高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

石刁柏(幼茎俗称芦笋)是一种名贵蔬菜，为XY型性别决定的雌雄异株植物。野生型石刁柏叶片窄、产量低，在野生种群中，发现生长着少数几株阔叶石刁柏(突变型)，雌株、雄株均有，且雄株产量高于雌株。
(1)请设计一个简单的实验来鉴定突变型植株的出现是基因突变还是染色体组加倍所致。
实验步骤：
第一步：取突变型和野生型石刁柏的根尖，分别制作细胞有丝分裂临时装片。
第二步：__________________________________________________________。
结果预测与分析：
(2)同为突变型的阔叶石刁柏，其雄株的产量与质量都超过雌株，请你从提高经济效益的角度考虑，提出两种合理的育种方案。
方案一：利用_____________技术进行无性生殖。
方法二：利用______________方法得到XX和XY植株，再让其杂交产生大量雄株。
对方案二用图解表示：

科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见右图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：

（1）异源多倍体是由两种植物AABB与CC远缘杂交形成的后代，经              方法培育而成。
（2）杂交后代①染色体组的组成为           ，进行减数分裂时形成        个四分体，体细胞中含有
     条染色体。
（3）杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体            。
（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为              。
（5）除这种方法外，还可以用         方法获得抗病基因的小麦，其作用的原理是

下图①～⑤列举了五种育种方法，请回答相关问题：

（1）①属于__________育种。水稻某一优良性状（A）对不良性状（a）为显性，如用第①种方法育种，通过连续自交并逐代淘汰子代中具有不良性状个体，提高具有优良性状个体比例。则杂合子Aa逐代自交3次，后代中纯合子的比例是_________。
（2）第④种育种方法的原理是__________，红色种皮的花生种子第④种育种方法培育获得了一株紫色种皮的变异植株，其自交后代中有些结出了红色种皮的种子，其原因是______________________________。
（3）一定能体现细胞具全能性的是方法______（选填①～⑤）。与方法①相比方法②的优点是___________________________________________。
（4）通过育种方法⑤培育抗虫棉属基因工程育种，此操作过程中抗虫基因表达时的遗传信息传递方向是_________________________________________。

洋葱(2n=16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数（即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比）的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：
①将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。
②将洋葱分组同时转入质量分数为0. 01%、0. 1%秋水仙素溶液中，分别培养24 h、36 h、
48 h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0 h、12 h、24 h、36 h。
③剪取根尖，用Carnoy固定液（用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀）固定8h，然后将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中5~8 min。
④将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。
⑤用石炭酸一品红试剂染色。
⑥制片、镜检；计数、拍照。
实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。

秋水仙素溶液处理	清水培养时间(h)
质量分数(%)	时间(h)	0	12	24	36
0. 0l[	24	10. 71	13. 68	14. 19	14. 46
36	9. 94	11. 99	13. 59	13. 62
48	7. 98	10. 06	12. 22	11. 97
0.1	24	7. 74	9. 09	11. 07	10. 86
36	6. 12	7. 87	9. 98	9. 81
48	5. 97	6. 68	7. 98	8. 56

请分析上述实验，回答有关问题：

(1)步骤③中“将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中”的作用是    。
(2)步骤⑥为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是     。
(3)根据所学知识推测，石炭酸一品红试剂是一种        性染料。
(4)为了统计数据更加科学，计数时应采取的方法是      。
(5)根据上表结果可以得出如下初步结论：
①质量分数为     秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；
②本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是      。
(6)右面为一位同学在步骤⑥所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是         。

以下是五种不同育种方法示意图，请据图回答：

（1）图中AD表示的育种方法的原理是             。
（2）B过程常用的方法是                 ；ABC表示的育种方法是            ：与AD的育种方法相比较，其优越性在于                                     。
（3）图中E过程表示的育种方法是                ，其原理是                    。
E过程中对种子或幼苗进行相关处理的最佳作用时期是                 。
（4）F过程常用的化学药品是                   ，其作用是                     。

（1）人类的F基因前段存在CGG重复序列。科学家对CGG重复次数、F基因表达和某遗传病症状表现三者之间的关系进行调查研究，统计结果如下：

CGG重复次数（n）	n<50	n≈150	n≈260	n≈500
F基因的mRNA（分子数/细胞）	50	50	50	50
F基因编码的蛋白质（分子数/细胞）	1000	400	120	0
症状表现	无症状	轻度	中度	重度

此项研究的结论_______________________________________________________________。
推测：CGG重复次数可能影响mRNA与____________的结合。
（2）小鼠常被用作研究人类遗传病的模式动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤：
供选材料及试剂：小鼠的肾脏、睾丸、肝脏，苏丹Ⅲ染液、醋酸洋红染液、詹纳斯绿B（健那绿）染液，解离固定液。
取材：用         作实验材料
制片：①取少量组织低渗处理后，放在____________溶液中，一定时间后轻轻漂洗。
②将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量____________。

③一定时间后加盖玻片，压片。观察： 右图是观察到的同源染色体进入（A₁ 和A₂）的配对情况若A₁正常，A₂发生的改变可能是________________________。

回答下列有关遗传和变异的问题。
(1)从人类遗传病的类型来分析，不携带遗传病致病基因的个体会患的遗传病是     ，该类遗传病可通过对患者的        进行检查而确诊。
(2)“眼耳肾综合症”是一种罕见的遗传病．其遗传有明显的选择性，即：母亲患病，子女都可能患病，而父亲患病则只有女儿患病。据此可以判断出该病的遗传方式为      ，人群中男女患病的情况是        。
(3)某种鸟类体色(基因用A、a表示)、条纹的有无(基因用B、b表示)是两对独立遗传的相对性状，下表是三组相关杂交实验情况。请分析回答闷题。

①根据        组杂交实验结果，可判断这两对性状中的显性性状分别是        。
②第3组杂交实验后代比例为2：1，请推测其原因最可能是         (2分)。根据这种判断，若第二组后代中绿色无纹个体自由交配，F₂的表现型及其比例应为            (2 分)。

果蝇是遗传学实验常用的材料，一对果蝇每代可以繁殖出许多后代。请回答下列问题：
(1)已知红眼对白眼为显性。一只红眼雌果蝇与一只红眼雄果蝇杂交，F₁果蝇有红眼和白眼，其中白眼果蝇都是雄性。果蝇眼色遗传　　　　（是/否）遵循基因分离定律。
(2)果蝇（AaDdX^BY^b）在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为　　　　, 在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是　　　　条。此果蝇的一个精原细胞产生的一个精子基因组成为adX^BX^B，则其余三个精子的基因型为　　　　　　            　　　。
(3)以下是几种性染色体异常果蝇的性别、育性等示意图。

①白眼雌果蝇(X^eX^eY)最多能产生　　　　种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(X^EY)杂交,子代中白眼雌果蝇的基因型为　　         　　。
②用红眼雌果蝇(X^EX^E)与白眼雄果蝇(X^eY)为亲本杂交, 在F₁群体中发现一只白眼雄果蝇,经分析该果蝇出现的原因有三种可能: 一是基因型未变，环境影响了表现型; 二是亲本果蝇发生基因突变; 三是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体未分离。请设计简便杂交实验, 确定此白眼雄果蝇出现的原因。
实验步骤: 　 　 　 　 　 　 　                               　 　 　　。
结果预测:
ⅰ.若　　　　　　　                　　　　　　, 则是环境改变;
ⅱ.若　　　　　　　          　　　　　　　　　, 则是基因突变;
ⅲ.若　　　　           　　　　　　　　　　　, 则是减数分裂时X染色体未分离。

如图①～③列举了三种作物的育种方法，请回答相应问题：[ ]中填序号，横线上填文字。

（1）①～③对应的分别属于_______育种、_________育种和_________育种。
（2）第②种方法中使用秋水仙素的作用是____________，其作用机理是____________。
（3）若用方法②培育高产抗病的小麦新品种，与方法①相比其突出优点是_______________。

菠萝又名凤梨，是湛江地区常见的热带水果。
（1)菠萝的栽培品种较多，主要有卡因类、皇后类、西班牙类和杂交类等，这体现了生物多样性中的＿＿＿多样性。卡因类书皇后类在植株、果型等方面差距很大，但遗传学家仍将其归为同一物种，做出这一判断的最主要依据是＿＿＿＿＿＿
(2)优良菠萝品种"3136"是由皇后类的“菲律宾”品种和卡因类的“夏威夷”品种杂交培育而成的，其育种原理是＿＿＿。现有纯种的无刺不耐寒（卡因类）菠萝和纯种的有莉耐寒（皇后类）菠萝（两对性状的遗传符合基因自由组合定律），杂交后F₁均表现为无刺不耐寒。将F₁相互授粉，得F₂,选择F₂中的无刺耐寒个体自交，F₃中无刺耐寒个体所占的比率为＿＿＿＿（用分数羡示）
(3）与二倍体菠萝相比，多倍体菠萝具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等优点（至少答出两点）、生产上常使用＿＿＿＿＿＿＿＿处理菠萝的幼苗，以获得多倍体菠萝。处理后得到的菠萝幼苗大多同时含有二倍体细胞和四倍体细胞，这两种细胞可经讨＿＿＿＿＿＿＿＿、制片等装片制作步骤后，利用光学显微镜加以区分。
(4）下表为不同浓度的乙烯利溶液对“珍珠菠萝”品种果实纵径和横径生长的影响。据表可以得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

图示番茄植株（HhRr）作为实验材料培育新品种的途径，请据图分析回答下列相关问题：

幼苗

（1）通过途径                  （填编号）获得幼苗的过程都应用了植物组织培养技术，该技术依据的生物学原理是                   ；途径4依据的遗传学原理是                。
（2）通过途径2获得新品种的方法是            ，其中能稳定遗传的个体占          。
（3）品种A与途径3中幼苗表现型相同的概率为          ，基因型相同的概率为          ；品种B与品种C基因型相同的概率为          ；品种C的基因型是           。
（4）若想获得基因型为hhrr的番茄植物，最简便的方法是利用途径       ，至少需要多少      年。
（5）如果想得到基因型为HhRrT（T不属该物种基因库的基因）这样的植株，常采用                 技术，该技术的核心是            ，可克服                   障碍。

(11分) 下图为四种不同的育种方法，分析回答：

(1) 图中A、D方向所示的途径表示        方法，一般从F₂开始选种这是因为从F₂开始出现性状分离，从F₂以后一般采用           的方法来获得可稳定遗传的新品种。
(2) E和F都是对萌发的种子或幼苗进行处理，处理所作用的时期依次是在细胞分裂的________期和________期。
(3) 若亲本的基因型有以下四种类型
①从中选取两亲本相互杂交，后代表现型为3∶1的杂交组合是                 。
②选乙、丁为亲本，经A、B、C途径可培育出         种纯合植物。该育种方法突出的优点是                    。
(4) 上面四种方法中育种原理最相似的两种是           。（用图中字作答）
(5) 下列不是利用以上方法培育而成的是              。
A．太空椒        B．无子番茄            C．杂交水稻           D．八倍体小黑麦
(6) 利用F方法可培育出三倍体无籽西瓜属于         （可/不）遗传变异，此变异在光镜下        （可/不可）见。

家蚕原产于我国，是丝绸原料的主要来源，它在人类经济生活及文化历史上有重要地位。请回答下列有关家蚕的问题。
（1）家蚕是二倍体，体细胞中有28对染色体，其中一对是性染色体，雄蚕含有两个同型的性染色体ZZ，雌蚕含有两个异型的性染色体ZW。正常情况下，雌蚕体细胞有丝分裂后期，含有______条Z染色体，减数第二次分裂后期，含有______条Z染色体。
（2）在家蚕中皮肤正常（A）对皮肤油性（a）为显性，且A和a基因只位于Z染色体上。雄蚕比雌蚕的丝质好，出丝率高，所以极早鉴别出蚕的雌雄具有明显的经济意义。根据油蚕幼虫皮肤油纸样透明和身体虚弱等特点，易于把雌蚕分开，大量淘汰雌蚕，保留雄蚕。可利用表现型为______________________的亲本杂交，杂种F1代中，雄蚕全部正常，而雌蚕都是油蚕。
（3）生物科技工作者用X射线处理蚕蛹，将家蚕第10号染色体上含有黑卵基因的一段染色体转移，连接到___________染色体上，从而可以借助光电自动选卵机将黑卵选出并杀死，达到去雌留雄的目的。蚕卵的这种变异类型在遗传学上称为___________________________。
（4）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，子代的表现型及比例是__________________。

在玉米中，控制某种除草剂抗性（简称抗性，T）与除草剂敏感（简称非抗，t）、非糯性（G）与糯性（g）的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米（甲）为材料，经过EMS诱变处理获得抗性非糯性个体（乙）；甲的花粉经EMS诱变处理并培养，获得可育的非抗糯性个体（丙）。
请回答：
（1）获得丙的过程中，运用了诱变育种和   育种技术。
（2）若要培育抗性糯性的新品种，采用乙与丙杂交，F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体；从F1中选择表现型为     的个体自交，F2中有抗性糯性个体，其比例是       。
（3）采用自交法鉴定F2中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为     的个体，则被鉴定个体为纯合子；反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。

(15分)现有一批西瓜种子，基因型为AAbb(假设两对基因控制的性状依次为瓜皮浓绿有条斑、厚皮)。将这批种子随机分为①②两组，分别用一定浓度的秋水仙素溶液处理。
(1)①组实验的目的是为了培育三倍体无子西瓜，则秋水仙素的作用是        
    ，育种原理是                  。三倍体无子西瓜的两个亲本        
(属于、不属于)同一个物种．原因是                              。
(2)②组实验中所结西瓜瓜皮全是浓绿有条斑，但自交后代出现了一定数量的嫩绿无条斑西瓜，请简要分析该现象产生的原因是                      。
(3)假设②组中还出现了少量结薄皮西瓜的植株，欲鉴别其是否为纯台子，请用遗传图解表示检验过程，并作简要说明。如果检验得知该植株为杂合子，为了得到可稳定遗传的薄皮西瓜品种，可采用的方法是        (答出两种)。在选育薄皮西瓜的过程中，该物种是否发生了进化?    ，判断的依据是           。