高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制,将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上。家蚕是二倍体生物,含56条染色体,ZZ为雄性,ZW为雌性。请回答下列问题:
(1)研究家蚕的基因组,应研究    条染色体上的基因。正常情况下,雌蚕减数分裂过程中产生的次级卵母细胞中含有W染色体的数量是    条。
(2)下图为科学家培育出“限性斑纹雌蚕”过程图。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    。

(3)在家蚕的一对常染色体上有控制蚕茧颜色的黄色基因(Y)与白色基因(y);在另一对常染色体上有I、i基因,当基因I存在时会抑制黄色基因Y的作用,从而使蚕茧变为白色,而i基因不会抑制黄色基因Y的作用。若基因型为IiYy、iiyy的两个个体交配,产生了足够多的子代,子代的表现型及其比例为        。
(4)家蚕中D、d基因位于Z染色体上,d是隐性致死基因(导致相应基因型的受精卵不能发育,但Z^d的配子有活性)。能否选择出相应基因型的雌雄蚕杂交,使后代只有雄性?    ,请根据亲代和子代基因型说明理由:    。

人类中存在一种染色体变异，如图甲I₂的一条异常染色体是由一条l3号和一条21号染色体相互连接形成的(如图乙，细胞内基因结构和种类未变化，因此表现型正常)，其减数分裂时异常染色体的联会如图丙，配对的三条染色体中，任意两条染色体分离时，第三条染色体随机移向细胞一极。

(1)若不考虑其他染色体，在减数分裂时，图甲I₂理论上产生的精子类型有    种，该夫妇生出正常染色体组成的孩子的概率为   ，表现型正常的孩子的概率为   。
(2)参照Ⅱ₄个体的染色体组成情况，在图中画出Ⅱ₃号个体的染色体组成      。

下图为水稻的几种不同育种方法示意图，据图回答下列问题：

(1)B过程常用的方法是________，用到秋水仙素的过程有________(用图中字母表示)。
(2)打破物种界限的育种方法是________(用图中的字母表示)，该方法所运用的原理是________________________________________________________________________。
(3)假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因控制的，最简单的育种方法是________；如果都是由显性基因控制的，为缩短育种时间常采用的方法是________。(用图中的字母表示)
(4)现有三个水稻品种，①的基因型为aaBBDD，②的基因型为AAbbDD，③的基因型为AABBdd，三对等位基因分别位于三对同源染色体上。现运用杂交育种方法，利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株：________________________________(用文字简要描述获得过程即可)。

白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本，甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗。请回答问题：
（1）白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在     隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过       的方式产生后代。雌蕊离体培养获得“白菜-甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础的植物细胞具有              。
（2）为观察“白菜—甘蓝”染色体的数目和形态，通常取幼苗的      做临时装片，用          染料染色。观察、计数染色体的最佳时期是          。
（3）二倍体“白菜—甘蓝”的染色体数为       。这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中       。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜-甘蓝”这种变异属于                。

研究发现，水稻的大穗(D)对小穗(d)为显性，不抗病(T)对抗病(t)为显性，两对性状独立遗传。如图表示利用大穗不抗病和小穗抗病的两种水稻品种进行的育种实验过程，请分析回答：

(1)F₁自交后代中能稳定遗传的大穗抗病植株的基因型及比例分别是________、________。
(2)F₁与某个体杂交，得到的后代的表现型及比例为大穗不抗病∶大穗抗病∶小穗不抗病∶小穗抗病＝3∶3∶1∶1，那么该个体的表现型和基因型分别是________、________。
若让该个体连续自交2代，则后代中纯合子占________。
(3)对F₁的花药进行离体培养，形成的幼苗的基因型是________，花药离体培养形成的幼苗还需要用________处理才能获得可育的植株，用这种方法培育出的大穗抗病植株自交的后代中能稳定遗传的个体占________。
(4)若要改变上述小麦亲本原有的遗传信息，则应该采用的常规育种方法是________________________________________________________________________。

当环境中存在一定浓度的某些致突变物时，会导致染色体断裂，不含着丝粒的断裂片段在有丝分裂时不能进入子细胞核中，而是在细胞溶胶中形成椭圆形异常结构，称为微核，微核与主核有相同染色效果，但体积较小（如图所示）。某研究所在蝴蝶兰培育的过程中使用了磷胺杀虫剂，发现磷胺的污染可能导致细胞中出现微核，研究人员以蝴蝶兰根尖细胞为实验材料，通过观测统计出微核率和微核细胞率的大小，来探究磷胺对染色体的影响。
材料和用具：蝴蝶兰幼苗、蒸馏水、0．1 g·L^－1、1g·L^－1、10g·L^－1的磷胺溶液、显微镜及制作临时装片所需的试剂。
（1）本实验的实验原理是：        。
（2）方法步骤：①将蝴蝶兰幼苗随机均分为4组，并编号ABCD。
②分别浸泡在等体积的磷胺浓度为0、0．1 g·L^－1，1g·L^－1，10g·L^－1溶液中，其它条件相同且适宜。
③一段时间后，取出蝴蝶兰幼苗，然后用蒸馏水冲洗，并移至蒸馏水中再培养一段时间（约4个细胞周期），
④制作根尖临时装片：写出制作根尖临时装片的主要步骤和所用试剂。
⑤用显微镜观察临时装片。为了减少实验误差，保证实验结果的准确性，应该观察，记录总细胞数、微核细胞数、微核数，并统计出微核细胞率和微核率。
（3）若下图为研究小组在探究过程中某一个实验方案的实验结果，则符合该实验结果的假设是：

（4）若一直在清水中培养的根尖细胞中也偶尔出现微核，其原因是        。

请回答下列有关遗传问题：
(1)研究发现，某果蝇中，与正常酶1比较，失去活性的酶1氨基酸序列有两个突变位点，如下图：

注：字母代表氨基酸，数字表示氨基酸位置，箭头表示突变的位点
据图推测，酶1氨基酸序列a、b两处的突变都是控制酶1合成的基因发生突变的结果，其中a处是发生碱基对的           导致的，b处是发生碱基对的             导致的。进一步研究发现，失活酶1的相对分子质量明显小于正常酶1，出现此现象的原因可能是基因突变导致翻译过程                     。
(2)果蝇的眼色遗传中，要产生色素必须含有位于常染色体上的基因 A，且位于X染色体上的基因B和b分别会使眼色呈紫色和红色(紫色对红色为显性)。果蝇不能产生色素时眼色为白色。现将纯合白眼雄果蝇和纯合红眼雌果蝇杂交，后代中有紫色个体。请回答下列问题：
①F₁中雌果蝇的基因型为______   __ ，F₁中雄果蝇的表现型为________。让F₁ 雌雄个体相互交配得到F₂，F₂中紫眼∶红眼∶ 白眼比例为________    。F₂代中红眼个体的基因型有        种。
②请设计合理的实验方案，从亲本或 F₁中选用个体以探究 F₂中白眼雌蝇的基因型：
第一步：让白眼雌蝇与基因型为________     的雄蝇交配；第二步：观察并统计后代的表现型。预期结果和结论之一是如果子代_______                           ，则F₂中白眼雌蝇的基因 型为aaX^BX^b；
(3)玉米籽粒黄色基因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Ttt的黄色籽粒植株B,其细胞中9号染色体如图二。

若植株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为     ______      _     ,其中得到的染色体异常植株占的比例为：____   ___。

无子西瓜是由二倍体(2n=22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：
(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的______上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有______条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有______条染色体的合子。
(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的      分裂。
(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用      的方法。

现有两纯种小麦，一纯种小麦性状是高秆（D），抗锈病（T）；另一纯种小麦的性状是矮秆(d)，易染锈病(t)（两对基因独立遗传）。育种专家提出了如图I、II两种育种方法以获得小麦新品种，问：

（1）要缩短育种年限，应选择的方法是        ，该方法称         ，依据的变异原理是          。
（2）图中①和④的基因组成分别为                 ；
（3）（二）过程中，D和d的分离发生在                （时期），
（三）过程采用的操作称为           ，获得的植株往往表现为             等特点。
（四）过程所作的的处理是                   ；使用的药剂的作用是             。
（4）方法II一般从F₁经（五）过程后开始选种，这是因为                    。
（五）过程产生的抗倒伏抗锈病植株中的纯合体占         ，让F₁按该方法经（五）（六）过程连续进行2代，则⑥中符合生产要求的能稳定遗传的个体占        。
（5）如将方法I中获得的③⑤植株杂交，再让所得到的后代自交，则后代基因型及比例为             。

（9 分）以酒待客是我国的传统习俗，有些人喝了一点点酒就脸红，我们称为“红脸人”，因缺乏分解酒精的酶，酒量小；有人喝了很多酒，脸色却没有多少改变，我们称为“白脸人”。乙醇进入人体后的代谢途径如下，请回答：

（1）有的“红脸人”两种酶都没有，其基因型是_________________；有的“红脸人”体内只有 ADH，饮酒后血液中乙醛含量相对较高，毛细胞血管扩张而引起脸红。此时面部皮肤的散热将会增加，由此说明基因可通过控制_______________，进而控制生物的性状。
（2）若某正常乙醛脱氢酶基因在解旋后，其中一条母链上的G会被A所替代，而另一条链正常，则该基因连续复制2次后，可得到___________个突变型乙醛脱氢酶基因。
（3）对某地区调查统计发现人群中缺少 ADH 的概率为 81%，有一对夫妻体内都含有 ADH，但妻子的父亲体内缺少 ADH，这对夫妻生下一个不能合成 ADH 孩子的概率为____________________。
（4）经常酗酒的夫妇生下21三体综合征患儿的概率将增大。若21号染色体上具有一对等位基因 D 和 d，某 21 三体综合征患儿的基因型为 Ddd，其父亲基因型为DD，母亲基因型为Dd，则该患儿形成与双亲中的________________有关，因为其在形成生殖细胞过程中________________分裂异常。为了有效预防21三体综合征的发生，可采取的主要措施有_______________、_____________(至少 2 点)。

金鱼是观赏价值很高的鱼类，利用体积较大的卵细胞培育二倍体金鱼是目前育种的重要技术，其关键步骤包括：①精子染色体的失活处理(失活后的精子可激活卵母细胞完成减数分裂形成卵细胞)；②诱导卵细胞染色体二倍体化处理等。具体操作步骤如下图所示，请据图回答下列问题。

（1）经辐射处理可导致精子染色体断裂失活，这属于_______________变异。
（2）卵细胞的二倍体化有两种方法：用方法一获得的子代是纯合二倍体，导致染色体数目加倍的原因是______________；用方法二获得的子代通常是杂合二倍体，这是因为___________发生了交叉互换造成的。
（3）用上述方法繁殖鱼类并统计子代性别比例，可判断其性别决定机制。若子代性别为__________，则其性别决定为XY型；若子代性别为__________，则其性别决定为ZW型(WW或YY个体不能成活)。
（4）已知金鱼的正常眼(A)对龙眼(a)为显性，另一对同源染色体上的等位基因B、b将影响基因a的表达，当基因b纯合时，基因a不能表达。偶然发现一只具有观赏价值的龙眼雌鱼，若用卵细胞二倍体化的方法进行大量繁殖，子代出现了正常眼雌鱼，则该龙眼雌鱼的基因型为____________；若用基因型为AABB的雄鱼与子代的正常眼雌鱼杂交，子二代出现龙眼个体的概率为_________。
（5）研究发现，金鱼的双尾鳍（D）对单尾鳍（d）为显性，在一个自由交配的种群中，双尾鳍的个体占36%。现有一对双尾鳍金鱼杂交，它们产生单尾鳍后代的概率是_________。如果它们的子代中有15只单尾鳍金鱼，从理论上讲，这对金鱼所生子代个体总数约为_________。

已知蜜蜂中的蜂王和工蜂都是二倍体(2n＝32)，根据下图回答：

(1)雄蜂是由卵细胞直接发育而来，体细胞中含有　　　　条染色体，属于　　　倍体。
(2)受精卵发育成蜂王的过程中，有丝分裂后期的细胞中含有　　　条染色体；

(18分)棉纤维白色(B)和红色(b)是一对相对性状，深红棉(棉纤维深红色)基因型为Ⅰ^bⅠ^b，其单倍体植株为粉红棉(棉纤维粉红色)，深受消费者青睐，但产量低。科学家对深红棉作了如图甲(Ⅰ为染色体)所示过程的技术处理，得到了基因型为Ⅰ^bⅠ^-的粉红棉新品种(Ⅰ^b表示有b基因，Ⅰ^-表示没有b基因，它们之间不是显隐性关系)，解决了单倍体植株产量低的难题。

⑴图甲中培育新品种的原理是      。新品种的种子不能大面积推广，理由是其自交后代会发生性状分离，并产生一个新品种白色棉，其基因型是      。欲得到大量推广的粉色棉种子，请利用上述新品种白色棉设计一个最简单的育种方法，用遗传图解表示。
      
⑵基因A、a位于Ⅱ号染色体上，分别控制抗旱与不抗旱性状，则基因型为AaⅠ^bⅠ^-的新品种自交产生的种子中，理论上抗旱粉红棉占总数的           。
⑶图乙表示彩棉细胞中与色素有关的基因a表达的过程，产物是b，据图分析，图中X蛋白最有可能是             ，图中Ⅱ在Ⅰ上的移动方向是    （填“向左”或“向右”），少量Ⅰ就可以合成大量的物质b，原因是                 。
⑷若图中的物质b中有一段氨基酸序列为“一丝氨酸一谷氨酸一”，携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的能与遗传密码配对的碱基分别为AGA、CUU，则基因b中供转录用的模板链碱基序列为                    。

雄家蚕的性染色体为ZZ，雌家蚕为ZW。由于雄蚕吐丝多，丝的质量好，更受蚕农们青睐。但在幼蚕阶段，雌雄不易区分。科学家采用下面两种不同的方法解决了这个问题，请根据相关内容回答：
（1）方法一：研究发现，幼蚕体色中有斑纹和无斑纹这一对性状分别由II号染色体上的A和a基因控制。科学家采用下图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决上述问题。

①图中变异家蚕的染色体的结构变异类型属于      。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       。
②在生产中，可利用上述“限性斑纹雌蚕”与表现型为       的雄蚕杂交，培育出根据体色就可能辨别性别的后代。
（2）方法二：蚕农们发现，雄蚕不仅产丝多，且天然绿色蚕丝销路好。研究表明，结天然绿色茧这一对性状分别由常染色体上G和g基因控制，幼蚕体色中正常和油质透明这一对性状分别由Z染色体上T和t基因控制。
①欲利用幼蚕体色油质透明区别的特点，从F₁中选择结天然绿色的雄蚕用于生产。现提供基因型为GGZ^TW的亲代雌蚕，则符合要求的亲代雄蚕基因型可有ggZ^tZ^t、    、    。
②现有另一杂交组合：ggZ^TZ^T×GGZ^tW→F₁，F₁雌雄交配后获得F₂，则F₂中幼蚕体色油质透明且结天然绿色茧的雌性个体所占比例为       。

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，为培育出优良品种AAbb；可采用的方法如图所示。请根据图回答问题。

(1)由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方式称为           ，其原理是此过程中会出现         。应用此育种方式一般从F₂才能开始选育AAbb个体，是因为                .
(2)若经过过程②产生的子代总数为1552株，则其中基因型为AAbb的植株在理论上有   株。基因型为Aabb的植株经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是            。
(3)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的优势是                    。
(4)过程⑦的育种方式是                        。