F2中有产氰的，也有不产氰的。用F2各表现型的叶片的提取液做实验，实验时在提取液中分别加入含氰糖苷和氰酸酶，然后观察产氰的情况，结果记录于下表
：
据表回答问题：
（1）由生化途径可以看出基因与生物性状的关系是______________________。
（2）亲本中两个不产氰品种的基因型是______，在F2中产氰和不产氰的理论比为____________。
（3）叶片Ⅱ叶肉细胞中缺乏____________酶，叶片Ⅲ可能的基因型是________________。
（4）从代谢的角度考虑，怎样使叶片Ⅳ的提取液产氰？_________________，说明理由________________。

如图所示，科研小组用⁶⁰Co照射棉花种子，分别获得棕色（纤维颜色）和低酚（棉酚含量）两个新性状的品种。已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。回答下列问题：

（1）两个新性状中，棕色是__________，低酚是__________性状。诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是__________；白色、高酚的棉花植株基因型是_________。
（2）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为尽快获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变Ⅰ代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从_______________________的区域中得到纯合棕色、高酚植株；再将该纯合体与图中表现型为_________的植株杂交后，取其子代花粉进行_______________和_______________即可获得纯合的抗虫高产棉花新品种。

有两组纯种小麦，一个是高秆抗锈病(DDTT)，一个是矮秆不抗锈病[易染锈病(ddtt)]。现将这两个品种进行下列三组实验：

假如以上三组实验都有矮秆抗锈病出现，分析以下问题：
(1)A组所得矮抗类型的基因型是________，B组所得矮抗类型的基因型是________。
(2)C组获得矮抗是由于发生了基因突变。但一般说来，这种情况不容易发生，因为___________________。
(3)A组F₂中的矮抗类型不能直接用做大田栽种，原因是________________________________。
(4)B组获得的矮抗类型也不能直接利用，原因是_______________________________，但通过________处理，可以直接产生理想的矮抗品种，基因型是________。

用甲物种农作物的①和②两个品种以及乙物种作原材料，分别培育出四个品种的过程如下图表示。请根据图回答问题:

(1)①和②作为亲本经过Ⅰ和Ⅱ过程培育成⑤的育种方法称为杂交育种，其中过程Ⅱ是通过__________实现的，杂交育种所依据的原理是______________。
⑵用③培育④的常用方法是______________。由③培育出④再培育出⑤的育种方法称为______________，其优点是___________________。
(3)由③培育成⑥常用的方法是___________________，形成的⑥称为______倍体。

夏季校园的浅水池塘中均匀分布着开黄花（完全花，有雌蕊和雄蕊）的多年生草本植物水毛茛，它的叶裸露在空气中的呈扁平状，浸在水中的叶呈丝状；水毛茛全株有毒，为一般鱼类等水生动物所不食。生物小组的同学拟在池塘中放养专食水毛茛的转基因小金鱼，经过实地调查和科学计算，他们共放了X尾小金鱼，认为这是该池塘能平衡喂养的最大数量。
（1）运用你所学的知识，分析他们是如何进行调查和计算的？
A．__________________________________________________________________
B．__________________________________________________________________
C．__________________________________________________________________
（2）为了快速增加水毛茛的种群数量，生物小组的同学用其丝状叶进行植物组织培养，一次获得1500株幼苗。组织培养应使用________培养基；幼苗的叶为_______，这一现象说明_____________________________。
（3）次年夏季，发现众多开黄花的水毛茛中有一枝开的是白花，经请教专家确定为控制花色的基因发生突变，产生了等位基因。请你设计一个可行的植物杂交育种实验（用遗传图解和必要的文字表示），以获得能稳定遗传的白花水毛茛（代表基因型的字母自设）。

香味性状是优质水稻品种的重要特征之一。
（1）香稻品种甲的香味性状受隐性基因（）控制，其香味性状的表现是因为，导致香味物质的积累。
（2）水稻的香味性状与抗病性状独立遗传。抗病（）对感病（）为显性。为选育抗病水稻新品种，进行了一系列杂交实验。其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占的比例为。

（3）用纯合无香味植株做母本与香稻品种甲进行杂交，在中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出两种合理的解释：①；②（4）单倍体育种可以缩短育种年限。离体培养的花粉经脱分化形成，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需的。若要获得二倍体植株，应在时期用秋水仙素进行诱导处理。

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。

果蝇是遗传学实验的良好材料，回答以下问题：

(1)图1表示对果蝇眼形的遗传研究结果，果蝇眼形由正常眼转变为棒状眼是因为        ，该变化称为                          。
(2)研究人员构建了一个棒眼雌果蝇品系，其细胞中的一条X染色体上携带隐性致死基因I。且该基因与棒眼基因B始终连在一起，如图2所示。I在纯合(X^IBX^IB、X^IBY)时能使胚胎致死。依据所给信息回答下列问题。
①若将棒跟雌果蝇X^IBX^b与野生正常眼雄果蝇X^bY杂交，后代表现型有      种，雄性占   。
②若将野生正常眼雄果蝇用X射线处理后，性状没有发生改变。为检验其X染色体上是否发生新的隐性致死突变，用棒眼雌果蝇(X^IBX^b)与之杂交，得到的F₁代有3种表现型，从中选取棒眼雌果蝇和正常眼雄果蝇进行杂交，得到 F₂代。
若经X射线处理后的野生正常眼雄果蝇细胞中，发生了新的隐性致死突变，则F₂代中雌果蝇应占   ；
若经X射线处理后的野生正常眼雄果蝇细胞中，未发生新的隐性致死突变，则F₂代中雌果蝇应占   。