高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

图12示两个果蝇体细胞中染色体组成，请据图回答问题：

（1）图中甲、乙所示的两个果蝇是＿＿＿＿性，其体细胞中染色体组成均不正常，此种变异属于染色体＿＿＿＿＿变异，如果这种变异是由同一次异常的减数分裂所至，能否确定是哪种性细胞在形成时发生异常：＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；能否确定减数分裂的哪一次分裂发生异常：＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）甲、乙两种变异均可产生成活的个体，甲的身体小些，刚毛细些，生活力弱些；乙的形态变化较小。如果让具有甲、乙两种染色体组成的雌、雄果蝇杂交，其后代的染色体组成有＿＿＿＿种，其中＿＿＿＿（有/无）二倍体果蝇出现，与甲性状相同的个体在后代中的比例约为＿＿＿＿。
（3）在Ⅳ号染色体上有控制果蝇复眼的基因，用无眼果蝇与正常眼果蝇杂交，F₁全部为正常眼，F₁自交得F₂，正常眼与无眼的分离比为3：1。如果用染色体组成与甲相同的正常眼果蝇与无眼果蝇杂交，其后代应表现为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

现有3种(2、7、10号)三体水稻，即第2、7、10号同源染色体分别多出一条。三体水稻减数分裂一般产生两类配子，一类是n＋1型，即配子含有两条该同源染色体；一类是n型，即配子含有一条该同源染色体。n＋1型配子若为卵细胞可正常参与受精作用产生子代，若为花粉则不能参与受精作用。已知水稻抗病(B)对感病(b)为显性。现以纯合抗病普通水稻(BB)为父本，分别与上述3种三体且感病的水稻(母本)杂交，从F₁中选出三体植株作为父本，分别与感病普通水稻(bb)进行杂交，得出的F₂和表现型及数目如下表。请分析回答下列问题：

三体感病母本	2号	7号	10号
F2	抗病	221	187	131
感病	219	190	268

（1）若等位基因(B、b)位于三体染色体上，则三体亲本的基因型是bbb，F₁三体的基因型为________，其产生的花粉种类及比例为：B∶b∶Bb∶bb＝1∶2∶2∶1，F₂的表现型及比例为________ 。
（2）若等位基因(B、b)不位于三体染色体上，则亲本三体的基因型为________，F₂的表现型及比例为____________。
（3）实验结果表明等位基因(B、b)位于________号染色体上。

玉米（2N＝20）是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆（A）对矮秆（a）为显性，抗病（B）对易感病（b）为显性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现有两个纯合的玉米品种甲（AABB）和乙（aabb），据此培养aaBB品种。根据材料回答下列问题：

（1）图1中，经过a、b、c过程培育出新品种的育种方式称为，F₂的高秆抗病玉米中纯合子占；将F₁与另一玉米品种丙杂交，后代的表现型及其比例如图2所示，则丙的基因型为。
（2）过程e常采用方法来获得aB个体。与过程a、b、c的育种方法相比，过程a、e、f育种的优势是。与过程g的育种方式相比，过程d育种的优势是___。
（3）欲使玉米中含有某种动物蛋白成分可采用过程d育种方法，其原理是，若现有玉米均为晚熟品种，欲培育早熟品种可采用过程[]育种方法

(14分)为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。
(1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成________幼苗。
(2)用γ射线照射上述幼苗，目的是______________；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有______________。
(3)取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，可用          处理幼苗，使染色体________，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。
(4)对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用纯合抗性植株与纯合敏感植株杂交，如果________________，表明抗性是隐性性状。 F₁自交，若F₂的性状分离比为15(敏感)∶1(抗性)，初步推测______。

小麦的染色体数为42条。下图表示小麦的三个纯种品系的部分染色体及基因组成：Ⅰ、Ⅱ表示染色体，A为矮杆基因，B为抗矮黄病基因，E为抗条斑病基因，均为显性。乙品系和丙品系由普通小麦与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而来（图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段）

（1）乙、丙品系在培育过程中发生了染色体的 ____________变异。该现象如在自然条件下发生，可为生物进化提供原材料。
（2）甲和乙杂交所得到的F₁自交，所有染色体正常联会，则基因A与a可随同源染色体的分开而分离。F₁自交所得F₂中有9种基因型，其中仅表现抗矮黄病的基因型有________种。
（3）甲与丙杂交所得到的F₁自交，减数分裂中Ⅰ_甲与Ⅰ_丙因差异较大不能正常配对，而其它染色体正常配对，可观察到__________个四分体；该减数分裂正常完成，可生产 ________种基因型的配子，配子中最多含有________条染色体。
（4）让（2）中F₁与（3）中F₁杂交，若各种配子的形成机会和可育性相等，产生的种子均发育正常，则后代植株同时表现三种性状的几率为__________。

某同学在做“低温诱导植物染色体数目的变化”实验时，将大蒜根尖随机分为12组，实验处理和结果如下表所示，请回答有关问题。

组别	实验处理及处理时间	染色体数目加倍的细胞所占的百分比(%)
组1	0 ℃	36小时	0
组2	72小时	0
组3	96小时	0
组4	2 ℃	36小时	5
组5	72小时	20
组6	96小时	24
组7	4 ℃	36小时	12
组8	72小时	30
组9	96小时	43
组10	6 ℃	36小时	0
组11	72小时	0
组12	96小时	0

（1）低温诱导植物染色体数目加倍的原理是低温会使细胞分裂过程中________的形成受阻，从而使细胞分裂过程中染色体数目加倍而细胞不分裂。低温处理与秋水仙素处理相比，具有________________________等优点。
（2）实验中选择大蒜根尖________区细胞进行观察，效果最佳，原因是此处的细胞分裂比较________，在显微镜下观察，此处细胞的特点表现为________________。
（3）实验过程中需要用__________________对大蒜根尖细胞的染色体进行染色。
（4）由实验结果可知，__________________的条件下，加倍效果最为明显。

已知水稻抗病（R）对感病（ｒ）为显性，有芒（B）对无芒（ｂ）为显性。两对基因自由组合，体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育抗病．有芒新品种。
（1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为                   的植株。
（2）为了获得上述植株，应采取基因型为            和               的两亲本进行杂
交。
（3）在培养过程中，常用的试剂为                   ，作用原理为                   。
（4）与杂交育种相比，单倍体育种的主要优点为                         ，而杂交育种的主要目的是                     （A获得纯合子 B获得杂种优势）。

小麦是一种重要的粮食作物，改善小麦的遗传性状是广大科学工作者不断努力的目标，如图是遗传育种的一些途径。请回答下列问题：

（1）以矮秆易感病（ddrr）和高秆抗病（DDRR）小麦为亲本进行杂交，培育矮秆抗病小麦品种过程中，F1自交产生F2，其中杂合矮秆抗病类型出现的比例高达           ，选F2矮秆抗病类型连续自交、筛选，直至                  。
（2）若要在较短时间内获得上述（抗矮秆病）品种小麦，可选图中           （填字母）途径所用的方法。其中的F环节是                 。
（3）科学工作者欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状，应该选择图中       （填字母）表示的技术手段最为合理可行，该技术手段属于：           水平上的育种工作。
（4）小麦与玉米杂交，受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象，将种子中的胚取出进行组织培养，得到的是小麦            植株。
（5）图中的遗传育种途径，         （填字母）所表示的方法具有典型的不定向性。

人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质，请根据下面的示意图回答下列问题：
                                                                                
(1)①操作过程需加入的原料是                                      。此外，还必须加入            酶。
（2）质粒是常用的运载体，它存在于许多细菌以及__________等生物中。最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，它常含有         基因，这种基因有助于对受体细胞是否导入了目的基因进行检测。②过程首先要用            酶切断质粒DNA，再用         酶将目的基因与质粒DNA连接重组在一起。
（3）在②操作过程中，若目的基因的黏性末端为              ，则其运载体（质粒）与之相对应的黏性末端是               。
（4）经过③过程导入受体细胞的质粒是否能够自主复制？          。
（5）④是目的基因的表达过程，此过程包括          和____________。

家蚕是二倍体生物，含56条染色体，ZZ为雄性，ZW为雌性。幼蚕体色中的有斑纹和无斑纹性状分别由Ⅱ号染色体上的A和a基因控制。雄蚕由于吐丝多、丝的质量好，更受蚕农青睐，但在幼蚕阶段，雌雄不易区分。于是，科学家采用如图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决这个问题。请回答：

（1）家蚕的一个染色体组含有________条染色体。
（2）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__________________。图中的限性斑纹雌蚕的基因型为________。
（3）在生产中，可利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育出可根据体色辨别幼蚕性别的后代。请用遗传图解和适当的文字描述选育雄蚕的过程。

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，为培育出优良新品种AAbb，可以采用的方法如图所示。

(1) 由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方法称为_____   ___。若经过②过程产生的子代总数为1 552株，则其中基因型为AAbb的植株理论上
有_______株。
基因型Aabb的类型经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是________。
(2) 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”育种的优势是_____________________________________________________。
(3)过程④中必须用到的工具酶是_________________________________。
（4）与“过程⑦”的育种方法相比，“过程④”育种的优势
是___                            _______________。
（5）过程⑥需要使用的化学药剂是           ；
过程⑦的育种原理是                   。

分优质彩棉是通过多次杂交获得的品种，其自交后代常出现色彩、纤维长短等性状遗传不稳定的问题。请分析回答下列问题。
(1)欲解决彩棉性状遗传不稳定的问题，理论上可直接培养________，通过________育种方式，快速获得纯合子。但此技术在彩棉育种中尚未成功。
(2)为获得能稳定遗传的优质彩棉品种，研究人员以白色棉品种57－4做母本，棕色彩棉做父本杂交，受粉后存在着精子与卵细胞不融合但母本仍可产生种子的现象。这样的种子萌发后，会出现少量的父本单倍体植株、母本单倍体植株及由父本和母本单倍体细胞组成的嵌合体植株。
①欲获得纯合子彩棉，应选择________植株，用秋水仙素处理植株的________，使其体细胞染色体数目加倍。
②下图是研究人员在诱导染色体数目加倍时的实验处理和结果，本实验的目的是探究___________________________________________________________________________，实验效果最好的实验处理是________________。

③欲鉴定枝条中染色体数目是否加倍，可以通过直接测量________________，并与单倍体枝条进行比较作出判断。
(3)欲检测染色体数目已加倍的植株是否为纯合体，在实践中应采用________的方法，依据后代是否出现________作出判断。

请回答下列有关生物变异或育种问题：
（1）果蝇的性染色体有如下异常情况：XXX与OY（无X染色体）都为胚胎期致死型、XXY为可育雌蝇、XO（无Y染色体）为不育雄蝇。如果出现性染色体组成为XXX的受精卵，则有可能是亲本中的            减数分裂时产生异常的生殖细胞导致的。若用X^A和X^a表示控制果蝇红眼、白眼的等位基因，摩尔根的同事完成多次重复实验，发现正常白眼雌蝇与正常红眼雄蝇杂交，F1有1/2000的概率出现X^AX^aY和不育的红眼雄蝇。则：F1中基因型为X^AX^aY的个体的表现型为              ；产生的原因是             ；F1不育的红眼雄蝇的基因型为          。
（2）水稻是二倍体植物（2N=24），有一种三体水稻，其第6号染色体有三条，三体在减数分裂过程中联会时2条随机配对，另1条不能配对。如图所示，该三体水稻的基因型为AABbb，则花粉的基因型为         ，该三体水稻根尖分生区细胞连续分裂2次所得子细胞的基因型为           。

（3）该三体水稻与正常的水稻杂交，（不考虑其它变异）形成染色体数目正常个体的概率为          。
（4）单倍体育种可缩短育种年限。离体培养的正常水稻花粉可发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需要的            ，若要进一步获得二倍体水稻植株，应用秋水仙素处理          。

科学家们用长穗偃麦草(二倍体)与普通小麦(六倍体)杂交培育小麦新品种——小偃麦。相关的实验如下，请回答有关问题：
（1）长穗偃麦草与普通小麦杂交，F₁体细胞中的染色体组数为________。长穗偃麦草与普通小麦杂交所得的F₁不育，其原因是__________________，可用____________处理F₁幼苗，获得可育的小偃麦。
（2）小偃麦中有个品种为蓝粒小麦(40W＋2E)，40W表示来自普通小麦的染色体，2E表示携带有控制蓝色色素合成基因的1对长穗偃麦草染色体。若其丢失了长穗偃麦草的一个染色体，则成为蓝粒单体小麦(40W＋1E)，这属于________变异。为了获得白粒小偃麦(1对长穗偃麦草染色体缺失)，可将蓝粒单体小麦自交，在减数分裂过程中，产生两种配子，其染色体组成分别为________________________________，这两种配子自由结合，产生的后代中白粒小偃麦的染色体组成是______________。
（3）为了确定白粒小偃麦的染色体组成，需要做细胞学实验。取该小偃麦的____________作实验材料，制成临时装片进行观察，其中____________期的细胞染色体最清晰。

曝光的毒胶囊事件中，问题胶囊铬超标，最高超标90倍。工业明胶中的六价铬是一种毒性很大的重金属，容易进入人体细胞，对肝、肾等内脏器官和DNA造成损伤，有资料称，给实验小鼠饲喂重铬酸钾(含六价铬)0.1～0.5 μg/kg可使培养的鼠胚胎细胞产生染色体畸变，从而引起新生个体产生变异。为探究重铬酸钾摄入量的多少对实验小鼠胚胎产生的危害程度(危害程度可以用胚胎细胞的畸变率，即畸变细胞占所观察细胞的比例来确定)，研究人员进行了如下实验。
(一)实验材料
重铬酸钾晶体，生理状况和年龄相同的实验用雌、雄小白鼠若干只，小白鼠饲料，鼠笼10只。
(二)实验步骤
(1)分组：将实验小鼠平均分成六组，并置于编号为1～6的笼中饲养，各个笼中放同样数量的雌、雄鼠。
(2)饲料的配制：饲喂小鼠的饲料中每公斤分别加入重铬酸钾____________________μg，以配成含有不同剂量重铬酸钾的鼠饲料。
(3)饲养：用以上方法所配制的六种饲料每天分别饲喂六组小白鼠，三周后提供不加重铬酸钾的饲料饲喂小白鼠，每个鼠笼中均保持通风和适宜温度，相同的给水量。
(4)实验结果：对各个鼠笼中产生的鼠仔取相同部位的分生组织细胞，观察细胞内的____________是否发生变化，将结果填写入相关的记录表中。
(三)讨论与分析
(5)对鼠仔的分生组织细胞检查前要先染色，用的染色剂是________________________。
(6)本实验中的无关变量为____________________________(至少写出两项)。
(7)请设计本实验的数据记录表。