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)。

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_________。

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   。

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I、II两种育种方法以获得小麦新品种，问：

（1）要缩短育种年限，应选择的方法是        ，该方法称         ，依据的变异原理是          。
（2）图中①和④的基因组成分别为                 ；
（3）（二）过程中，D和d的分离发生在                （时期），
（三）过程采用的操作称为           ，获得的植株往往表现为             等特点。
（四）过程所作的的处理是                   ；使用的药剂的作用是             。
（4）方法II一般从F₁经（五）过程后开始选种，这是因为                    。
（五）过程产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合体占         ，让F₁按该方法经（五）（六）过程连续进行2代，则⑥中符合生产要求的能稳定遗传的个体占        。
（5）如将方法I中获得的③⑤植株杂交，再让所得到的后代自交，则后代基因型及比例为             。

假设A,b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB,aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb；可采用的方法如图所示。请根据图回答问题。

(1)由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方式称为           ，其原理是此过程中会出现         。应用此育种方式一般从F₂才能开始选育AAbb个体，是因为                .
(2)若经过过程②产生的子代总数为1552株，则其中基因型为AAbb的植株在理论上有   株。基因型为Aabb的植株经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是            。
(3)过程⑤常采用            方法得到Ab个体。与过程“①②③”的育种方法相比，过程
⑤⑥的优势是                    。
(4)过程⑦的育种方式是                        。

我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制,将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上。家蚕是二倍体生物,含56条染色体,ZZ为雄性,ZW为雌性。请回答下列问题:
(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变异中的    。由“变异家蚕”培育出“限性斑纹雌蚕”所采用的育种方法是    。

(3)在家蚕的一对常染色体上有控制蚕茧颜色的黄色基因(Y)与白色基因(y);在另一对常染色体上有I、i基因,当基因I存在时会抑制黄色基因Y的作用,从而使蚕茧变为白色,而i基因不会抑制黄色基因Y的作用。若基因型为IiYy、iiyy的两个个体交配,产生了足够多的子代,子代的表现型及其比例为        。
(4)家蚕中D、d基因位于Z染色体上,d是隐性致死基因(导致相应基因型的受精卵不能发育,但Z^d的配子有活性)。能否选择出相应基因型的雌雄蚕杂交,使后代只有雄性?    ,请根据亲代和子代基因型说明理由:    。

某二倍体植物宽叶(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)基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如图，起始密码子均为AUG。若基因M的b链中箭头所指碱基C突变为A，其对应的密码子将由____                变为     。止常情况下，基
因R在细胞中最多有________个，其转录时的模板位于____           （填“a”或“b”）链中。
(2)用基因型为MMHH和mmhh的植株为亲本杂交获得F1，F1自交获得F2，F2中白交性状不分离植株所占的比例为____    ；用隐性亲本与F2中宽叶高茎植株测交，后代中宽叶高茎与窄叶矮茎植株的比
例为____。
(3)现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，
其他同源染色体数目及结构正常。现只有缺失一条2号染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，
确定该突变体的基因组成是哪一种。（注：各型配子活力相同：控制某一性状的基因都缺失时．幼胚死亡

实验步骤：①____                     ：
②观察、统计后代表现型及比例。
结果预测：I．若____             ，则为图甲所示的基因组成；
II．若____                   ，则为图乙所示的基因组成；
III．若____                              ，则为图丙所示的基因组成。

下图表示番茄植株(HhRr)作为实验材料培育新品种的途径。请据图分析回答：

⑴要尽快获得稳定遗传的优良品种应采用途径          ，该过程中秋水仙素的作用机理是                                          。
⑵品种A与途径3中幼苗基因型相同的概率为        ，品种C的基因型是          。
⑶品种C与B是否为同一个物种？          ，原因是                             。
⑷途径4依据的原理是                ，此途径与杂交育种相比，最突出的优点是                                       。
⑸为确认某植株是否为单倍体，应在显微镜下观察根尖分生区细胞的染色体，观察的最佳时期为                         。
⑹若想获得无籽番茄可用适宜浓度的               涂在未受粉的番茄的雌蕊柱头上。

（一）亲本的基因型为AABB和aabb的小麦杂交，取F₁的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理，使其长成植株，试问：
（1）这些植株的基因型可能是         、         、        、        。
（2）这样培养出来的植株与杂交育种后代不同的是，它们都是_____________，自交后代不会发生____________，这种育种方式可以_________育种年限。
（二）将基因型为AA和aa的两个植株杂交，得到F_l，将F₁再作进一步处理，请分析原因回答：

（3）甲植株的基因型是________，乙植株的基因型是___________。
（4）丙植株的体细胞中含有__________个染色体组。

有工作者利用不同的方法进行了如下四组实验。请据图回答问题。

（1）图I的番茄韧皮细胞必须经过_______  _______的过程才能形成植物体A的幼苗，该过程依据的原理是_____________。
（2）植物组织培养除了需要提供一定的营养、_______  ______（激素）、温度和光照外，还必须在_________的条件下培养。
（3）已知番茄的红果（Y）对黄果（y）为显性，少室（M）对多室（m）为显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。用红果多室（Yymm）番茄植株的花粉进行II、III有关实验，则II过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是____,植物体B的基因型有______ 或  _______ 。III过程中植物体C的基因型有______ 或______  或 _____。
（4）在图中IV过程中，在促融因子的作用下，原生质体的融合概率大大增加，经过鉴别和筛选后，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是_________,植物体D是否可育______。

（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______。

下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图回答下列问题：

（1）用(1)和(2)培育出(5)所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为      ，其培育出(5)所依据的原理是        。
（2）由(3)培育出(4)的常用方法Ⅲ是          ；由（4）培育成（5）的方法Ⅴ称            ，其优点是             。
（3）由(3)培育出(6)常用的试剂是        ， 其作用的时期为        。
（4）由(2)培育出(7)的方法Ⅵ是                  。

下图表示以某种农作物用①和②两个品种为基础，培育出④、⑤、⑥、⑦四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：

（1）用①和②培育出⑤所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为                  和                    ，其培育出⑤所依据的原理是                  。
（2）由③培育出④的常用方法Ⅲ是                     ；由④培育成⑤的目的是                     ，其优点                                  。
（3）由③培育出⑥的常用手段是                      ，其形成的⑥称                     。
（4）由②培育出⑦的育种方法Ⅵ是                                       。

回答下列关于生物变异的问题：
（1）2013年8月18日，中国“神舟十号”飞船搭载的“大红袍1号”和“正山小种1号”等茶种顺利移交给武夷山茶叶育种基地的科研人员，进入了基地的培育与筛种阶段。这是利用太空条件使相关茶种发生了             （填变异类型），进而选育出品优或量高的新品种。但实际培育过程中，会出现处理过的种子有的出苗后不久就死亡，绝大多数的产量和品质下降等情况，这说明                        。在其中也发现了极少数的个体品质好、产量高，这说明变异是            。
（2）如图甲表示镰刀型细胞贫血症的发病机理，该病      （填“能”或“不能”）通过光学显微镜直接观察到，转运缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基应该是          。

（3）某动物的基因型为AABb，该动物体的一个体细胞有丝分裂过程中一条染色体上的基因如图乙所示，则两条姐妹染色单体上的基因不同的原因是                        。