高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

玉米植株的抗锈病（T）和不抗锈病（t）的基因以及籽粒的非甜（A）和甜（a）的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的不抗锈病非甜玉米甲为材料，用射线处理其种子获得了抗锈病非甜个体乙；用射线处理其花药并进行相关培养，获得了可育的不抗锈病甜粒个体丙。（甲、乙、丙均为二倍体）请回答：
（1）丙的基因型是____________，在获得丙的过程中运用的育种方法有____________。
（2）研究表明，乙与甲相比只有一个基因发生改变，若将乙于丙杂交，理论上，F₁有______种表现型，从F₁中选择抗锈病非甜个体自交，F₂抗锈病甜粒个体中抗锈病基因的频率是__________。
（3）上述实验所用玉米甲为非糯性，将甲的种子用射线处理后单独隔离种植，发现有两株植株所结的籽粒表现型及比例均为非糯性∶糯性=3:1。现要研究这两株玉米的糯性突变是发生在同一对基因上，还是分别发生在两对不同的基因上，某兴趣小组设计了如下实验：
设计思路：选取两株植株的糯性籽粒种植并相互杂交，统计F₁的表现型及比例。
实验结果及结论：
若__________________，则这两株玉米的糯性突变发生在同一对基因上。
若__________________，则这两株玉米的糯性突变发生在两对不同的基因上。

家蚕蚕体有斑纹由常染色体上的基因A控制,基因型aa表现为无斑纹。斑纹颜色由常染色体上另一对基因(B/b)控制,BB或Bb为黑色,bb为灰色。

(1)现选用两纯合亲本甲、乙杂交得到F₁,F₁测交结果如下表:(注意:只有有斑纹时才分为黑色和灰色)、亲本甲性状为无斑纹,乙的基因型为                         。

(2)F₁雌雄交配所得F₂的性状和分离比为                     。F₂中自交不发生性状分离的个体占_______。
(3)A/a所在染色体偶见缺失现象,如图所示。染色体缺失的卵细胞不育,染色体缺失的精子可育。基因型为A⁰a的蚕雌雄交配,子代的表现型和比例为     。
(4)家蚕中,雌性性染色体为ZW,雄性性染色体为ZZ。家蚕体壁正常基因(T)与体壁透明基因(t)是位于Z染色体上的一对等位基因。现用有斑纹体壁透明雌蚕(A⁰aZ^tW)与 有斑纹体壁正常雄蚕(A⁰aZ^TZ^T)杂交得到F₁,将其中有斑纹个体相互交配,后代中有斑纹体壁正常雄性个体和有斑纹体壁正常雌性个体分别占_______、_______。

某二倍体植物（2n=14）开两性花，可自花传粉。研究者发现有雄性不育植株（即雄蕊发育异常不能产生有功能的花粉，但雌蕊发育正常能接受正常花粉而受精结实），欲选育并用于杂交育种。请回答下列问题：
（1）雄性不育与可育是一对相对性状。将雄性不育植株与可育植株杂交，F₁代均可育，F₁自交得F₂，统计其性状，结果如下表，说明控制这对相对性状的基因遗传遵循         定律。

（2）在杂交育种中，雄性不育植株只能作为亲本中的         （父本/母本），其应用优势是不必进行         操作。
（3）为在开花前即可区分雄性不育植株和可育植株，育种工作者培育出一个三体新品种，其体细胞中增加一条带有易位片段的染色体。相应基因与染色体的关系如右下图（基因M控制可育，m控制雄性不育；基因R控制种子为茶褐色，r控制黄色）。

①三体新品种的培育利用了         原理。
②带有易位片段的染色体不能参与联会，因而该三体新品种的细胞在减数分裂时可形成          个正常的四分体；         （时期）联会的两条同染色体彼此分离，分别移向细胞两极，而带有易位片段的染色体随机移向一极。故理论上，含有8条染色体的雄配子占全部雄配子的比例为         ，经研究发现这样的雄配子不能与雌配子结合。
③此品种植株自交，所结的黄色种子占70%且发育成的植株均为雄性不育，其余为茶褐色种子，发育成的植株可育。结果说明三体植株产生的含有8条染色体和含有7条染色体的可育雌配子的比例是         ，这可能与带有易位片段的染色体在减数分裂时的丢失有关。
④若欲利用此品种植株自交后代作为杂交育种的材料，可选择         色的种子留种；若欲继续获得新一代的雄性不育植株，可选择         色的种子种植后进行自交。

某二倍体植物的花色受独立遗传且完全显性的三对基因（用 Dd 、 Ii 、 Rr 表示）控制。研究发现，体细胞中 r 基因数多于 R 时， R 基因的表达减弱而形成粉红花突变体。基因控制花色色素合成的途径、粉红花突变体体细胞中基因与染色体的组成（其它基因数量与染色体均正常）如图所示。

（1）正常情况下，甲图中红花植株的基因型有 _____ 种。某正常红花植株自交后代出现了两种表现型，子代中表现型的比例为 _________ 。 
（2）突变体①、②、③的花色相同，这说明花色素的合成量与体细胞内 _________ 有关。对 R 与 r 基因的 mRNA 进行研究，发现其末端序列存在差异，如图所示。二者编码的氨基酸在数量上相差 _____ 个（起始密码子位置相同， UAA 、 UAG 与 UGA 为终止密码子），其直接原因是 _______________ 。
（3）基因型为 iiDdRr 的花芽中，出现基因型为 iiDdr 的一部分细胞，其发育形成的花呈 _____ 色，该变异是细胞分裂过程中出现 __________ 的结果。基因型为 iiDdr 的突变体自交所形成的部分受精卵不能发育，其根本原因是 _____ 。 
（4）现在基因组成为iiDDRR正常植株若干，分别与突变①、②、③杂交（假设实验过程中不存在突变与染色体互换，各型配子活力相同），请预测其子代表现型及比例。
与突变①杂交子代的表现性与比例                         
与突变②杂交子代的表现性与比例                         
与突变③杂交子代的表现性与比例                         

我国科学家率先完成了家蚕(2n=56)基因组精细图谱的绘制。家蚕中，ZZ为雄性，ZW为雌性。
(1)研究家蚕的基因组，应研究____________条染色体上的基因。正常情况下，雌蚕减数分裂过程中产生的次级卵母细胞中含有W染色体的数量最多是_________条。
(2)下图为科学家培育出“限性斑纹雌蚕”过程图。图中“变异家蚕”的变异类型属于染色体结构变异中的__________________。由“变异家蚕”培育出“限性斑纹雌蚕”的过程中，F1的基因型有__________种，此育种方法所依据的原理是_________________。

(3)雄蚕由于吐丝多、丝质好，更受蚕农青睐。在生产中可以利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育出根据体色辨别性别的后代，请用遗传图解和适当的文字描述选育雄蚕的过程(4分)。  
(4)已知幼蚕体色正常基因(T)与油质透明基因(t)是位于z染色体上的一对等位基因，结天然绿色蚕茧基因(G)与白色蚕茧基因(g)是位于常染色体上的一对等位基因，T对t，G对g为显性。现有一杂交组合：，F1中结天然绿色蚕茧的雄性个体所占比例为____________，F2中幼蚕体色油质透明且结天然绿色蚕茧的雌性个体所占比例为________________________。

单倍体育种能明显缩短育种年限，在育种过程中用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使植物细胞内的染色体加倍，那么，用一定时间的低温(4℃)处理萌发的种子或幼苗，是否也能诱导细胞内染色体数目加倍呢？请就低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素作用相同的问题进行实验探究。
材料用具：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、小烧杯或培养皿若干、清水、冰箱、2%的秋水仙素、龙胆紫、显微镜。
(1)针对上面的问题作出假设：低温同秋水仙素一样可以诱导细胞内染色体数目的加倍。提出此假设的依据是____________________________。
(2)请根据你的假设写出设计方案步骤：
F₁高抗→F₁高抗→花药离体培养→单倍体植株。
②a.______________________________________________________________；
b．将三组生长状况相同的单倍体植株分别放入三个培养皿中，其中1号放在室温下，2号______________，3号______________，培养时间相同。
③制成装片在显微镜下观察。
(3)实验结果预测与结论_____________________________________________。

家蚕（2n=56）属于ZW型性别决定的二倍体生物。幼蚕斑纹由复等位基因A^B（黑色斑）、A^S（黑缟斑）、A（普通斑）、a（素斑）控制，前者对后者所有基因均完全显性，且基因位于2号染色体上。请回答下列问题：
（1）若对家蚕基因组进行研究，需对    条染色体中的DNA进行测序。幼蚕黑色斑是皮肤细胞产生并沉积黑色素形成的，这说明基因AB通过控制   而控制斑纹性状。
（2）黑缟斑幼蚕的基因型有____种，正常的幼蚕细胞中基因A^s最多有____个。
（3）某个体X与黑缟斑个体Y杂交，若子代仅有黑缟斑和普通斑两种类型，且个体Y的基因型为A^SA，则个体X的表现型为____；若子代有黑缟斑、普通斑与素斑三种类型，则个体X与Y的基因型为______。
（4）在基因型为Aa蚕卵的孵化过程中，用X射线进行处理，在雌蚕幼体中发现有少数个体表现为素斑、或为普通斑与素斑的嵌合体；另有少数普通斑雌蚕成熟后，其测交子代斑纹表现为伴性遗传。对这些变异类型进行研究，发现细胞中基因及染色体的变化如图所示（其他基因及染色体均正常）。

①上述事实表明，射线引起的突变具有____的特点。
②若嵌合体幼蚕的部分细胞为突变II，则其是在细胞进行____过程中发生了____导致的。
③突变Ⅲ这类变异称为     ，突变Ⅲ个体减数分裂能产生   种基因组成的卵细胞。
④突变Ⅲ（基因型为aZW^A）与正常个体侧交，子代中雄蚕为素斑的概率为   ，雌蚕的基因型为____。

玉米是进行遗传学实验的良好材料，其宽叶基因T与窄叶基因t是位于9号染色体上的—对等位基因，已知无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有基因型为Tt的宽叶植株A，其细胞中9号染色体如图一。请分析回答下列问题。

（1）该宽叶植株的变异类型属于             。
（2）以植株A为父本，正常的窄叶植株为母本进行杂交，需在花期进行套袋和            等操作。若产生的F1中，发现了一株宽叶植株B，其染色体及基因组成如图二。分析该植株出现的原因是由于         。
（3）若（2）中得到的植株B在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机的移向细胞两极并最终形成含l条和2条9号染色体的配子，那么以植株B为父本进行测交，后代的表现型及比例是             ，其中得到的染色体异常植株占      。
（4）为了探究植株A的T基因是位于正常染色体还是异常染色体上，请设计一个简便的杂交实验：
实验步骤：                                                         。
结果预测：若                             则说明T基因位于异常染色体上。
若                             则说明T基因位于正常染色体上。
（5）研究者发现玉米体细胞内2号染色体上存在两个纯合致死基因E、F，从而得到“平衡致死系”的玉米，其基因与染色体关系如下图所示。该品系的玉米随机自由交配（不考虑交叉互换和基因突变），其子代中杂合子的概率是            ；子代与亲代相比，子代中F基因的频率             （上升/下降/不变）。

分控制生物性状的基因是位于常染色体上、X染色体上，还是位于X、Y染色体的同源区段是遗传学研究的重要内容。请回答相关问题。
(1)已知果蝇的暗红眼由隐性基因(r)控制，但不知控制该性状的基因(r)是位于常染色体上、X染色体上，还是Y染色体上，请你设计一个简单的调查方案进行调查，并预测调查结果。
方案：寻找暗红眼的果蝇进行调查，统计_______________________________。
结果：①________________，则r基因位于常染色体上；
②________________，则r基因位于X染色体上；
③________________，则r基因位于Y染色体上。
(2)动物多为二倍体，缺失一条染色体称为单体(2n－1)。大多数动物的单体不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体(4号染色体)缺失一条也可以存活，而且能够繁殖后代，可以用来进行遗传学研究。
在果蝇群体中，无眼性状为常染色体隐性遗传，由a基因控制；现利用________果蝇与纯合野生型4号染色体单体果蝇交配，通过统计子代的性状表现，从而判断无眼基因是否位于4号染色体上。
实验结果预测及结论：
①若____________，则说明无眼基因位于4号染色体上；
②若____________，则说明无眼基因不位于4号染色体上。

自然界的女娄菜（2N=46）为雌雄异株植物，其性别决定方式为XY型，右图为其性染色体简图。X和Y染色体有一部分是同源的（图中I区段），该部分存在等位基因；另一部分是非同源的（图中Ⅱ-1和Ⅱ-2区段），该部分不存在等位基因。以下是针对女娄菜进行的一系列研究，请回答相关问题：

（1）在减数分裂形成配子时，X、Y染色体的彼此分离发生在减数        次分裂。
（2）若要测定女娄菜的基因组应该对               条染色体进行研究。
（3）若在X染色体I区段有一基因“E”，则在Y染色体的I区段同一位点可以找到基因        ；此区段一对基因的遗传遵守          定律。
（4）女娄菜抗病性状受显性基因B控制。若这对等位基因存在于X、Y染色 体上的同源区段，则不抗病个体的基因型有X^bY^b和X^bX^b，而抗病雄性个体的基因型有                 。
（5）现有各种表现型的纯种雌雄个体若干，期望利用一次杂交实验来推断抗病基因是位于X、Y 染色体的同源区段还是仅位于X染色体上，则所选用的母本和父本的表现型分别应为                。
预测该实验结果并推测相应结论：
①                                                                        。
②                                                                         。

单倍体育种能明显缩短育种年限，在育种过程中用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使植物细胞内的染色体加倍，那么，用一定时间的低温(4℃)处理萌发的种子或幼苗，是否也能诱导细胞内染色体数目加倍呢？请就低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素作用相同的问题进行实验探究。
材料用具：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、小烧杯或培养皿若干、清水、冰箱、2%的秋水仙素、龙胆紫、显微镜。
(1)针对上面的问题作出假设：低温同秋水仙素一样可以诱导细胞内染色体数目的加倍。提出此假设的依据是____________________________。
(2)请根据你的假设写出设计方案步骤：
步骤①P：高抗×矮不抗→F₁高抗→花药离体培养→单倍体植株。
②a.___________________________________________________________________；
b．将三组生长状况相同的单倍体植株分别放入三个培养皿中，其中1号放在室温下，2号______________，3号______________，培养时间相同。
③制成装片在显微镜下观察。
(3)实验结果预测与结论：_________________________________________。

研究发现，多数抗旱作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞中却很难找到。
(1)在抗旱性农作物的叶肉细胞中找不到与抗旱有关代谢产物的根本原因是____________。
(2)现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r(不抗旱)。R、r基因转录链上部分核苷酸序列为：r：…ATAAGCATGACATTA…  R：…ATAAGCAAGACATTA…
①请写出R基因转录成的RNA链上的核苷酸序列：…________________…。这一片段编码的肽链中对应的氨基酸数目是_____个。
②已知旱敏型rr植株的某一细胞基因型变成了Rr，则此变化是由基因中________________所导致的；若该细胞是一卵原细胞，则其分裂产生的卵细胞基因型是R的概率是________。
(3)现已制备足够多的R探针和r探针，通过探针来检测某植物相关的基因型。

①若已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总DNA，________(填“能”或“不能”)以DNA为模板直接扩增抗旱基因。
②细胞中R或r基因的解旋发生在________________过程中。
③DNA杂交发生在________________两者之间。
④若被检植物发生A现象，不发生C现象，则被检植物的基因型为________。
(4)为培育能稳定遗传、具抗旱性和多颗粒产量的农作物，科研人员按以下两种流程图进行育种。(已知抗旱性和多颗粒是显性，两对性状各由一对等位基因控制)
A.纯合不抗旱多粒×纯合抗旱少粒→F₁→F₁自交→F₂人工选择(汰劣留良)→自交→F₃→人工选择→自交……→性状稳定的优良品种
B.纯合不抗旱多粒×纯合抗旱少粒→F₁→F₁花药离体培养得到许多单倍体幼苗→人工诱导染色体数目加倍→若干植株→F₁人工选择→性状稳定的新品种
①杂交育种利用的变异原理是________________。
②A流程图中的“筛选和自交”环节从F₂开始，这是因为F₂才出现符合要求的____________，具体操作是将F₂的种子种植在________环境中，经多年筛选才能获得理想品种。
③B流程图与A流程图相比，B流程图育种的突出优点是_____________________。花粉细胞能发育成单倍体植株，表现出全能性，原因是细胞内有__________________。

马铃薯(2n=48)是一种重要的经济作物，但病毒的侵染会导致其产量大幅下降，培育抗病毒的马铃薯新品种是提高产量的有效方法。病毒复制酶基因(T)通常整合到受体细胞的9号染色体上，转基因抗病毒马铃薯植株基因型可表示为Tt。已知无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有基因型为Tt的马铃薯植株A，其细胞中9号染色体组成情况如下图1。限制酶Swa l识别的碱基序列和酶切位点为 ATT↓AAAT。诸同答下列问题：

(1)上述抗病毒植株A的变异类型有   。植株A自交产生F₁，F₁为不抗病毒：抗病毒=1：1，则说明T基因位于   染色体上。
(2)以植株A为母本，以正常的不抗病毒植株为父本进行杂交产生的F₁中，发现了一株抗病毒植株B，其染色体及基因组成如图2。分析该植株出现的原因可能有   。若以上述过程得到的植株B在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机的移向细胞两极并最终形成含1条和2条9号染色体的配子，那么以植株B为父本进行测交，后代的表现型及比例   ，其中得到的染色体数目异常植株占   。
(3)若图3中虚线方框内的碱基对被C—G碱基对替换，那么基因T就突变为基因t(不能控制合成正常的病毒复制酶)。从抗病毒植株B(图2所示)中分离出图3及其对应的DNA片段，用限制酶Swa I完全切割，产物中共有   种不同长度的DNA片段。

(4)若从上述抗病毒马铃薯植株B自交所得某F₁细胞中分离出其中所含的各种T(或t)基因有关区域，经限制酶Swa l完全切割后，共出现330、777、877和1654对碱基的四种片段，那么该植株的基因型有多种可能性，其共同特点是   。

下图表示利用某二倍体农作物①、②两个品种培育④、⑤、⑥三个新品种的过程，Ⅰ—— Ⅴ表示育种过程，两对基因独立遗传，分析回答：

（1）由图中 Ⅰ→Ⅱ获得④称为            育种，其育种原理是                ，其中过程Ⅰ是          ，过程Ⅱ是          
（2）由图中Ⅰ→Ⅲ→Ⅳ 获得④过程称为             育种。

人类中存在一种染色体变异，如图甲I₂的一条异常染色体是由一条l3号和一条21号染色体相互连接形成的(如图乙，细胞内基因结构和种类未变化，因此表现型正常)，其减数分裂时异常染色体的联会如图丙，配对的三条染色体中，任意两条染色体分离时，第三条染色体随机移向细胞一极。

(1)若不考虑其他染色体，在减数分裂时，图甲I₂理论上产生的精子类型有    种，该夫妇生出正常染色体组成的孩子的概率为   ，表现型正常的孩子的概率为   。
(2)参照Ⅱ₄个体的染色体组成情况，在图中画出Ⅱ₃号个体的染色体组成      。