高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

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，结果如右表，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）联会的两条同源染色体彼此分离，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。

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）。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，结果如右表，说明控制这对相对性状的基因遗传遵循         ________________定律。

表 F2性状统计结果
编号	总株数	可育∶不育
1	35	27∶8
2	42	32∶10
3	36	27∶9
4	43	33∶10
5	46	35∶11

（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），其应用优点是不必进行         操作。
（3）为了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）联会的两条同源染色体彼此分离，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。

现有两纯种小麦，一纯种小麦性状是高秆（D）、抗锈病（T）；另一纯种小麦的性状是矮秆（d）、易染锈病（t）（两对基因独立遗传）。育种专家提出了如图所示育种方法以获得小麦新品种，请据图分析回答：

（1）与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育，但是，利用单倍体植株培育新品种却能明显________________________。
（2）图中（三）过程采用的方法称为___________________________；图中（四）过程最常用的化学药剂是___________________，该物质作用于正在分裂的细胞，引起细胞内染色体数目加倍的原因是__________________________________________。
（3）图中标号④基因组成分别为_________。用这种方法培育得到的植株中，符合人们要求的矮秆抗锈病植株所占的比例为_________。

以下各图分别表示几种不同的育种方法。

(1）A图所示过程是一种克隆动物的新技术，新个体丙的性别决定于　　　　亲本。
（2）在B图中，由物种P突变为物种P′，在指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种P的　　　改变成了　　　　　。（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天门冬氨酸GAC）
（3）C图所示的育种方法叫 　　　，小黑麦是八倍体，该方法最常用的做法是在1处　　 　　　　 。
（4）D图所表示的育种方法叫　　　   ,原理是             。若要在F₂中选出最符合生产要求的新品种，最简便的方是                           。
（5）E图中过程3常用的方法是　　　，与D方法相比，E方法的突出优点是　 。

下图是利用某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图。请分析回答：

(1)通过途径 1、2获得植株B和植株C的过程所采用的生物技术是___________，所利用的生物学原理是________________________。
(2)途径1、2、3中最能保持植株A性状的途径是________________________。
(3)如果植株A的基因型为AaBb(两对基因独立遗传)，植株D与植株C的表现型相同的概率为________。
(4)若利用途径2培养转基因抗虫植株C，种植该转基因植物时，为避免它所携带的抗虫基因通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”，则应该把抗虫基因导入到叶肉细胞的________DNA中。
(5)该二倍体植物的高茎和矮茎为一对相对性状(由核基因控制)，现有通过途径1获得的植株B幼苗若干(其中既有高茎，又有矮茎)，请设计实验程序，确定高茎与矮茎这对相对性状的显隐关系，实验程序可用图解表示并加以说明。

农业上常用的育种方法如下：
a.甲品种×乙品种→F₁→F₁自交→人工选择→自交→F₂→人工选择→自交……→性状稳定的新品种
b．甲品种×乙品种→F₁→F₁花粉离体培养得到许多小苗→秋水仙素处理→若干植株→F₂→人工选择→性状稳定的新品种
c．正常幼苗→秋水仙素处理→人工选择→性状稳定的新品种
d．种子搭载人造卫星到太空→返回地面种植→性状稳定的新品种
e．获取甲种生物的某基因→通过某种载体将该基因导入乙种生物→性状稳定的新品种
(1)a方法属于常规育种，一般从F₂开始选种，这是因为_________________。选中的个体还需要经过若干代的自交、鉴别，直到不发生性状分离为止，这是因为新品种一定要是________。
(2)b方法与a方法相比，突出的优点是_____________。
(3)通过c途径获得的新品种应属于________体，它们往往表现出__________等特点；育种中使用秋水仙素的主要作用是___________________。
(4)d方法中搭载的种子应当是________(填“干燥的”“萌动的”或“休眠的”)；种子返回地面种植后，其变异_________(填“全是对人类有益的”“不全是对人类有益的”或“全是对人类有害的”)，所以要对其进行_______。
(5)e方法培育出的新类型生物,可以表达出甲种生物的某基因控制的性状，该表达过程应包括遗传信息的_______________过程。

某种小麦中有高秆抗病（TTRR）和矮杆易感病（ttrr）两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：

请分析回答:
（1）A组F₂中出现了矮秆抗病（非亲本）类型，其原因是F₁在减数分裂形成配子过程中，位于非同源染色体上的非等位基因发生了              。
⑵A、B、C三组方法中，最不容易获得矮杆抗病小麦品种是               组。
⑶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮杆抗病植株中，最可能产生不育配子的是Ⅱ类，通过矮秆抗病Ⅱ获得可育矮杆抗病小麦新品种的方法是                              。
⑷假设A组杂交育种中涉及到n对相对性状，每对相对性状各受一对等位基因控制，彼此间各自独立遗传。在完全显性的情况下，从理论上讲，F₂表现型共有            种。从F₂代起，一般还要进行多代自交和选择，自交的目的是                                      。
⑸在一块高秆(纯合体)小麦田中，发现了一株矮秆小麦，请设计实验方案探究该矮杆性状出现的可能原因是基因突变还是环境影响(只需写实验步骤)。                                 。

完成下面填空，掌握几种育种方式
假设a、B为玉米的优良基因，现有AABB、aabb两个品种，控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，实验小组用不同方法进行了实验(如图)。

(1)过程①的育种方法是_____________，其原理是___________，最大的优点是能____________。
(2)过程②→③→④的育种方法是____________，其原理是___________，基因型为aaB__的类型经④后子代中aaBB所占比例是________。
(3)过程②→⑤的育种方法是__________，过程⑤使用的试剂是_________，它可作用于正在分裂的细胞，抑制________的形成。
(4)过程②→⑥→⑦的育种方法是________，其原理是_________，最大的优点是___________。

李振声院士获得了2006年度国家最高科技奖，其主要成就是实现了小麦同偃麦草的远源杂交，培育出了多个小偃麦品种。请回答下列有关小麦遗传育种的问题：
（1）普通小麦中有高秆抗病（TTRR）和矮秆易感病（ttrr）两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：
A组                    B组                  C组
P   高秆抗病×矮秆易感病   高秆抗病×矮秆易感病     高秆抗病
↓                     ↓                  ↓γ射线
F₁       高秆抗病               高秆抗病             矮秆抗病Ⅲ
↓                     ↓花药离体培养
F₂      矮秆抗病Ⅰ             矮秆抗病Ⅱ
请分析回答：
①A组由F₁获得F₂的方法是          ，F₂矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占    。通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是           ，获得矮秆抗病植株中能稳定遗传的占    。
②Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中能产生不育配子的是       类。A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是    组。
（2）如果决定小偃麦抗寒与不抗寒的一对基因在叶绿体DNA上，若以抗寒晚熟与不抗寒早熟的纯合亲本杂交，要得到抗寒早熟个体，需用表现型为         的个体作为母本，该纯合的抗寒早熟个体最早出现在        代。
（3）李振声将普通小麦（N₁N₁N₂N₂N₃N₃）和长穗偃麦草（N₄N₄）进行体细胞杂交培育成八倍体小偃麦（N₁N₁N₂N₂N₃N₃N₄N₄）。试简要画出培育过程的流程图：

碗豆高茎(D)和矮茎(d)的基因，圆粒(R)和皱粒(r)的基因位于不同对染色体上。现有高茎圆粒和矮茎皱粒两个纯合豌豆品种，欲培育出高茎皱粒豌豆新品种。请将以下简单的计划补充完整并进行相关的分析。
Ⅰ.育种计划
(1)第一年：①将上述两品种的豌豆种子分别种植在不同地块上，获得亲本植株。
②若以高茎圆粒豌豆为母本，则需在_______以前对母本进行人工去雄和套袋操作。
③在适宜时期取矮茎皱粒豌豆的花粉对母本进行人工授粉。
④收获F₁种子。
(2)第二年：①种植F₁种子，获得F₁植株。任其自交，获得F₂种子。
②选出F₂种子中的________，这样的种子约占F₂种子总数的________。
(3)第三年：①种植第二年选出的F₂种子，获得F₂植株。
②只保留F₂植株中的________，这样的植株约占本年植株总数的________。
③任其自交，产生F₃种子单独收获，分别种植在不同地块上，获得多份F₃种子。
(4)第四年：将多份F₃种子分别种植在不同地块上，获得F₃植株；从____________________获得所需纯种。
Ⅱ.相关分析
(1)杂交育种所依据的主要遗传学原理是________。
(2)在此育种计划中，F₂种子将出现________种基因型，F₃种子将出现________种基因型。
(3)利用上述亲本，若想快速培育，可采用            的方法，其原理是       。

下图简示小麦育种方法和过程。请回答下列问题：

（1）E→F→G途径的育种方法是___________，其中F过程是___________，G过程常用的方法是______________________。
（2）图中能产生新基因的育种途径是___________（填字母）。
（3）要使小麦获得燕麦抗锈病的性状，应该选择图中___________（填字母）所示的技术手段最合理。该育种方法是___________，其原理是___________。

有两组纯种小麦品种，一个是高秆抗锈病（DDTT），一个是矮秆不抗锈病（DDtt）。现将这两个品种进行下列三组实验：

假如以上三组实验都是矮秆抗锈病出现，分析以下问题：
(1)A组所得矮抗类型的基因型是__________________和_____________；B组所得矮抗类型的基因型是________________。
(2)C组获得矮抗是由于发生了基因突变。但一般说来，这种情况不容易发生，因为
______________________________________。
(3)A组F₂中的矮抗类型不能直接用作大田栽种，原因是___________________________。
(4)B组获得的矮抗类型也不能直接利用，原因是__________________________________，但通过________________处理，可以直接产生理想的矮抗品种，其基因型是_______________。

右图表示五种不同的育种方法示意图，请根据图回答下面的问题：   
 
(1)图中A、D方向所示的途径表示      育种方式，其中从F₁到F₂再到F_n连续多代自交的目的是为了提高            的含量，且从F₂开始逐代进行人工选择是为了淘汰       ；A→B→C的途径表示         育种方式。比较两种育种方式，后者的优越性主要表现在      。
(2)B常用的方法                  。
(3)E方法所运用的原理是             。
(4)C、F过程中最常采用的药剂是        。
(5)由G→J的过程中涉及到的生物工程技术有：植物组织培养和__________      _。

克氏综合征是一种性染色体数目异常的疾病，现有一对表现型正常的夫妇生了一个患克氏综合征并伴有红绿色盲的男孩，该男孩的染色体组成为44+XXY。请回答：
（1）画出该家庭的系谱图并注明每个成员的基因类型（色盲等位基因以B和b表示）。
（2）导致上述男孩患克氏综合征的原因是：他的____（填“父亲”或“母亲”）的生殖细胞在进行____分裂形成配子时发生了染色体不分离。
（3）假设上述夫妇的染色体不分离只是发生在体细胞中，
①他们的孩子中____(填“会”或“不会”)出现克氏综合征患者。
②他们的孩子中患色盲的可能性是____。

下图所示为两种西瓜的培育过程，A——L分别代表不同的时期，请回答下列问题

（1）培育无子西瓜的育种方法为                ，依据的遗传学是            。A时期需要用           （试剂）处理使染色体加倍，其作用是              。图示还有某一时期也要用到和A相同的处理方法，该时期是             。
（2）K时期采用           方法获得到单倍体植株，KL育种方法最大的优点是                    。
（3）图示A——L各时期中发生基因重组的时期为                     。
（4）三倍体无子西瓜为什么没有种子？                              。