高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

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_________________________________。

下图表示果蝇精原细胞减数分裂过程。已知红眼（E）对白眼（e）为显性，基因位于X染色体上；灰翅（B）对黑翅（b）为显性，基因位于Ⅱ号染色体上。据图回答：

（1）由精原细胞到甲细胞的变化过程中，同源染色体一定会发生___________。
（2）摩尔根用红眼雌蝇与白眼雄蝇杂交，F₁全为红眼；F₁的雌雄交配，F₂雌蝇全为红眼，雄蝇1/2为红眼，1/2为白眼。对于这实验现象，摩尔根在萨顿假说的基础上作出的主要解释是              ，后来又通过           等方法进一步验证这些解释。果蝇眼色的遗传方式属于                  。
（3）上图中果蝇精原细胞有         个染色体组。果蝇眼色与翅色两对性状的遗传会遵循              定律，原因是                                    。
（4）若精原细胞的基因组成为BbX^EY，细胞乙与一只黑翅红眼雌果蝇产生的卵细胞结合，发育成一只黑翅白眼雄果蝇；则细胞丙与该黑翅红眼雌果蝇产生的卵细胞结合，发育成的果蝇表现型为                    。

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)。

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__________________________________。

大豆是两性花植物。下面是大豆某些性状的遗传实验：控制大豆子叶颜色（BB表现深绿；Bb表现浅绿；bb呈黄色，幼苗阶段死亡）和花叶病的抗性（由R、r基因控制）两对性状的基因均位于常染色体上，以下是两个遗传的实验结果，据此分析以下问题：

组合	母本	父本	F1的表现型及植株数
一	子叶深绿不抗病	子叶浅绿抗病	子叶深绿抗病220株；子叶浅绿抗病217株
二	子叶深绿不抗病	子叶浅绿抗病	子叶深绿抗病110株；子叶深绿不抗病109株；子叶浅绿抗病108株；子叶浅绿不抗病113株

（1）组合一中父本的基因型是           ，组合二中父本的基因型是            。
（2） 用表中F₁的子叶浅绿抗病植株自交，在F₂的成熟植株中，表现型及其比例为___________。
（3）将表中F₁的子叶浅绿抗病植株的花粉培养成单倍体植株，再将这些植株的叶肉细胞制成不同的原生质体。如要得到子叶深绿抗病植株，需要用________________基因型的原生质体进行融合。
（4）请选用表中亲本作为实验材料设计一个育种方案，要求用最简洁的方法选育出纯合的子叶深绿抗病大豆材料。                                                        
(5) 有人试图利用细菌的抗病毒基因对不抗病毒的大豆进行遗传改良，以获得抗病毒大豆品种。判断转基因大豆遗传改良是否成功的标准是__________________________，具体的检测方法是__________________________________________________________。

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      .

甲磺酸乙酯（EMs）能使DNA序列中G—C对转换成A—T对。育种专家将番茄种子用EMS溶液浸泡后种植，通常可获得株高等性状变异的多种植株。请回答下列问题：
（1）用EMS浸泡种子是为了提高           ，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有              。
（2）诱变选育出的番茄植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为             。
（3）番茄（2n=24）的株高正常（A）对矮生（a）为显性，在♀AA×♂aa杂交中，若部分A基因所在的染色体在减数第二次分裂时不分离；则理论上产生的全部雌配子染色体数目为         ，这种情况下，杂交后代的株高表现型是              。
（4）有人认为赤霉素能提高物质X的活性，导致细胞伸长。某科技小组的同学想通过实验验证该种说法的可信度，从而确认赤霉素使番茄株高增加的机理。请帮助该小组同学完成以下实验设计，并回答下列问题：
①分别测定正常与矮生番茄植株的赤霉素含量、物质X含量和株高。
②                   ．
③一段时间后，测定处理后的植株的相应指标，进行统计和分析。
如果处理后的植株的三项指标与未处理的正常植株的相应指标          ，而与   差异显著，则说明赤霉素能提高物质x的活性，使株高增加。科学家发现，在物质X的作用下，葡萄糖脱水缩合形成大分子物质的量会增加，那么该过程的生成物最可能参与构成植物细胞的            （写细胞结构），从而使细胞伸长，植株增高。

玉米子粒颜色的黄色（T）和白色（t）基因位于9号染色体上（只含异常9号染色体的花粉不能参与受精作用）。现有基因型为Tt的黄色子粒植株甲，其细胞中9号染色体有一条异常。请回答问题：
（1）为了确定植株甲的T基因位于正常染色体还是异常染色体上，最简便的方法是让其________产生F₁。
如果___________，则说明T基因位于正常染色体上；如果___________，则说明T基因位于异常染色体上。
（2）以植株甲为父本，正常的白色子粒植株为母本杂交产生的F₁中，发现了一株黄色子粒植株乙，其9号染色体上基因组成为Ttt，且T位于异常染色体上。该植株的出现可能是由于__________造成的。
（3）若（2）中的植株乙在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机地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，形成配子的基因型及比例是____________，以植株乙为父本进行测交，后代中得到的含异常染色体的植株占________。

水稻是重要的农作物，科学育种能改良水稻性状，提高产量。甲硫磺酸乙酯（EMS ）能使鸟嘌呤（G）变为7 - 乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶（C）配对而与胸腺嘧啶（T）配对，从而使DNA 序列中G-C 对转换成G-T对。育种专家为获得更多的变异水稻类型，常先将水稻种子用EMS 溶液浸泡，再在大田种植，通过选育可获得株高、抗病、穗形、叶色等性状变异的多种植株。





（1）下图表示水稻一个基因片段的部分碱基序列。若用EMS溶液浸泡处理水稻种子后，该DNA序列中所有鸟嘌呤（G）均变为7 -乙基鸟嘌呤。请在答题卡相应方框的空白处，绘出该基因片段经复制后所形成的两个DNA分子（片段）的碱基序列。
（2）用EMS浸泡种子是为了提高基因突变的频率，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有   ▲    。水稻矮秆是一种优良性状，某纯种高秆水稻种子经EMS 溶液浸泡处理，种植后植株仍表现为高秆，但其自交后代中出现了一定数量的矮秆植株。请简述该矮秆植株形成的原因    ▲     。
（3）已知水稻的抗病（B）对不抗病（b）为显性，假定现有三个水稻纯合品种：矮秆易染病、高秆易染病、高秆抗病（控制水稻株高的基因用A、a表示）。请你选用其中的亲本在较短时间内选育出矮秆抗病的新品种，用遗传图解表示选育过程，并作简要说明。
（4）如果你选育的矮秆抗病的新品种在生产上使用多年后，有少数植株表现为高秆，另有少数植株表现为不抗病，你应采取何种方法，去除这两种类型的植株，使后代一致表现矮秆抗病的特征?

正常的水稻体细胞染色体数为2n=24．现有一种三体水稻，细胞中7号染色体的同源染色体有三条．即染色体数为2n+1=25，如图为该水稻细胞及其产生的配子类型和比例示意图（6、7为染色体标号；A为抗病基因，a为非抗病基因；①--④为四种类型配子）．已知染色体数异常的配子（①、③）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）若减数分裂过程没有发生基因突变和染色体交叉互换，且产生的配子均有正常活性，则配子②和③_____________________（可能/不可能）来自一个初级精母细胞，配子④的7号染色体上的基因为_____。
（2）现用非抗病水稻（aa）和该三体抗病水稻（AAa）杂交，已测得正交实验的F1抗病水稻:非抗病=2:1。请预测反交实验的F1中，非抗病水稻所占比例为________________，抗病水稻中三体所占比例为_____________。
（3）香稻的香味由隐性基因（b）控制，普通稻的五香味由显性基因（B）控制，等位基因B、b可能位于6号染色体上，也可能位于7号染色体上。现有正常的香稻和普通稻，7号染色体三体的香稻和普通稻四种纯合种子供选用，请你设计最简便的杂交实验并预测实验结果，从而定位等位基因B、b的染色体位置。实验步骤：
a．选择正常的普通稻为______（父/母）本和三体的________稻为______（父/母）本杂交得F₁。
b．利用F₁中的三体个体，构建实验方案为__________________，得F₂。
c．统计F₂代中的香稻和普通稻的性状比。
实验结果：
d．若F₂代中的香稻和普通稻的性状比为________，则等位基因（B、b）位于7号染色体上。
e．若F₂代中的香稻和普通稻的性状比为________，则等位基因（B、b）位于6号染色体上。

(16分）玉米非糯性基因（A）对糯性基因（a）是显性，植株紫色基因(B) 对植株绿色基因（b）是显性，这两对等位基因分别位于第9号和第6号染色体上。玉米非糯性品系的籽粒及花粉遇碘液变蓝色，糯性品系的籽粒及花粉遇碘液变棕色。现有非糯性紫株、非糯性绿株和糯性紫株三个纯种品系供实验选择。请回答：
（1）若采用花粉鉴定法验证基因分离定律，应选择非糯性紫株与糯性紫株杂交。如果用碘液处理F₁代的花粉，则显微镜下观察到花粉颜色及比例为         。
（2）若验证基因的自由组合定律，则两亲本基因型为______。如果要筛选糯性绿株品系，需在第______年选择糯性籽粒留种，下一年选择______自交留种即可。
（3）用X射线照射亲本中非糯性紫株玉米花粉并授于非糯性绿株的个体上，发现在F₁代734株中有2株为绿色。经细胞学的检查表明，这是由于第6号染色体载有紫色基因（B）区段缺失导致的。已知第6号染色体区段缺失的雌、雄配子可育，而缺失纯合体（两条同源染色体均缺失相同片段）致死。
①在上述F₁代绿株的幼嫩花药中观察到下图所示染色体，请根据题意在图中选择恰当的基因位点并在位点上正确标出F₁代绿株的基因组成：

②有人认为F₁代出现绿株的原因可能是经X射线照射的少数花粉中紫色基因（B）突变为绿色基因（b），导致F₁代绿苗产生。某同学设计了以下杂交实验，探究X射线照射花粉产生的变异类型。
实验步骤：
第一步：选F₁代绿色植株与亲本中的______杂交，得到种子（F₂代）；第二步：F₂代的植株自交，得到种子（F₃代）；第三步：观察并记录F₃代植株颜色及比例。
结果预测及结论：
若F₃代植株的紫色：绿色为______，说明花粉中紫色基因（B）突变为绿色基因（b），没有发生第6染色体载有紫色基因（B）的区段缺失。
若F₃代植株的紫色：绿色为______说明花粉中第6染色体载有紫色基因（B）的区段缺失。

育种学家根据未来市场的需求，制定出小麦的育种目标（略），并根据育种目标选择了具有3对相对性状（假设相应的等位基因分别位于3对同源染色体上）差异的甲、乙两品种作亲本。育种程序如图所示。

（1）根据题意可以预测，F₁配子的基因组成有      种；F₂的表现型有       种。
（2）人工选择的标准是表现型符合育种目标的个体，若在F₂中选到了50株（编号记录），每株结30粒种子，如何鉴别选中的第5号是纯合体还是杂合体？可继续种植选中的第5号所结的30粒种子，在生长发育过程中鉴别，若这30株                           ，则说明                   ；若                   ，则说明                      。（3）已知小麦的无芒（aa）、白粒（bb）为隐性，有芒红粒（AaBb）小麦植株产生卵细胞的类型及其比例是                             ；一般情况下，一个有芒红粒（AaBb）精原细胞能够产生        种类型的精细胞。
（4）单倍体育种与上图所示育种方式相比具有的突出特点是                            。秋水仙素可以使单倍体转变成正常植株，其具体的作用是                          。
（5）人们发现，F₁（杂种）的长势远远优于双亲，若育种对象为马铃薯，则可以F₁的块茎直接繁殖用于生产，此繁殖方式的突出特点是                                 。
（6）诱变育种也是获得新品种的重要途径，人工诱变与自然突变相比，突出的特点                            。