高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

遗传和变异是生物界的普遍现象，现运用你所学的有关知识回答下列有关遗传和变异的问题。注：某植物(2N＝24)的正常植株(A)对矮生植株(a)为显性。

(1)如图为这种植物(基因型为Aa)减数分裂四分体时期部分染色体的示意图。
如果1号染色单体上的基因为A，则2号最可能是__________。
(2)若该植物为AA，A基因所在的那一对同源染色体在减数第一次发裂时不分离，则母本产生的配子染色体数目为__________或__________。此种变异类型属于可遗传变异中的______________。
(3)假设两种纯合突变体甲和乙都是由控制株高的A基因突变产生的，检测突变基因转录的mRNA，发现甲的第二个密码子中的第二个碱基由C变为U，乙在第二个密码子的第二个碱基前多了一个U。与正常植株相比，突变体__________的株高变化更大。

已知金鱼的正常眼和龙眼为一对相对性状。
(1)传统育种人员通过人工定向选择龙眼金鱼，实现了金鱼种群的进化，其实质是________________。
(2)现育种人员在龙眼金鱼后代中发现了一只具有更高观赏价值的朝天眼金鱼。科研人员直接利用卵细胞培育二倍体金鱼的方法快速得到具有新性状的个体，其关键步骤包括：第一步：精子染色体的失活处理(失活后的精子可激活卵母细胞完成减数分裂形成卵细胞)；第二步：诱导卵细胞染色体加倍。具体操作步骤如下图所示，请回答下列问题：

①辐射处理可导致精子染色体断裂失活，该变异类型属于__________。
②二倍体金鱼的育种有两种方法；用方法一获得的子代是纯合二倍体，导致染色体数目加倍的原理是__________：用方法二获得的子代可能出现杂合二倍体，请写出两种可能的原因_________和_________。
③用上述方法一繁殖金鱼并统计子代性别比例，可判断其性别决定机制。若子代性别为     ，则其性别决定为XY型；若子代性别为_______，则其性别决定为ZW型(WW或YY个体不能成活)。

下图是某一年生自花传粉植物（2n=12）的某些基因在亲本细胞染色体上的排列情况。该种植物的高度由三对等位基因B、b，F、f，G、g共同决定，显性基因具有增高效应，且增高效应都相同，还可以累加，即显性基因的个数与植株高度呈正相关。已知图示中母本高75 cm，父本高45 cm，据此回答下列问题。

（1）若图示母本细胞正处于分裂过程中，则该细胞内可形成_____个四分体。
（2）上述亲本杂交子代F₁的高度是____cm，若考虑图中所示全部基因，F₁测交后代中高度为55 cm的植株有____种基因型。
（3）若基因E纯合会导致个体死亡，则F₁自交得到的F₂中杂合子Ee所占比例为______．
（4）该种植物红花与白花由两对等位基因控制，基因D、d位于l、2号染色体上，另一对等位基因为A、a，且D控制色素的合成，A抑制色素的合成。请完善下列实验步骤，探究基因A和a是否也位于1、2号染色体上（不考虑交叉互换和突变）。
第一步：选择基因型为_____的纯合亲本进行杂交得到F₁种子。
第二步：种植F₁种子，待植株成熟让其____交，得到F₂种子。
第三步：种植F₂种子，待其长出花朵，观察统计花的颜色及比例。
结果及结论：
①若F₂植株的_____，说明A、a不位于1、2号染色体上。
②若F₂植株的_____，说明A、a位于1、2号染色体上。

果蝇是二倍体生物，是遗传学实验中常用的实验材料。请回答下列有关果蝇的问题。
（1）要观察果蝇细胞分裂期中染色体数目、形态，可用            染色。正常果蝇一个体细胞有丝分裂后期含有_       个染色体组。
（2）用高剂量的紫外线对若干只基因型为AADD的纯合果蝇进行照射，结果发现有两只果蝇发生基因突变，一只变突变为AaDD,另有一只突变为AADd，说明基因突变具有        的特点。
（3）突变型果蝇猩红眼与野生型深红眼是一对相对性状，由B、b基因控制。现让该猩红眼雄蝇与野生型深红眼雌蝇杂交得到F₁，F₁随机交配得到F₂，其表现型及比例如下表：

亲 本	F1	F2
雌	雄	雌	雄
野生型深红眼（♀）×猩红眼品系甲（♂）	全深红眼	全深红眼	深红眼：猩红眼=1：1

①B、b基因位于    （X/常）染色体上，亲本基因型为               _。
②让F₂代随机交配，所得F₃代中，雌蝇中猩红眼果蝇所占比例为               。
③果蝇缺失1条Ⅳ号染色体（为常染色体）仍能正常生存和繁殖，缺失2条则致死。一对都缺失1条Ⅳ号染色体的深红眼果蝇杂交（亲本雌果蝇为杂合子），F₁中缺失1条Ⅳ号染色体的猩红眼果蝇占       。

由于日本福岛核电站发生核物质泄漏，我国政府从2012年3月24日起，禁止从日本12个都县进口食品、食用农产品及饲料。请回答下列有关问题。
(1)核电站泄漏的高浓度放射性物质可能导致高等生物产生的变异类型是                   ，这些变异会通过                      遗传给后代。
(2)某研究小组对生活在核电站周边的小鼠进行了遗传研究。小鼠尾长的长尾与短尾(由基因A、a控制)，尾形的弯曲与正常(由基因B、b控制)各为一对相对性状。从鼠群中选择多只基因型相同的雌鼠作母本，多只基因型相同的雄鼠作父本，杂交所得F₁的表现型及其比例如图一所示，请分析回答问题。

①小鼠的尾长和尾形这两对性状的遗传是否符合基因的自由组合定律？请简述判断的理由                                                 。
②母本通过减数分裂产生卵细胞的基因型为                            。
③让F₁中全部长尾弯曲尾雌鼠与短尾正常尾雄鼠杂交，F₂中短尾正常尾雌鼠所占的比例为          。
④小鼠毛色的黄与灰是一对相对性状(黄对灰为显性)，由位于常染色体上的基因D、d控制，且基因D纯合使胚胎致死。若亲本基因型为DdX^BX^b和DdX^BY，请参照图一格式在图二中表示出子代的表现型及比例。

二倍体观赏植物蓝铃花的花色（紫色、蓝色、白色）由三对常染色体上的等位基因（A、a，E、e，F、f）控制，下图为基因控制物质合成的途径。请分析回答下列问题：

（1）研究发现有A基因存在时花色为白色，则基因A对基因E的表达有    作用。
（2）选取纯合的白花与紫花植株进行杂交，F₁全为紫花，F₂中白花、蓝花、紫花植株的比例为4：3：9，请推断图中有色物质Ⅱ代表      （填“蓝色”或“紫色”）物质，亲本白花植株的基因型是          ，将F₂中的紫花植株自交，F₃中蓝花植株所占的比例是       。
（3）基因型为AAeeff的植株和纯合的蓝花植株杂交，F₂植株的表现型与比例为          。
（4）已知体细胞中f基因数多于F基因时，F基因不能表达。下图是基因型为aaEeFf的两种突变体类型与其可能的染色体组成（其他染色体与基因均正常，产生的各种配子正常存活）。

①图中甲所示的变异类型是         ，基因型为aaEeFff的突变体花色为        。
②现有纯合的紫花和蓝花植株，欲通过一代杂交确定aaEeFff植株属于图中的哪一种突变体类型，请完善实验步骤及结果预测。
实验步骤：让该突变体与纯合蓝花植株杂交，观察并统计子代的表现型与比例。
结果预测：
Ⅰ．若子代中蓝：紫=3:1，则其为突变体         ；
Ⅱ．若子代中         ，则其为突变体         。

(14分)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(Aa、Bb、Dd)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l。某黄色突变体细胞基因型与其可能的染色体组成如图2所示(其他染色体与基因均正常，产生的各种配子正常存活)。

(1)根据图1，正常情况下，黄花性状的可能基因型有__________________。
(2)基因型为AAbbdd的白花植株和纯合黄花植株杂交，F₁自交，F₂植株的表现型及比例为_____________，F₂白花中纯合子的比例为_____________。
(3)图2中，乙、丙的变异类型分别是___________________；基因型为aaBbDdd的突变体花色为____________________。
(4)为了确定aaBbDdd植株属于图乙中的哪一种突变体，设计以下实验。   
实验步骤：让该突变体与纯合橙红植株个体杂交，观察并统计子代的表现型与比例。
结果预测：I若子代中_________________，则其为突变体甲；
Ⅱ若子代中_________________，则其为突变体乙；
III若子代中黄色：橙红色=1：l，则其为突变体丙。
请写出III的遗传图解。________________________

某二倍体植物的花色受独立遗传的三对基因（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）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）
（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。
（4）今有已知基因组成的纯种正常植株若干，请利用上述材料设计一个最简便的杂交实验，以确定iiDdRrr植株属于图乙中的哪一种突变体（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。突变体②减数分裂时，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。）。
实验步骤：让该突变体与基因型为iiDDrr的植株杂交，观察并统计子代的表现型与比例。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。

某雌雄同株的二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性，高茎(H)对矮茎(h)为显性，红花(R)对白花(r)为显性。基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上。
(1)植物出现窄叶是宽叶基因突变导致的，M基因突变前的部分序列(含起始密码信息)如图所示(注：起始密码子为AUG)。

图中所示的M基因片段在转录时，________链作为模板链；转录时________酶与DNA分子的       结合；正常情况下基因M在细胞中最多有________个。
(2)现有一个宽叶红花变异个体，基因型为MR，请你用竖线(|)表示相关染色体，用点(·)表示相关基因位置，该植株的体细胞中的基因M、R与染色体关系示意图为________(写出一种情况)，该变异属于可遗传变异中的____________。该植株与基因型为mmrr的个体杂交获得F₁，请用遗传图解表示该过程。(说明：①各种配子的活力相同；②不要求写出配子；③只要求写出一种情况。)
(3)用某植株(MmHh)的花药进行离体培养，用秋水仙素处理________(填“幼苗”“休眠的种子”“萌发的种子”或“幼苗或萌发的种子”)，使染色体数目加倍，形成可育纯合子。

分析回答有关玉米遗传变异的问题:
（1）为研究玉米早熟和晚熟（由E、e、F、f两对基因控制）的遗传规律，进行了以下实验：
实验1：早熟×晚熟→F₁表现为早熟F₂表现为15早熟：1晚熟；
实验2：早熟×晚熟→F₁表现为早熟F₂表现为3早熟：1晚熟；
实验结果表明：控制早熟、晚熟的两对等位基因位于_______对同源染色体上，实验1中F₂早熟品种的基因型有________种；实验2中亲本早熟品种的基因型为________。
（2）玉米籽粒的黄色和白色分别由位于9号染色体上的等位基因T和t控制。
            
①为了确定图甲植株A（杂合子）中的T基因位于正常染色体还是异常染色体上，最简单的方法是让其________产生后代（无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用）。若后代表现型及其比例为________，则说明T基因位于异常染色体上。
②已知黄色基因T纯合时致死，则随机交配的玉米群体中，T基因的频率会逐代_______；9号染色体上还有另一纯合致死基因B，其基因与染色体的关系如图乙，若图中所示的玉米品系自由交配（不考虑交叉互换），其子代中杂合子的概率是________；利用图乙所示的玉米来检测某白色玉米的9号染色体上是否出现了决定新性状的隐性突变基因，做了图丙的实验（不考虑交叉互换及其他的基因突变）：
若F₂代的表现型及其比例为________，则说明待检测玉米的9号染色体上没有出现决定新性状的隐性突变基因；
若F₂代的表现型及其比例为________，则说明待检测玉米的9号染色体上出现了决定新性状的隐性突变基因。

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ATTT↓AAAT。请回答下列问题：
 
(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   。

（12分，每空2分）玉米籽粒黄色基因T与白色基因t是位于9号染色体上的一对等位基因，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的黄色籽粒植株A，其细胞中9号染色体如图一。

（1）该黄色籽粒植株的变异类型属于染色体结构变异中的________。
（2）为了确定植株A的T基因位于正常染色体还是异常染色体上,让其进行自交产生F₁,实验结果为F₁表现型及比例为_________________，说明T基因位于异常染色体上。
（3）以植株A为父本（T在异常染色体上），正常的白色籽粒植株为母本杂交产生的F₁中，发现了一株黄色籽粒植株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       （父本，母本）减数分裂过程中_________________未分离。
（4）若（3）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_________________________，其中得到的染色体异常植株占______。

球茎紫堇的有性生殖为兼性自花授粉，即开花期遇到持续降雨，只进行自花、闭花授粉；天气晴朗，可借助蜜蜂等昆虫进行传粉。紫堇的花色(紫色AA、黄色Aa、白色aa)与花梗长度(长梗对短梗为显性，基因用“B、b”表示)两对性状独立遗传。现将相等数量的紫花短梗(AAbb)和黄花长梗(AaBB)两个品种的球茎紫堇间行种植，请回答：
(1)若开花期连续阴雨，黄花长梗(AaBB)植物上收获种子纯合子的基因型为           ， 所控制对应性状的表现型为                     。若开花期内短暂阴雨后，天气晴朗，则紫花短梗植株上所收获种子的基因型有______________种。
(2)研究发现，基因型aaBB个体因缺乏某种酶而表现白花性状，则说明基因A控制性状的方式是______________                           _。如果基因a与A的转录产物之间只有一个密码子的碱基序列不同，则翻译至mRNA的该点时发生的变化可能是：编码的氨基酸____________        _，或者是翻译终止(或肽链合成终止)。
(3)紫堇花瓣的单瓣与重瓣是由一对等位基因(E、e)控制的相对性状。自然界中紫堇大多为单瓣花，偶见重瓣花。人们发现所有的重瓣紫堇都不育(雌、雄蕊发育不完善)，某些单瓣植株自交后代F₁总是产生大约50％的重瓣花。
①根据实验结果可知，紫蔓的重瓣花为_________性状。
②研究发现，造成上述实验现象的根本原因是等位基因(E、e)所在染色体发生部分缺失，染色体缺失的花粉致死。下图为单瓣紫堇花粉母细胞中等位基因(E、e)所在染色体联会示意图，请在染色体上标出相应基因

③为探究“染色体缺失的花粉致死”这一结论的真实性，某研究小组设计了以下实验方案：

图示方案获得F₂的育种方式称为         。该过程需要经过Ⅰ    Ⅱ     诱导后得到F₂，最后观察并统计F₂的花瓣性状表现。
预期结果和结论：若F₂花瓣只有重瓣花，则上述结论是真实的。

藏报春花的花色表现为白色（只含白色素）和黄色（含黄色锦葵色素）一对相对性状，由两对等位基因（A和a，B和b）共同控制，生化机制如下图甲所示。为探究藏报春花色的遗传规律，进行了杂交实验，结果如图乙所示：

（1）图甲说明基因与性状的关系是基因通过______________，进而控制生物的性状。
（2）亲本中开黄花植株的基因型为           。根据F₂中表现型及比例判断，藏报春花色遗传遵
循          规律。
（3）图乙中F₂白花藏报春中，部分个体无论自交多少代，其后代表现型仍为白花，这样的个体在F₂代白花藏报春中的比例为         ；还有部分个体自交后代会发生性状分离，它们的基因型是              。
（4）在上述不发生性状分离的白花植株子代中，偶然发现了一株黄花植株，欲知道此黄花植株的出现是由于基因突变还是染色体缺失所致，请设计一个最简单方案予以判断。______________________ ___________________

(16分)AS综合征是一种由于患儿脑细胞中UBE3A蛋白含量缺乏导致的神经系统发育性疾病。UBE3A蛋白由位于15号染色体上的UBE3A基因控制合成，该基因在人脑细胞中的表达与其来源有关：来自母方的UBE3A基因可正常表达，来自父方的UBE3A基因由于邻近的SNRPN基因产生的反义RNA干扰而无法表达(如右下图所示)。请分析回答以下问题：

（1）UBE3A蛋白是泛素－蛋白酶体的核心组分之一，后者可特异性“标记”P₅₃蛋白并使其降解。由此可知AS综合征患儿脑细胞中P₅₃蛋白积累量较       。检测P₅₃蛋白的方法是                 。细胞内蛋白质降解的另一途径是通过          (细胞器)来完成的。
（2）由于UBE3A基因和SNRPN基因                              ，所以它们的遗传关系不遵循自由组合定律。对绝大多数AS综合征患儿和正常人的UBE3A基因进行测序，相应部分碱基序列如右图所示。由此判断绝大多数AS综合征的致病机理是：来自     方的UBE3A基因发生             ，从而导致基因突变发生。

（3）研究表明，人体非神经组织中的来自母方或父方的UBE3A基因都可以正常表达，只有在神经组织中才会发生UBE3A基因被抑制的现象，说明该基因的表达具有          性。
（4）动物体细胞中某对同源染色体多出一条的个体称为“三体”。现产前诊断出一个15号染色体为“三体”的受精卵是由正常卵细胞与异常精子受精形成的，其UBE3A基因全部正常。该受精卵可随机丢失一条15号染色体而完成胚胎发育，则发育成AS综合征患者的几率是         (不考虑基因突变，请用分数表示)。
（5）丙种球蛋白缺乏症(XLA)是一种伴X染色体隐性遗传病，某家族中的XLA男性患者在未接受有效治疗的前提下，一部分幼年夭折，一部分能活到四、五十岁。请分析出现这种情况可能的两点原因：                                  。