高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

果蝇因繁殖快、易饲养和染色体数少常作为遗传学研究对象。
（1）二倍体动物缺失一条染色体称为单体。大多数单体动物不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体（Ⅳ号染色体）缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。形成单体的变异原理属于                    。果蝇中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体，且为隐形基因，为探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上，请完成以下实验：
实验步骤：
①让正常二倍体无眼果蝇与野生型单体（纯合有眼）果蝇交配，获得F₁代；
②统计F₁代的                                  ，并记录。
实验结果预测及结论
①若F₁代                              ，则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；
②若F₁代                              ，则说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上；
（2）某果蝇的一条染色体发生缺失变异，缺失染色体上具有红色基因D，正常染色体上具有白色隐形基因d（如图）。获得该缺失染色体的雄配子不育，若以该果蝇为父本，测交后代中有表现为红色性状的个体，请提出两种合理解释

                                     ，
                                     。
（3）长翅红眼雄蝇与长翅红眼雌蝇交配，产下一只染色体为XXY的残翅白眼果蝇。已知翅长基因（A—长翅，a—残翅）、眼色基因（B—红眼，b—白眼）分别位于常染色体和X染色体上（如左下图），在没有基因突变情况下，亲代雌蝇产生异常卵细胞的同时，会产生异常第二极体。
①参照左下图，请在方框内画出与异常卵细胞来自于同一个次级卵母细胞的第二极体细胞图（要求标出相关基因）。
②请写出长翅红眼雄蝇与长翅红眼雌蝇交配，产下一只染色体为XXY的残翅白眼果蝇的遗传图解（配子中仅要求写出参与形成该异常个体的配子基因型）。

某些有毒物质能诱导真核细胞在分裂过程中产生微核。微核是由断裂的染色体形成的椭圆形异常结构，游离于细胞核之外，光学显微镜下可见。某生物小组为了探究香烟焦油能否诱导微核产生，完成了如下实验：
第一步：萃取获得香烟中的焦油，用醋酸丙酯将其溶解后，再用蒸馏水稀释，配制成
一系列浓度的焦油溶液。各取等量加入烧杯A、B、C、D中。将醋酸丙酯与蒸馏水混合液取等量加入烧杯E中。取等量蒸馏水加入烧杯F中。
第二步：将6个状况相同，幼根已培养至lcm的洋葱分别置于上述6个烧杯中培养较长时间，然后从每个洋葱上随机取根尖数根制作临时装片。
镜检记录出现微核的细胞所占的比例（微核率），计算每组平均值如下表：

烧杯编号	A	B	C	D	E	F
焦油浓度 (μg/mL)	50	100	200	300	O	0
平均微核率(‰)	12. 55	14. 93	17. 32	20. 14	3.58	3.59

请分析回答：
(l)为何洋葱在上述溶液中培养时间不可过短？ _             __。
(2)镜检时应选择位于根尖__  __区，且处于细胞分裂        期的细胞。
(3)用洋葱根尖制作临时装片的一般步骤为___            _。
(4)对ABCD四组而言，E组和F组哪组是对照组？__        __。将E组与F组比较，作用是：                                                   。
(5) 该实验可得出什么结论？                                             。

玉米是雌雄同株异花的植物，开花时雄花位于植株顶端，雌花位于叶腋处。在自然状态下，花粉既可以落到同一植株的柱头，也可以落到其他植株的柱头。玉米具有多对易于区分的相对性状，是遗传实验常用的材料。某学校三个研究性学习小组的同学分别针对玉米的不同性状进行了实验探究。请分析回答：
（1）已知玉米的常态叶与皱叶是一对相对性状。甲小组计划以自然种植多年后收获的一批常态叶与皱叶玉米的种子为材料，通过实验判断该相对性状的显隐性。他们的设计思路是：随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒，分别单独隔离种植，观察子一代叶片的性状。若子一代有发生性状分离，则亲本为      性；若子一代未发生性状分离，则需要                                                                                                                                       ，以达到鉴定的目的。
（2）乙小组对玉米叶片宽窄这一对相对性状进行了研究。已知玉米的宽叶（A）对窄叶（a）为显性；有茸毛（D）对无茸毛（d）为显性，该显性基因纯合时植株在幼苗期就不能存活。两对基因独立遗传。
①将有茸毛玉米自交，子代植株的表现型及比例为                              。
②若将宽叶有茸毛玉米与窄叶有茸毛玉米杂交，子代只出现两种表现型，则亲本的基因型是                  ；F₁成熟的群体中，D的基因频率是      ；若F₁自交产生F₂，则理论上F₂植株的表现型有       种，其中窄叶有茸毛所占的比例为     。
（3）已知玉米高茎对矮茎为显性。丙小组为了探究纯合高茎玉米植株所结果穗的所有子粒全为纯合、全为杂合还是既有纯合又有杂合，他们选取了该玉米果穗上的两粒种子作为亲本，单独隔离种植，结果发现子代植株全为高茎，由此他们判断该玉米果穗所有子粒为纯种。可老师认为他们的结论不科学，原因是                                         ，   
请写出你的实验设计思路并预测最终实验结果。
实验思路：
①                                                                      ；
②单独隔离种植（或自交）；
③                                                                      。
结果预测：
Ⅰ如果                                   ，说明该玉米穗上的子粒全为纯合子；
Ⅱ如果                                   ，说明该玉米穗上的子粒全为杂合子；
Ⅲ如果部分子粒的后代全为高茎，另一部分子粒的后代既有高茎又有矮茎，说明该玉米穗上的子粒既有纯合子也有杂合子。

正常的玉米体细胞染色体数为2n-20。现有一种三体玉米，细胞中5号染色体的同源染色体有三条，即染色体数为2n+1=21。该三体玉米基因型为AAa（A为抗病基因，a为非抗病基因，在5号染色体上）。已知染色体数异常的配子（如AA、Aa）中雄配子不能参与受精作用，其他配子均能参与受精作用。请回答：
（1）某同学取该三体玉米植株的幼嫩花药观察减数分裂过程，若某次级精母细胞将来会形成配子AA，则该次级精母细胞中染色体数为____条。
（2）若5号染色体3条之间的任意2条联会的概率均等，则该三体玉米会产生匹种配子AA、Aa、A、a，其比例为          。据此推断，让该三体抗病玉米（AAa）自交，子代中非抗病玉米所占比例为____    ，抗病玉米中三体所占比例为    。

分析实验，回答问题：
中学实验室所做“秋水仙素诱导染色体数目变化”实验，在显微镜下观察只能看到染色体数目的增加，但增加的具体数目不容易确定。为了确定染色体的增加数目，有人对该实验的实验步骤进行改进，补充实验步骤并分析回答问题。
实验步骤：
(1)生根：将洋葱放在广口瓶上，瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面，把这个装置放在温暖的地方，注意经常换水。
(2)分组：待不定根长到2cm左右，实验分为2组，一组作为对照组在室温下继续培养，一组转到一定浓度的秋水仙素溶液中（室温下）处理2天。可见实验组根尖体积____________________________，出现此现象的原因是____________________________。
(3)取材并酶解：分别剪取上述2种条件下培养的根尖2~3mm，将其浸入一定浓度的纤维素酶和果胶酶溶液中，处理3h，去掉细胞壁。此时若用显微镜观察，细胞呈________形。
(4)低渗处理：倒去酶液后水洗根尖2~3次，用蒸馏水浸泡30min，目的是使细胞___________________________，染色体分散。
(5)固定后制备悬浮液：将低渗处理的根尖放在卡诺氏固定液中固定后，用机械方法磨碎根尖，制成根尖细胞悬浮液。
(6)染色、制片：吸取细胞悬浮液滴在载玻片上，在酒精灯火焰上烤1分钟，然后用石炭酸—品红试剂染色，制成临时装片并观察。火烤的目的除了将细胞固定在载玻片上外，还能____________________，利于染色。使用的石炭酸—品红试剂是____（酸或碱）性试剂。
(7)观察：在显微镜下看到结果如下图1和图2。

①只能在实验组中观察到的图像是___________________________________;
②一位同学在实验组的观察中，视野中既有图1的细胞又有图2的细胞，试分析原因_________________________________________________________________________。

(12分，每空1分)下图为高等植物有性生殖、个体发育过程及一些育种方法，其中母本基因型为AABb，父本基因型为Aabb，其中F能为单子叶植物种子萌发时提供营养，④、⑤和③是两种育种过程。请据图回答：

(1)在下图中，植物体的所有细胞中，细胞全能性最高的是[  ]__________（填图中字母并写出相应名称）。
(2)图中①过程是________________，②过程可以称为_________________，③育种方法能保持亲本的优良性状，则该方法是_________性繁殖，④⑤合称_______________育种，其中④是__________________过程，⑤是________________过程，C是_______________植株。
(3)若③育种方法能保持亲本的优良性状，根据亲本的基因型，请回答：
A若②与④⑤能形成相同基因型的新个体，则E的基因型为___________；
B若②③能形成相同基因型的新个体，则F的基因型为____________；
C若②发育成新个体的表现型与父母本的表现型都不同，则发生的这种变异主要来自__________________。

已知水稻的光效（光能利用效率）由一对基因（A、a）控制，抗病性由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。现有一纯合低光效抗病水稻（甲），经辐射处理后得到水稻（乙），乙自交，F₁中低光效抗病水稻与高光效抗病水稻的比例接近3∶1，请回答下列问题：
（1）甲的基因型为________________________，辐射处理使控制___________性状的基因发生了突变，突变后控制该性状的基因型为_________________。辐射处理的目的是提高__________________。
（2）用乙培育高光效抗病水稻新品种，应采用的育种方法是_____________（杂交育种、单倍体育种），才能提高子代中高光效抗病水稻个体比例，其比例为______。
（3）若要使水稻的高光效基因在玉米植株中表达，从理论上讲可采用的育种方法是___________________和_______________；若该高光效基因在玉米植株中成功表达，且表达水平与水稻相同，则在高温条件下其光能利用效率应________（高于、等于、低于）高光效水稻，原因是__________________________________。

报春花的花色表现为白色（只含白色素）和黄色（含黄色锦葵色素）一对相对性状，由两对等位基因（A和a，B和b）共同控制，显性基因A控制以白色素为前体物合成黄色锦葵色素的代谢过程，但当显性基因B存在时可抑制其表达（生化机制如下图所示）。

据此回答：（1）开黄花的报春花植株的基因型可能是：__________。
（2）现有AABB、aaBB和aabb三个纯种白色报春花品种，为了培育出能稳定遗传的黄色品种，某同学设计了如下程序：
Ⅰ．选择______________和______________两个品种进行杂交，得到F₁种子；
Ⅱ．F₁种子种下得F₁植株，F₁随机交配得F₂种子；
Ⅲ．F₂种子种下得F₂植株，F₂自交，然后选择开黄色花植株的种子混合留种；
Ⅳ．重复步骤Ⅲ若干代，直到后代不出现性状分离为止。
①补充完整以上程序。
②F₁植株能产生比例相等的四种配子，原因是：            。
③报春花的雌蕊和雄蕊不等长，自然状态下可以进行异花传粉。为了让F₂自交，可以进行以下处理：从花蕾期开始                直到受精结束。
④F2植株中开黄花的占_____，在这些开黄花的植株中纯合子占______。
⑤有同学认为这不是一个最佳方案，你能说出能明显缩短育种年限的育种方法吗？

玉米是一种常见的粮食作物。请分析回答下列问题：
玉米籽粒的甜与非甜是一对等位基因控制的一对相对性状。
①新的等位基因出现时_____的结果。
②非甜基因的部分碱基序列（含起始密码信息）如图所示：（注：起始密码子为AUG，终止密码子为UGA、UAA或UAG）

上述片段所编码的氨基酸序列为“甲硫氨酸-精氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸-缬氨酸”，如果该序列中箭头所指碱基对G-C被替换成T-A，该基因上述片段编码的氨基酸序列为：_____。
③纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植，收获时发现甜玉米穗上结有非甜玉米籽粒，而非甜玉米果穗上找不到甜玉米的籽粒，据此可以判断：_____玉米既可以自花授粉，也可异化授粉，假设两种授粉方式出现的几率相同，将上述非甜玉米果穗上所有玉米籽粒种植产生的子代玉米籽粒中，甜：非甜=___。现将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保待其甜味，这是因为____。
玉米的抗病（A）和不抗病（a）、高杆（B）和矮杆（b）是两对独立遗传的相对性状。现有纯合的不抗病高杆和抗病矮杆两个品种，研究人员进行了如下实验：
第一步：纯合的不抗病高杆和康比矮杆杂交，得F1。
第二步：F1自交得F2。
①F2中的抗病高杆植株与不抗病矮杆进行杂交，则产生的后代表现型及比例为：_____。
②F2中全部抗病高杆植株再次自交获得F3，F3中抗病高杆出现的概率为_____。
③将F2中全部抗病高杆植株选出进行随机自由传粉得到F4，F4中抗病高杆出现的概率为____。

下图是3种育种方法的示意图，请据图回答问题：

(1)E过程最常用的化学药剂是_________________________________________________。
(2)G过程通常利用____________________(物质)除去植物细胞壁；H过程称为细胞的________________。
(3)已知易倒(H)对抗倒(h)显性，抗病(T)对感病(t)显性，两对基因位于两对同源染色体上。现有易倒抗病纯种和抗倒感病纯种水稻，采用方法1培育优良品种，F₂代中抗倒抗病植株的基因型是：______________________；F₂代中除抗倒抗病之外，其他植株的表现型及其比例是：____________________。从F₂中选出抗倒抗病植株，F₂自交后代不发生性状分离的植株，占F₂中全部抗倒抗病植株的____________(用分数表示)。在上述培育抗倒抗病水稻的过程中，能发生非等位基因自由组合的是________________(用图中字母表示)。都是培育抗倒抗病水稻品种，把方法1改成方法2，便具有__________________的优点。

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）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。

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，用秋水仙素处理幼苗，使染色体________，获得纯合________，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，可以选用抗性植株与__________________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_________________________________。

果蝇的染色体组如图所示。如果Ⅳ号染色体多一条(这样的个体称为Ⅳ—三体)或少一条(Ⅳ—单体)均能正常生活，而且可以繁殖后代。三体在减数分裂时，3条同源染色体中的任意2条配对联会并正常分离，另一条染色体随机移向细胞一极，各种配子的形成机会和可育性相同。请分析回答下列问题：

（1）从变异类型分析，单体果蝇形成属于_______   _，要确定该生物染色体的数目和形态特征的全貌，需对其进行_______   _分析。
（2）正常的雄果蝇产生的次级精母细胞中含Y染色体的数目是________。
（3）野生型果蝇(EE)经基因突变可形成无眼果蝇(ee)，该等位基因位于Ⅳ号染色体，据此回答下列问题：(注：实验中的亲本无眼果蝇染色体组成均正常)
①将无眼果蝇与野生型Ⅳ—单体果蝇杂交，子一代的表现型及比例为_____________。
②将无眼果蝇与野生型Ⅳ—三体果蝇杂交，子一代中，正常∶三体等于____________，选择子一代中的Ⅳ—三体雌果蝇与无眼雄果蝇测交，请用遗传图解表示该测交过程(配子不作要求)。

研究人员用四倍体马铃薯（4n=48）和抗青枯病的野生型二倍体马铃薯（2n=24）进行体细胞杂交，培育抗青枯病的马铃薯。
（1）研究人员用四倍体马铃薯的叶片探究原生质体制备条件，结果如表所示：

组别	酶的种类	酶的浓度 （%）	原生质体产量 （×10^6个/g）	镜检结果
1	纤维素酶	1．0	0．4	未解离的细胞团多
果胶酶	0．5
2	纤维素酶	1．0	0．08	有许多碎片
果胶酶	1．0
3	纤维素酶	0．5	1．5	未完全解离
果胶酶	0．5
4	纤维素酶	0．5	3．4	解离较好，细胞破碎严重
果胶酶	1．0
5	纤维素酶	0．4	18．8	解离充分，碎片少
果胶酶	0．7

①据表分析，制备原生质体的最佳组合是第____组，叶片解离程度主要取决于________的浓度。
②制备的原生质体应置于浓度___________马铃薯叶片细胞液浓度的溶液中进行培养，以保持原生质体的正常形态。
（2）为了便于在显微镜下对杂种细胞进行镜检筛选，将用四倍体马铃薯叶片制备的原生质体与用野生型二倍体马铃薯的_______（填“叶片”或“幼根”）为材料制备的原生质体进行融合。把两种原生质体置于加入____________的溶液中促融。
（3）为进一步从染色体水平上检测杂种植株，科学家选取杂种植株根尖进行_________后用碱性染料染色并制片，显微镜下对_________期的细胞进行染色体计数。

下列甲、乙、丙三图分别是某些二倍体生物细胞的染色体组成和分裂过程中物质或结构变化的相关模式图。请分析回答：

（1）图甲的①～⑥中，细胞结构显著不同于其他细胞的是_____；含有一个染色体组的细胞是图___；图③分裂产生的子细胞名称是_______。
（2）如果图丙中①→②完成了图乙中AB段的变化，则图丙a、b、c中表示染色体的是_____。
（3）若⑤个体的基因型为AABBDD，则出现⑤这一结果的原因是___________。
（4）某种抗癌药物能专一性地与DNA聚合酶发生不可逆结合。动物实验中，动物服用该种抗癌药物后其癌细胞将在图乙中的__________段受阻。
（5）乙图若代表减数分裂, BC段可代表的时期                             .
（6）⑥代表的个体的性别是      .