高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

玉米中非甜粒（D） 对甜粒（d）为显性，抗病（R）对易感病（r）为显性，两对相对性状独立遗传。现有基因型ddrr和DDRR的两个，品种玉米，欲培育ddRR玉米品种。请分析回答
下列问题：
（1）若通过杂交育种培育原理是      ，就研究的两对相对性状而言，该原理涉及的染色体行为发生在 
          （亲本、F₁）的__    过程中。
（2）F₂中选出甜粒抗病个体自交得F₃，在F₃中应淘汰____    个体，淘汰后群体中R基因频率为____
（3）若不改变育种方法，要在较短年限内获得ddRR品种，可将F₂中选出的甜粒抗病个体的种子进行    
          种植，然后筛选不出现性状分离的株系。此外，还可采用       育种缩短育种年限，该过程中须在              时期一定浓度的秋水仙素处理．以获得纯合植株。

假设小麦的低产基因用A表示，高产基因用a表示；抗病基因用B表示，不抗病基因用b表示，两对基因独立遗传。下图是利用低产抗病小麦（AABB）及高产不抗病小麦（aabb）两个品种，通过多种育种方式培育出高产抗病小麦（aaBB）新品种的过程图解，请据图回答：

（1）经过①、②、③过程培育出高产搞病水麦（aaBB）新品种的育种方法称为______________，原理是_________________（基因重组、染色体变异）。
（2）经过⑥过程的育种方法叫做______________。除利用X射线等物理因素处理生物外，还可以利用亚硝酸等_________因素来处理生物，使生物发生___________，但利用这种方法不一定能获得高产抗病小麦（aaBB）新品种，因为这种变异是_________（定向的、不定向的）。
（3）经过④、⑤过程的育种方法称_______________（单倍体育种、多倍体育种），从育种周期来看，这种育种方法的优点是能明显___________（延长、缩短）育种年限。

(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__________________。

Ⅰ.簇毛麦（二倍体）具有许多普通小麦（六倍体）不具有的优良基因，如抗白粉病基因。为了改良小麦品种，育种工作者将簇毛麦与普通小麦杂交，过程如下：

（1）杂交产生的F₁代是________倍体植株，其染色体组的组成为________。F₁代在产生配子时，来自簇毛麦和普通小麦的染色体几乎无法配对，说明它们之间存在________。
（2）为了使F₁代产生可育的配子，可用________对F₁代的幼苗进行诱导处理。为鉴定该处理措施的效果，可取其芽尖制成临时装片，在________倍显微镜下观察________期细胞，并与未处理的F₁进行染色体比较。
（3）对可育植株进行辐射等处理后，发现来自簇毛麦1条染色体上的抗白粉病基因（e）移到了普通小麦的染色体上，这种变异类型属于________。在减数分裂过程中，该基因与另一个抗白粉病基因________（不/一定/不一定）发生分离，最终可形成________种配子，其中含有抗白粉病基因（e）配子的基因组成是________。
Ⅱ.绿色荧光蛋白基因（GFP）被发现以来，一直作为一个监测完整细胞和组织内基因表达及蛋白质位置的理想标记。请根据图表回答下列问题。

（1）已知GFP是从水母的体细胞中提取出的一种基因，提取它时通常利用的酶是     。
（2）若GFP的一端伸出的核苷酸的碱基序列是—TCGA—，另一端伸出的核苷酸的碱基序列是—TGCA—，则在构建含该GFP的重组质粒时，应选用的限制酶是__________（请在右表中选择）。
（3）若将含GFP的重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞，则常用的方法是__________。检测GFP是否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上，可采用__________技术进行检测。
（4）欲进一步将已导入了重组质粒的猪胎儿成纤维细胞培养成带有绿色荧光蛋白质的转基因猪，还需利用         技术，将导入了重组质粒的猪胎儿成纤维细胞的细胞核移植到去核的猪的卵母细胞中，从而形成重组细胞，再进一步培养成旱期胚胎，通过         技术转移到猪的子宫中，从而得到绿色荧光蛋白转基因克隆猪。
（5）为了加快繁殖速度，可对（4）中的早期胚胎进行       。也可将得到的绿色荧光蛋白转基因克隆猪（雌性），用__________处理，使之超数排卵，提高其繁育能力。

下图表示以某种农作物用①和②两个品种为基础，培育出④、⑤、⑥、⑦四个品种的过程。根据下图，回答下列问题：

（1）用①和②培育出⑤所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为                  和                    ，其培育出⑤所依据的原理是                  。
（2）由③培育出④的常用方法Ⅲ是                     ；由④培育成⑤的目的是                     ，其优点                                  。
（3）由③培育出⑥的常用手段是                      ，其形成的⑥称                     。
（4）由②培育出⑦的育种方法Ⅵ是                                       。

豚鼠毛色的黄色基因R与白色基因r是位于9号常染色体上的一对等位基因，已知无正常9号染色体的精子不能参与受精作用。现有基因型为Rr的异常黄色雌豚鼠甲（含有异常9号染色体的豚鼠为异常豚鼠），其细胞中9号染色体及基因组成如图1所示。

（1）用甲豚鼠与正常的白色豚鼠作亲本杂交，其F₁随机交配所得的F₂中表现型及比例为________，异常白色豚鼠所占比例为_________。
（2）如果以图2所示染色体的雄豚鼠与正常的白色雌豚鼠杂交，产生的F₁中发现了一只黄色豚鼠，经检测染色体组成无异常，出现这种现象的原因是_______（填“父”或“母”）本形成配子的过程中发生了________；或者是_______（填“父”或“母”）本形成配子的过程中发生了__________。
（3）如果以图2所示染色体的雄豚鼠与正常的白色雌豚鼠杂交，产生的F₁中发现了一只黄色豚鼠，经检测，其9号染色体及基因组成如图3所示，出现这种现象的原因是_________。
（4）豚鼠的粗毛与细毛分别由位于4号常染色体染色体上的A与a控制，用染色体及基因组成如图4所示的雌雄豚鼠杂交，子代中黄色粗毛豚鼠所占比例为__________，白色细毛豚鼠所占比例为________。

玉米非糯性基因(A)对糯性基因（a）是显性，植株紫色基因对植株绿色玉米非糯性基因（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。玉米非糯性籽粒及花粉遇碘液变蓝色，糯性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代所有花粉，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）当用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代植株的自交，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。

某观赏植物花色有红、白两种类型，由两对等位基因控制（分别用A、a，B、b表示）。现有甲、乙两个白花品系，分别与一纯合的红花品系丙进行杂交，结果如下表，请据此回答问题。

杂交组合	组合1	组合2
P	甲×丙	乙×丙
F1类型及比例	全是红花	全是红花
F2类型及比例	红花:白花=9:7	红花:白花=3:1

（1）两白花亲本的基因型为：甲____________，乙________________。
（2）杂交组合1的F₂中，白花的基因型有________种；若对F₁测交，子代的表现型和比例是___________。杂交组合2的F₂中，能稳定遗传的类型所占比例是__________。
（3）补充完成下图模型，以说明基因是如何控制上述性状的。

（4）利用现有的品种，如欲得到更多样的花色类型，最合适的育种方法是____________，其主要优点是____________________。
（5）花瓣细胞中表现花色的色素一般储存于_____________结构中。细胞中的不同色素可以用______________方法分离观察。

I．玉米籽粒黄色和白色是一对相对性状，发现黄色基因T与白色基因t是位于9号染色体上的一对等位基因，已知无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有基因型为Tt的黄色籽粒植株A，其细胞中9号染色体如下图所示。

（1）为了确定植株A的T基因位于正常染色体还是异常染色体上，让其进行自交产生F₁。如果F₁表现型及比例为            ，则说明T基因位于异常染色体上。
（2）以植株A为父本，正常的白色籽粒植株为母本杂交产生的F₁中，发现了一株黄色籽粒植株B，其染色体及基因组成如上右图所示。该植株的出现可能是由于亲本中的         本减数分裂过程中         未分离造成的。
II．下图是一个尿黑酸症（D对d显性）家族系谱图，请回答：

（3）该致病基因在      染色体上       遗传，Ⅲ₁₁的基因型是       ，如果Ⅱ₄已经怀孕，为了判断胎儿是否患病，可采取的有效手段是           （遗传咨询、B超检查、基因检测）。

单倍体育种能明显缩短育种年限，在育种过程中用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使植物细胞内的染色体加倍，那么，用一定时间的低温(4℃)处理萌发的种子或幼苗，是否也能诱导细胞内染色体数目加倍呢？请就低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素作用相同的问题进行实验探究。
材料用具：A小麦的高秆(显性)抗锈病(显性)纯种、B小麦的矮秆不抗锈病纯种、小烧杯或培养皿若干、清水、冰箱、2%的秋水仙素、龙胆紫、显微镜。
(1)针对上面的问题作出假设：低温同秋水仙素一样可以诱导细胞内染色体数目的加倍。提出此假设的依据是____________________________。
(2)请根据你的假设写出设计方案步骤：
步骤①P：高抗×矮不抗→F₁高抗→花药离体培养→单倍体植株。
②a.___________________________________________________________________；
b．将三组生长状况相同的单倍体植株分别放入三个培养皿中，其中1号放在室温下，2号______________，3号______________，培养时间相同。
③制成装片在显微镜下观察。
(3)实验结果预测与结论：_________________________________________。

研究发现，多数抗旱作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞中却很难找到。
(1)在抗旱性农作物的叶肉细胞中找不到与抗旱有关代谢产物的根本原因是____________。
(2)现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r(不抗旱)。R、r基因转录链上部分核苷酸序列为：r：…ATAAGCATGACATTA…  R：…ATAAGCAAGACATTA…
①请写出R基因转录成的RNA链上的核苷酸序列：…________________…。这一片段编码的肽链中对应的氨基酸数目是_____个。
②已知旱敏型rr植株的某一细胞基因型变成了Rr，则此变化是由基因中________________所导致的；若该细胞是一卵原细胞，则其分裂产生的卵细胞基因型是R的概率是________。
(3)现已制备足够多的R探针和r探针，通过探针来检测某植物相关的基因型。

①若已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总DNA，________(填“能”或“不能”)以DNA为模板直接扩增抗旱基因。
②细胞中R或r基因的解旋发生在________________过程中。
③DNA杂交发生在________________两者之间。
④若被检植物发生A现象，不发生C现象，则被检植物的基因型为________。
(4)为培育能稳定遗传、具抗旱性和多颗粒产量的农作物，科研人员按以下两种流程图进行育种。(已知抗旱性和多颗粒是显性，两对性状各由一对等位基因控制)
A.纯合不抗旱多粒×纯合抗旱少粒→F₁→F₁自交→F₂人工选择(汰劣留良)→自交→F₃→人工选择→自交……→性状稳定的优良品种
B.纯合不抗旱多粒×纯合抗旱少粒→F₁→F₁花药离体培养得到许多单倍体幼苗→人工诱导染色体数目加倍→若干植株→F₁人工选择→性状稳定的新品种
①杂交育种利用的变异原理是________________。
②A流程图中的“筛选和自交”环节从F₂开始，这是因为F₂才出现符合要求的____________，具体操作是将F₂的种子种植在________环境中，经多年筛选才能获得理想品种。
③B流程图与A流程图相比，B流程图育种的突出优点是_____________________。花粉细胞能发育成单倍体植株，表现出全能性，原因是细胞内有__________________。

有机物X具有毒性，可诱发染色体断裂。现提供下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。
（1）材料用具：新鲜的肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素（刺激淋巴细胞分裂）；显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管；吉姆萨染液（使染色体着色），有机物X溶液等。
（2）实验过程：
①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。
②利用甲、乙、丙、丁4组装置，按下表步骤操作（“√”表示已完成的步骤）。

	甲	乙	丙	丁
步骤一：加人肝脏培养液	√	√	√	√
步骤二：加入有机物X溶液	√		√
步骤三：放置肝脏小块	√

上表中还需进行的操作是              。
③培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。
④一段时间后取4组淋巴细胞分别进行         ，并制成装片，在显微镜下选择          期的细胞观察            ，并对比分析。
（3）预期结果与结论：
若             ，则说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。

马铃薯(2n=48)是一种重要的经济作物，但病毒的侵染会导致其产量大幅下降，培育抗病毒的马铃薯新品种是提高产量的有效方法。病毒复制酶基因(T)通常整合到受体细胞的9号染色体上，转基因抗病毒马铃薯植株基因型可表示为Tt。已知无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有基因型为Tt的马铃薯植株A，其细胞中9号染色体组成情况如下图1。限制酶Swa l识别的碱基序列和酶切位点为 ATT↓AAAT。诸同答下列问题：

(1)上述抗病毒植株A的变异类型有   。植株A自交产生F₁，F₁为不抗病毒：抗病毒=1：1，则说明T基因位于   染色体上。
(2)以植株A为母本，以正常的不抗病毒植株为父本进行杂交产生的F₁中，发现了一株抗病毒植株B，其染色体及基因组成如图2。分析该植株出现的原因可能有   。若以上述过程得到的植株B在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机的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，那么以植株B为父本进行测交，后代的表现型及比例   ，其中得到的染色体数目异常植株占   。
(3)若图3中虚线方框内的碱基对被C—G碱基对替换，那么基因T就突变为基因t(不能控制合成正常的病毒复制酶)。从抗病毒植株B(图2所示)中分离出图3及其对应的DNA片段，用限制酶Swa I完全切割，产物中共有   种不同长度的DNA片段。

(4)若从上述抗病毒马铃薯植株B自交所得某F₁细胞中分离出其中所含的各种T(或t)基因有关区域，经限制酶Swa l完全切割后，共出现330、777、877和1654对碱基的四种片段，那么该植株的基因型有多种可能性，其共同特点是   。

某二倍体植物宽叶(M)对窄叶(m)为显性，高茎(H)对矮茎(h)为显性，红花(R)对白花(r)为显性。基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上。

(1)基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如图，起始密码子均为AUG。若基因M的b链中箭头所指碱基C突变为A，其对应的密码子将由____                变为     。止常情况下，基
因R在细胞中最多有________个，其转录时的模板位于____           （填“a”或“b”）链中。
(2)用基因型为MMHH和mmhh的植株为亲本杂交获得F1，F1自交获得F2，F2中白交性状不分离植株所占的比例为____    ；用隐性亲本与F2中宽叶高茎植株测交，后代中宽叶高茎与窄叶矮茎植株的比
例为____。
(3)现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，
其他同源染色体数目及结构正常。现只有缺失一条2号染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，
确定该突变体的基因组成是哪一种。（注：各型配子活力相同：控制某一性状的基因都缺失时．幼胚死亡

实验步骤：①____                     ：
②观察、统计后代表现型及比例。
结果预测：I．若____             ，则为图甲所示的基因组成；
II．若____                   ，则为图乙所示的基因组成；
III．若____                              ，则为图丙所示的基因组成。

下图表示利用某二倍体农作物①、②两个品种培育④、⑤、⑥三个新品种的过程，Ⅰ—— Ⅴ表示育种过程，两对基因独立遗传，分析回答：

（1）由图中 Ⅰ→Ⅱ获得④称为            育种，其育种原理是                ，其中过程Ⅰ是          ，过程Ⅱ是          
（2）由图中Ⅰ→Ⅲ→Ⅳ 获得④过程称为             育种。