高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

(11分)粮食是人类生存的基本条件，随着人口增加、耕地面积减少，提高单位面积粮食的产量、质量自然就成了人们解决粮食问题的主要途径。
(1)为了提高农作物的单产量，得到抗倒伏、抗锈病等优良性状，科学家往往采取多种育种方法来培育符合农业要求的新品种，根据以下提供的材料，设计最佳育种方案，在最短时间内得到所需品种。
生物材料：
A．小麦的高秆(显性)抗锈病(显性)纯种     B．小麦的矮秆(隐性)不抗锈病(隐性)纯种
C．小麦的高秆(显性)不抗锈病(隐性)纯种
非生物材料：自选
①育种名称：_____       ___育种。
②所选择的生物材料：__________   __。(填写字母)
③该育种方案最常用的方法是__________________________________________
______________________。
④希望得到的是能应用于生产的__________________（纯合/杂合）的，具有抗倒伏、抗锈病等优良性状的品种。
⑤预期产生这种结果(所需性状类型)的概率是_____________________________。
(2)随着科技的发展，许多新的育种方法已经出现并投入应用，如：①培育三倍体西瓜的方法是_       ___ ____，常用的化学药剂是_____          ___。②通过基因工程培育抗虫棉，其育种原理是________________________。
(3)目前通过卫星搭载种子育成了太空椒，那么利用这种方法是否一定能获得人们所期望的理想性状？为什么？
_______，_________________________________________________________________。

下图表示番茄植株（HhRr）作为实验材料培育新品种的途径。请据图分析回答：

（1）通过途径2、3获得幼苗的过程都应用了植物组织培养技术，该技术依据的生物学原理是________。
（2）要尽快获得稳定遗传的优良品种应采用途径_______，该过程中秋水仙素的作用机理是__________。
（3）品种A与途径3中幼苗基因型相同的概率为________，品种C的基因型是________。
（4）品种C与B是否为同一个物种？________，原因是____________________________。
（5）途径4依据的原理是_____，此途径与杂交育种相比，最突出的特点是____________________。

(10分)西兰花不仅是营养丰富的蔬菜，更是一种保健蔬菜。在美国《时代》杂志推荐的十大健康食品中名列第四；美国公众利益科学中心把西兰花列为十种超优食物之一。古代西方人还将西兰花推崇为“天赐的良药”和“穷人的医生!”黄瓜更是家喻户晓。
有人说黄瓜和西兰花轮作（即第一季种黄瓜，第二季种西兰花）有利于提高产量，也有人说套种（即在一茬地里两种农作物间行种植）更能提高产量，根据材料结合所学知识回答问题
（1）农业上常采用_________________处理，从而获得无子黄瓜，这种变异属于_______________（可遗传变异，不可遗传变异）.
（2）黄瓜属于雌雄同株异花的植物，用一定浓度的乙烯利喷洒黄瓜幼苗可以改变雌花与雄花的比例，由此得出，生物的性状是______________和____________共同作用的结果
（3）假设黄瓜果实长形（A）和短形（a ）是一对相对性状，表面有刺（B）对表面光滑（b）是另一对相对性状.现用长形表面有刺和短形表面光滑两个纯种品系杂交，希望培育出长形表面光滑品种，可从F₂中选择表现型为长形表面光滑的个体进行____________________，逐代剔除不满足性状要求的个体，七八年后可作为纯种推广，这种育种的缺点是_______________________________.
（4）现已证明轮作更有利于提高黄瓜产量，有人从土壤微生物的角度得出，轮作可能改变了土壤的微生物组成，某些微生物可能产生某种物质从而促进了黄瓜的生长发育，也可能是因为微生物自生促进了黄瓜的生长发育，某校生物兴趣小组就此问题设计实验探究其原因设计了以下实验，请根据实验目的，补充实验步骤
①从栽种过西兰花的土壤中提取土壤浸出液得到微生物并培养，形成菌落保留部分微生物待用，然后去除剩下的微生物得到培养过微生物的培养基待用。
②用水培法培养黄瓜，取___________黄瓜若干分成三组，编号1、2、3.
③第1组只用完全培养液培养，第2组在培养液中加入一定量的上述微生物，第3组加入___________
④将三组黄瓜在相同且适宜的条件下培养，待黄瓜成熟后摘取，称量。
⑤预测结果:若1，3组相差不大，2组较重则____________________________
若2，3组相差不大，但是明显比1组重则_{_________________________________________________}

假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为了培育出优良品种AAbb，可采用的方法如下图所示。请据图回答问题：

（1）由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方法称为            ，其原理是           。应用此育种方法一般从F₂代才能开始选育AAbb个体，因为__________________。在F₂代选育的个体中，符合育种要求的个体占       。
（2）若经过过程②产生的子代总数为1552株，则其中基因型为Aabb的理论上有   株。F₂代中基因型为AAbb和Aabb的植株经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是        。
（3）过程⑤常采用           技术得到Ab个体。与过程①②③的育种方法相比，过程⑤⑥的优势是                       。
（4）过程⑦的育种方法是                  。与过程⑦比较，过程④方法的明显优势是                   。

回答下列有关遗传与变异的问题：
右图是科学家对某女性患者一对常染色体上部分基因的测序结果。请据图回答：

（1）与图l相比，图2发生了  ▲   。
（2）据图分析，基因C、c和基因D、d两对基因在形成配子时，是否遵循基因的自由组合定律？ ▲ ；为什么？ ▲ 。
（3）在果蝇的X染色体上存在控制眼色的基因，红眼对白眼为显性，这种眼色基因可能会因为染色体片段的缺失而丢失（X⁰）
若雌、雄果蝇体内的X染色体上都没有眼色基因，则它们均无法存活，现有一红眼雄果蝇（X^WY）与一只白眼雌果蝇（X^wX^w）杂交，子代中出现了一只白眼雌果蝇。现欲利用一次杂交来判断这只果蝇的出现是由染色体缺失造成的还是基因突变造成的，可以用这只白眼雌果蝇与  ▲  （白眼、红眼、两种眼色均可）的雄果蝇交配，如果  ▲   ，则是基因突变造成的，如果 ▲ ，
则是染色体缺失造成的。

I、狗的毛色由两对基因（A和a,D和d） 控制，这两对基因独立遗传，但与性别无关。据表回答问题。

项 目	基因组合	A、D同时存在（A_D_型）	A存在、D不存在（A_dd型）	B存在、A不存在（aaD_型）	A和B都不存在（aadd） 型
毛色	白色	花色	黄色	黑色
杂 交 组 合	甲：白色×黑色→F1白色、花色、黄色、黑色
乙：花色×花色→F1花色、黑色
丙：黄色×花色→F1全是白色

（1） 甲组杂交方式在遗传学上称为            ；甲组杂交F₁中四种表现型比例是            。
（2） 除了上述的3种组合，如果进行白色×黑色，得到的后代表现型只有花色和白色，则该花色的基因型是                     。
（3） 让乙组后代F₁中花色的狗与另一纯合黄色的狗杂交，杂交后代表现型及比例在理论上是                                  。
（4） 基因型为AaDd与Aadd的个体杂交，它们的后代基因型的种类有             种。
Ⅱ（每空1分） 下图为四种不同的育种方法,请回答下列问题。

（1）图中A、D途径表示杂交育种,一般从F₂开始选种,这是因为_________________________。
（2）图中通过E方法育种所运用的原理是              。
（3）无子番茄的培育原理________,无子西瓜的培育原理是___________,其中无子性状能遗传的有____________。

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。