高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

下列示意图分别表示某动物（2n＝4）体内细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系及细胞分裂图像，请分析回答：

（1）图①中a～c柱表示染色单体的是________，图①中所对应的细胞中存在同源染色体的是________。
（2）图①中Ⅱ的数量关系对应于图②中______，由Ⅱ变为Ⅲ，相当于图②中_______过程。
（3）图②乙细胞产生的子细胞名称为________________。
（4）图②甲细胞中含有______个染色体组。
（5）请绘出该细胞在减数分裂过程中，每条染色体DNA分子含量变化曲线。
（6）请绘出图②乙细胞前一个时期的细胞分裂图。

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            。

在一批野生正常翅果蝇中，出现少数毛翅（H）的显性突变个体。这些突变个体在培养过程中由于某种原因又恢复为正常翅。这种突变成毛翅后又恢复为正常翅的个体称为回复体。回复体出现的原因有两种：一是H又突变为h；二是体内另一对基因RR或Rr突变为rr，从而导致H基因无法表达（即：R、r基因本身并没有控制具体性状，但是R基因的正常表达是H基因正常表达的前提）。第一种原因出现的回复体称为“真回复体”，第二种原因出现的回复体称为“假回复体”。请分析回答：
（1）表现为正常翅的果蝇中“假回复体”基因型可能为____________。
（2）现获得一批纯合的果蝇回复体，欲判断其基因型为HHrr还是hhRR。现有三种基因型hhrr、HHRR、hhRR的个体，请从中选择进行杂交实验，写出简单的实验思路、预测实验结果并得出结论。
①实验思路：让这批纯合的果蝇回复体与________（基因型）杂交，观察子代果蝇的性状表现。
②预测实验结果并得出相应结论：若子代果蝇________，则这批果蝇的基因型为hhRR；
若子代果蝇________，则这批果蝇的基因型为HHrr。
（3）实验结果表明：这批果蝇属于纯合的“假回复体”。判断这两对基因是位于同一对染色体上还是位于不同对染色体上，用这些果蝇与________（基因型）果蝇进行杂交实验，预测子二代实验结果，并得出结论：
若__________________，则这两对基因位于不同对染色体上；
若__________________，则这两对基因位于同一对染色体上。

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_________。

香味性状是优质水稻品种的重要特征之一。
（1）水稻的香味性状与抗病性状独立遗传。香稻品种的香味性状受隐性基因（a）控制，抗病（B）对感病（b）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下图所示，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__________ 。

（2）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。

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。

二倍体大麦是一种闭花授粉植物，每株约有6～20朵花，若大面积杂交育种，会造成十分繁重的人工操作，因此应用这种育种方式不切合实际。研究表明雄性可育基因对雄性不育（植株不能产生花粉或花粉败育而不能授粉的现象）基因m为显性，褐色种皮基因对黄色种皮基因r为显性。某育种工作者获得三体大麦，其减数分裂仅能产生两种配子，其是否可育如图所示（注意：有些雄配子尽管具有基因，但是由于其比正常配子多一条染色体，导致不能与卵细胞进行正常受精而不育）。请回答下列问题（不考虑交叉互换）

（1）若采用二倍体大麦杂交育种，需要对母本进行              （用文字加箭头表示）→套袋等操作。
（2）由二倍体大麦变成三体大麦属于          变异。
（3）若以上述三体大麦为实验材料，选育出适合进行大面积杂交育种的母本，需对三体大麦进行自交，将子代中表现型为             的植株作为选育出的母本，而表现型为           的植株继续作为选育上述母本的材料。

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。

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。