高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

玉米（2n=20）是我国一种重要的粮食作物，雌雄同株，开单性花。
Ⅰ．（1）研究其基因图谱对于研究其育种、疾病、起源、进化等方面具有重要意义，玉米基因组计划应测其      条染色体上的碱基序列。
（2）栽培过程中要杀灭害虫，除草，玉米与这两者的种间关系分别为         。从能量流动的角度讲，这样做的目的是               。
Ⅱ．下表为玉米6个纯系的表现型、相应的基因型（字母表示）及所在的染色体。品系②～⑥均只有一个性状是隐性纯合的，其他性状均为显性纯合。

品系	①	②果皮	③节长	④胚乳 味道	⑤高度	⑥胚乳颜色
性状	显性纯 合子	白色pp	短节bb	甜ss	矮茎dd	白色gg
所在 染色体	ⅠⅣⅥ	Ⅰ	Ⅰ	Ⅳ	Ⅵ	Ⅵ

（3）某同学想验证基因分离定律，选择品系①作父本和③作母本。请补全其实验步骤：将③       ，搜集①的          并给③授粉，最后对③作         处理。收获种子即为F1，播种让其自然生长收获种子，再播种，观察和记录后代中           并进行统计学分析。
（4）若选择品系③和⑤作亲本杂交得F1，F1再自交得F2，则F2表现为长节高茎的植株中，纯合子的概率为    。
（5）能用②③作亲本研究基因的自由组合定律吗？为什么？     （用能或不能作答），理由是         。

（9分，除4题外，每空1分）玉米(2N＝20)是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆（易倒伏）(A)对矮秆（抗倒伏）(a)为显性，抗病(B)对易感病(b)为显性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现有两个纯合的玉米品种甲(AABB)和乙(aabb)，据此培养AAbb品种。

根据材料分析回答：
(1)由品种AABB、aabb经过a、b、c过程培育出新品种的育种方式称为_______。
(2)过程e常采用________________由AaBb得到Ab个体。与过程a、b、c的育种方法相比，过程a、e、f的优势是                                      。     
(3)上述育种方法中，最不容易获得矮秆目标品种的是[　]                 ，原因是_____________________________________________________。
(4)在一块高秆(纯合子)玉米田中，发现了一株矮秆玉米。请设计实验方案探究该性状出现的可能的原因(简要写出所用方法、结果和结论)(3分)
                                                                                    
                                                                                    
                                                                                    

优质彩棉是通过多次杂交获得的品种，其自交后代常出现色彩、纤维长短等性状遗传不稳定的问题。请分析回答：
(1)欲解决彩棉性状遗传不稳定的问题，理论上可直接培养   ，通过_______   育种方式，快速获得纯合子。但此技术在彩棉育种中尚未成功。
(2)为获得能稳定遗传的优质彩棉品种，研究人员以白色棉品种57-4作母本，棕色彩棉作父本杂交，授粉后存在精子与卵细胞不融合但母本仍可产生种子的现象。这样的种子萌发后，会出现少量的父本单倍体植株、母本单倍体植株及由父本和母本单倍体细胞组成的嵌合体植株。
①欲获得纯合子彩棉，应选择   植株，用秋水仙素处理   ，使其体细胞染色体数目加倍。
②下图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 _____________________________________________________________
_________________________________________________________________ ，
实验效果最好的处理是 _______________________________________________
_________________________________________________________________ 。

③欲鉴定枝条中染色体数目是否加倍，可以通过直接测量___________________
                ，并与单倍体枝条进行比较作出判断。
(3)欲检测染色体数目已加倍的植株是否为纯合子，在实践中应采用__________
的方法，依据后代是否出现       作出判断。

无子西瓜是由二倍体(2=22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：
(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有条染色体的合子。
(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的分裂。
(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用的方法。

玉米胚乳由有色(A)对无色(a)、透明(B)对不透明(b)两对相对性状控制，且都位于玉米第9号染色体上。进行杂交实验(如图所示)时，其中雌性亲本9号染色体上，有一个“纽结”并且还有部分来自8号染色体的“片段”，而正常的9号染色体没有“纽结”和“片段”。请回答相关问题：

（1）8号染色体片段移接到9号染色体上称为                 ，可在           下观察该现象，需要将相应的组织细胞制成               。
（2）两亲本杂交，如果F₁有2种不同于亲本的表现型，则说明雌性亲本在减数分裂过程中发生了        ，从变异的角度上来说属于                 。请用遗传图解的形式表示该过程（要求写出配子）。

下图表示某植物细胞内色素的合成途径(字母表示控制相应酶的基因)。红色素和蓝色素混合使花瓣表现为紫色，蓝色素和黄色素混合使花瓣表现为绿色，白色表示该化合物不是色素。若两纯合亲本杂交得F₁，F₁自交得到的F₂中紫色：绿色：蓝色=9：3：4。

请回答：
(1)亲本的基因型可能是____________________。图示过程所体现的基因控制生物性状的方式是通过控制_________________，进而控制生物性状。
(2)若F₂中的绿色植株自交，其子一代中杂合子所占的比例为_______。F₂中紫色个体与白色个体杂交，其子代________(能／不能)出现白色个体，理由是______________。
(3)在重复上述实验过程中，研究人员发现了一株发生“性状分离”的F₁植株(部分枝条上开出了蓝色花)，该变异是细胞分裂过程中出现________或________的结果。
(4)根据上述F₂的表现型及比例只能证明其中的两对等位基因______分别位于两对同源染色体上，不足以做出上述三对等位基因分别位于三对同源染色体上的判断，若要进一步验证，实验设计思路：让________________杂交得到F₁，F₁自交，统计F₂的性状表现及比例并据此做出判断。若上述三对等位基因分别位于三对同源染色体上，则F₂的基因型应为_________种。

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。

玉米的抗病和不抗病（基因为A、a）、高秆和矮秆（基因为B、b）是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子（甲），研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：
取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株（乙）和不抗病高秆1株（丙）。将乙与丙杂交，F₁中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F₁中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株（丁）。
另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。
请回答：
（1）上述培育抗病高秆玉米的实验运用了诱变育种、              和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是＿＿＿＿＿＿＿＿。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成________获得再生植株。
（2）从基因组成看，乙与丙植株杂交的F₁中抗病高秆植株自交能产生      种基因型。
（3）请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F₁的过程。