高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

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。

玉米（2N=20）是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆易倒伏（D）对矮秆抗倒伏（d）为显性,抗病（R）对易感病（r）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。为获得纯合矮秆抗病玉米植株,研究人员采用了下图所示的方法。根据材料分析回答问题。

（1）获得此纯合矮杆抗病植株涉及的育种方式有           。
（2）过程③的育种过程依据的主要原理是      ，在构建抗病基因表达载体时，必须使用      和      两种工具酶；
（3）若过程①的F₁自交1代,产生的矮杆抗病植株中纯合体占    。
（4）过程②,若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米,通过筛选得到的矮秆抗病植株的基因型为    ,在理论上有    株。
（5）盐碱地是一种有开发价值的土地资源,为了开发利用盐碱地,从而扩大耕地面积,增加粮食产量,我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系。为了确定耐盐转基因玉米是否培育成功,要用        的方法从个体水平鉴定玉米植株的耐盐性。

．豌豆素是野生型豌豆天然产生的一种抵抗真菌侵染的化学物质。已知决定产生豌豆素的基因A对a为显性，但另一对等位基因B、b中，显性基因B存在时，会抑制豌豆素的产生。研究人员用两个无法产生豌豆素的纯种(突变品系1和突变品系2)分别与纯种野生型豌豆进行杂交实验，得到F₁，F₁自交得到F₂，结果如下：

组别	亲本	F1表现型	F2表现型
Ⅰ	突变品系1×野生型	有豌豆素	有豌豆素，无豌豆素
Ⅱ	突变品系2×野生型	无豌豆素	有豌豆素无豌豆素
Ⅲ	突变品系1×突变品系2	无豌豆素	有豌豆素，无豌豆素

(1)根据以上信息，可判断上述杂交亲本中，野生型、突变品系1、突变品系2的基因型分别为________、________、________。
(2)若从第Ⅰ、Ⅲ组的F₂中各取一粒均能产生豌豆素的豌豆，二者基因型相同的概率为________。
(3)为鉴别表中第Ⅱ组F₂中无豌豆素豌豆的基因型，研究人员利用该豌豆自交，并进行了相关统计，请预测实验结果并得出相应的结论。①若后代__________________________，则其基因型为____________；②若后代________________________，则其基因型为________________。
(4)进一步研究表明，基因A是通过控制酶A的合成来催化一种前体物质转化为豌豆素的。而基因B、b本身并不直接表达性状，但基因B能抑制基因A的表达。请尝试用概念图的方式(文字加箭头的形式)解释上述遗传现象。

下列图1是细胞有丝分裂示意图，图2是细胞有丝分裂染色体数目变化曲线图，图3表示在低倍显微镜视野中看到的洋葱根尖细胞，请据图回答下列问题：

（1）图1中的A图表示细胞进行有丝分裂的       期。此时细胞中染色体排列有何特点？         。此细胞中染色单体_____条,DNA分子数为              。
（2）图1中的B图表示的有丝分裂过程相当于图2曲线的哪一段？              。此细胞中DNA分子数与前一个时期的相比，比值为_____。该生物的体细胞中染色体            条。
（3）图3中属于分生区细胞的是________ （填图中字母）。
（4）观察洋葱根尖细胞的有丝分裂时，剪取2～3 mm根尖，放入解离液中，其目的是____________。实验中，将洋葱根尖进行染色，染色主要是让细胞内的_______染上颜色，便于观察清楚。

根据提供的材料，回答以下问题：
Ⅰ.为研究水稻D基因的功能，研究者将T-DNA插入到D基因中，致使该基因失活，失活后的基因记为d。现以野生植株和突变植株作为亲本进行杂交实验，统计母本植株的结实率，结果如下表所示。

杂交编号	亲本组合	结实数/授粉的小花数	结实率
①	♀DD×♂dd	16/158	10％
②	♀dd×♂DD	77/154	50％
③	♀DD×♂DD	71/141	50％

（1）表中数据表明，D基因失活使       配子育性降低。为确定配子育性降低是由于D基因失活造成的，可将D基因作为目的基因，与载体连接后，导入到          （填“野生”或“突变”）植株的幼芽中，再经过        形成愈伤组织，最后观察转基因水稻配子育性是否得到恢复。
（2）进一步研究表明，配子育性降低是因为D基因失活直接导致配子本身受精能力下降。若让杂交①的F₁给杂交②的F₁授粉，所获得的F₂植株的基因型及比例为                  。
Ⅱ. 公园绿地是城市生态系统的重要组成部分，也是居民的主要休闲娱乐场所，是反映居民生活质量、环境质量和建设生态型城市的重要指标。
（1）某生态小组为了研究开园后的环境变化和生物多样性情况，开展了一定的调查。你认为调查植物种群密度常用的方法样方法，在取样时          、            等因素会对调查结果产生影响。
（2）对该绿地的四个物种食物组成进行观察和记录，结果如下表：

物种种类	食物组成
物种甲	全部来自植物
物种乙	4/5来自植物，1/5来自甲
物种丙	1/2来自甲，1/2来自乙
物种丁	2/3来自乙，1/3来自丙

若物种乙增加100kg，则至少消耗植物           kg。

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         。

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）。

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________，F2的高秆抗病玉米中纯合子占________。
（2）将图1中F1与另一玉米品种丙杂交，后代的表现型及其比例如图2所示，则丙的基因型为________。
（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）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______________________。与过程g的育种方式相比，过程d育种的优势_______________________。

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。