高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

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          。

甲乙两种二倍体植物杂交得到丙，丙植物在减数分裂时有3对染色体能正常联会，另外还有3条甲的和4条乙的染色体不能正常联会，请分别写出甲乙丙的染色体条数。
甲                         ，乙                         ，丙                        。

控制果蝇眼色的基因仅位于X染色体上，红眼（R）对白眼（r）为显性。研究发现，眼色基因会因染色体片段缺失而丢失（记为X⁰）；若果蝇两条性染色体上都无眼色基因则其无法存活。在一次用纯合红眼雌果蝇（X^RX^R）与白眼雄果蝇（X^rY）的杂交实验中，子代出现了一只白眼雌果蝇。根据上述资料回答下列问题。
（1）基因型为X^RX^r的雌果蝇，减数第二次分裂后期出现部分基因型为X^RX^r的次级卵母细胞，最可能原因是_________________，此时期细胞中含有_________个染色体组。
（2）欲用一次杂交实验判断子代白眼雌果蝇出现的原因。请简要写出实验方案的主要思路：_________________________________。
实验结果预测和结论：
①若子代果蝇____________________，则是环境条件改变导致的不可遗传的变异。
②若子代果蝇______________________________________，则是基因突变导致的。
③若子代果蝇________________________________，则是染色体片段缺失导致的。

请根据提供的材料，设计两套育种方案。
生物材料：A.小麦的高秆(显性)抗锈病(显性)纯种
B．小麦的矮秆不抗锈病纯种
C．水稻的迟熟种子
非生物材料(满足育种要求)

方案 项目	方案1	方案2
(1)育种名称	__育种	__育种
(2)选择的生物材料
(3)希望得到的结果
(4)简要育种过程(可用图解)
(5)选择稳定遗传的新品种的简要方法

 

(18分）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。玉米非糯性品系的籽粒及花粉遇碘液变蓝色，糯性品系的籽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分离定律，应选择非糯性紫株与糯性紫株杂交。如果用碘液处理F₁代的花粉，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______。如果要筛选糯性绿株品系，需在第______年选择糯性籽粒留种，下一年选择______自交留种即可。
（3）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代734株中有2株为绿色。经细胞学的检查表明，这是由于第6号染色体载有紫色基因（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，而缺失纯合体（两条同源染色体均缺失相同片段）致死。
①在上述F₁代绿株的幼嫩花药中观察到下图所示染色体，请根据题意在图中选择恰当的基因位点并在位点上正确标出F₁代绿株的基因组成：

②有人认为F₁代出现绿株的原因可能是经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F₁代绿苗产生。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代绿色植株与亲本中的______杂交，得到种子（F₂代）；
第二步：F₂代的植株自交，得到种子（F₃代）；
第三步：观察并记录F₃代植株颜色及比例。
结果预测及结论：
若F₃代植株的紫色：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染色体载有紫色基因（B）的区段缺失。
若F₃代植株的紫色：绿色为______说明花粉中第6染色体载有紫色基因（B）的区段缺失。

某昆虫停飞后双翅紧贴背部，研究者发现：一种变异的该展翅昆虫，停飞后双翅仍向两侧展开，易被天敌发现。当以该展翅的昆虫为亲本进行繁殖时，其子代总是出现2/3的展翅，1/3的正常翅。请回答：
（1）展翅性状是由____________（显性、隐性）基因控制的。若干年后，控制展翅性状的基因频率_________（增大、减小、不变）。
（2）该昆虫的另一对性状灰身对黑身显性，控制其性状的基因位于常染色体，且与控制展翅的基因不在同一对染色体上。如果1只展翅灰身与1只展翅黑身杂交，后代的表现型最多有_______种，对应的比例为_____________。
（3）该昆虫正常体细胞中有8条染色体，雌雄异体。下图是科学家对其一条染色体上部分基因的测序结果，据图回答问题：

图中白眼与截翅两个基因的遗传是否遵循孟德尔的遗传定律?        。该染色体上的基因能否全表达?    ，原因是              。欲测定该昆虫基因组的全部DNA序列，应测定_________条染色体中的DNA分子。

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。