高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

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

21三体综合征又称先天愚型或唐氏综合症，患者智能低下、体格发育迟缓面容特殊，是人类染色体病中最常见的一种，发生率约1/700，母亲年龄愈大，后代本病的发病率愈高。人21号染色体上特有的短串联重复序列（一段核苷酸序列）可作为遗传标记对21三体综合征做出快速的基因诊断（遗传标记可理解为等位基因，三条染色体共有三个控制相对性状的基因）。现有一21三体综合征患儿，其遗传标记的基因型记为NNn，其父亲该遗传标记的基因型为nn，母亲该遗传标记的基因型为Nn。

（1）若该21三体综合征患儿为男孩，其体细胞的染色体组成是          ，从变异类型分析，此变异属于            。出现此情况是双亲中____________的第21号染色体在减数第____________次分裂中未正常分离，其减数分裂过程如右图，在右图所示细胞中，不正常的细胞有            。
（2）21三体综合征、镰刀型细胞贫血症都能用光学显微镜检出，检测材料分别是人体的_________________和________________。
（3）21三体综合征患者很常见，而20、19、18等染色体三体综合征却很少见，你认为可能原因是                                                          。
（4）研究人员发现，21三体综合征男性患者多不育，女性患者可产生后代，早期干预基本能正常生活，问某女性21三体综合征患者（遗传标记的基因型为NNn，减数分裂时三条染色体两条配对，一条成单）减数分裂理论上可产生的配子种类及比例为____________________________________，与正常个体婚配，后代患三体综合征的比例为______________，基于很高的患病比例，所以要做好产前诊断。

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。

图A和图B分别表示甲、乙果蝇某染色体上的部分基因 （果蝇甲和果蝇乙是亲子代关系）。请据图回答：

（1）与图A相比，图B发生了               变异。
（2）图A染色体上控制白眼性状基因与控制棒眼性状基因的根本区别在于                       _。
（3）一个自然繁殖、表现型正常的果蝇种群，性别比例偏离较大，经研究发现该种群的基因库中存在致死基因，它能引起某种基因型的个体死亡。从该种群中选取一对雌雄果蝇相互交配，F₁中有202个雌性个体和98个雄性个体。请回答：
①导致上述结果的致死基因具有         性致死效应，位于     染色体上。让F₁中雌雄果蝇相互交配，F₂中出现致死的几率为             。
②从该种群中任选一只雌果蝇，如何鉴别它是纯合子还是杂合子？
                                                                            。
（4）二倍体动物缺失一条染色体称为单体。假如某等位基因Rr位于果蝇Ⅳ号染色体上，我们可用带荧光标记的R、r共有的序列作探针，与某果蝇（Ⅳ号染色体缺失的单体）各细胞内染色体上R、r基因杂交，观察处于有丝分裂后期的细胞，细胞中有            个荧光点。

人类第7号染色体和第9号染色体之间可能发生如甲图所示变异，变异后细胞内基因结构和种类未发生变化。后代若出现9号染色体“部分三体”(细胞中9号染色体的某一片断有三份)，表现为痴呆；出现9号染色体“部分单体”(细胞中9号染色体的某一片断只有一份)，胚胎早期流产。乙图为由于第7号、9号染色体变异而导致的流产、痴呆系谱图。已知系谱各成员细胞染色体数均为46条，I—l、II—1、III—2染色体正常；I—2、II—2表现正常，但均为7号、9号染色体变异携带者(细胞中7号和9号染色体组成为AA+BB-)；发生变异的7号、9号染色体能与正常7号、9号染色体联会，形成配子。请回答。

(1)甲图所示，9号染色体上的片段移接到7号染色体上，这种变异属于     变异。变异的7号或9号染色体上基因的           发生了改变。
(2)个体III—1的7号和9号染色体组成为         (用甲图中的字母表示)。
(3)9号染色体“部分单体”的后代早期流产，胎儿不能成活，则成活的III—3个体为7号、9号染色体变异携带者的概率是         。
(4)III—3婚配，为避免生出染色体异常的患儿，妊娠期间须进行              ，如羊水检查。将胎儿脱落的细胞从羊水中分离并通过           技术增殖细胞，适时加入秋水酰胺(与秋水仙素功能相似)，通过抑制分裂细胞内          ，使染色体不能移向细胞两极。选取有丝分裂      期的细胞进行观察，从面诊断出胎儿染色体是否异常。

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

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。

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。

某研究小组利用高秆抗病和矮秆不抗病两个水稻品种培育矮秆抗病新品种。下图是他们使用多种育种方式培育矮秆抗病的图解。

（1）补全图中的操作环节，④                                 ，⑤                   。
（2）据图分析，此小组共使用了几种育种方式                      。过程①②③④所采用的育种方法，依据的变异原理体现在过程         （填①②）中。
（3）如果从播种高秆抗病（DDTT）、矮秆不抗病（ddtt）到收获F₁高秆抗病（DdTt）种子需要1年时间，则过程①⑤所采用的育种方式，获得矮秆抗病种子需要         年。若按过程①②③④所采用的育种方式，获得能稳定遗传的矮秆抗病种子占矮杆抗病种子的7/9,需要           年。
（4）过程⑥⑦所示育种方法中，经过程⑥获得的矮秆抗病植株还需要进一步的选育，才能获得能稳定遗传的矮秆抗病新品种，进一步的选育过程中还可能用到什么变异原理       。

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。

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。

(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______。

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。