高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

李振声院士获得了2006年度国家最高科技奖，其主要成就是实现了小麦同偃麦草的远源杂交，培育出了多个小偃麦品种。请回答下列有关小麦遗传育种的问题：
（1）普通小麦中有高秆抗病（TTRR）和矮秆易感病（ttrr）两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：
A组                    B组                  C组
P   高秆抗病×矮秆易感病   高秆抗病×矮秆易感病     高秆抗病
↓                     ↓                  ↓γ射线
F₁       高秆抗病               高秆抗病             矮秆抗病Ⅲ
↓                     ↓花药离体培养
F₂      矮秆抗病Ⅰ             矮秆抗病Ⅱ
请分析回答：
①A组由F₁获得F₂的方法是          ，F₂矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占    。通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是           ，获得矮秆抗病植株中能稳定遗传的占    。
②Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中能产生不育配子的是       类。A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是    组。
（2）如果决定小偃麦抗寒与不抗寒的一对基因在叶绿体DNA上，若以抗寒晚熟与不抗寒早熟的纯合亲本杂交，要得到抗寒早熟个体，需用表现型为         的个体作为母本，该纯合的抗寒早熟个体最早出现在        代。
（3）李振声将普通小麦（N₁N₁N₂N₂N₃N₃）和长穗偃麦草（N₄N₄）进行体细胞杂交培育成八倍体小偃麦（N₁N₁N₂N₂N₃N₃N₄N₄）。试简要画出培育过程的流程图：

回答下列关于生物变异的问题：
（1）2013年8月18日，中国“神舟十号”飞船搭载的“大红袍1号”和“正山小种1号”等茶种顺利移交给武夷山茶叶育种基地的科研人员，进入了基地的培育与筛种阶段。这是利用太空条件使相关茶种发生了             （填变异类型），进而选育出品优或量高的新品种。但实际培育过程中，会出现处理过的种子有的出苗后不久就死亡，绝大多数的产量和品质下降等情况，这说明                        。在其中也发现了极少数的个体品质好、产量高，这说明变异是            。
（2）如图甲表示镰刀型细胞贫血症的发病机理，该病      （填“能”或“不能”）通过光学显微镜直接观察到，转运缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基应该是          。

（3）某动物的基因型为AABb，该动物体的一个体细胞有丝分裂过程中一条染色体上的基因如图乙所示，则两条姐妹染色单体上的基因不同的原因是                        。

某二倍体植物的花色受独立遗传的三对基因（用Dd、Ii、Rr表示）控制。研究发现，体细胞中r基因数多于R时，R基因的表达减弱而形成粉红花突变体。基因控制花色色素合成的途径、粉红花突变体体细胞中基因与染色体的组成（其它基因数量与染色体均正常）如图所示。

（1）正常情况下，甲图中红花植株的基因型有___________种。某正常红花植株自交后代出现了两种表现型，子代中表现型的比例为______________。
（2）对R与r基因的mRNA进行研究，发现其末端序列存在差异，如图所示。二者编码的氨基酸在数量上相差__________个（起始密码子位置相同，UAA、UAG与UGA为终止密码子）
（3）基因型为iiDdRr的花芽中，出现基因型为iiDdr的一部分细胞，其发育形成的花呈_______色，该变异是细胞分裂过程中出现_________的结果。
（4）今有已知基因组成的纯种正常植株若干，请利用上述材料设计一个最简便的杂交实验，以确定iiDdRrr植株属于图乙中的哪一种突变体（假设实验过程中不存在突变与染色体互换，各型配子活力相同。突变体②减数分裂时，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。）。
实验步骤：让该突变体与基因型为iiDDrr的植株杂交，观察并统计子代的表现型与比例。结果预测：I若子代中________，则其为突变体①；II若子代中_________，则其为突变体②；III若子代中_________，则其为突变体③。

碗豆高茎(D)和矮茎(d)的基因，圆粒(R)和皱粒(r)的基因位于不同对染色体上。现有高茎圆粒和矮茎皱粒两个纯合豌豆品种，欲培育出高茎皱粒豌豆新品种。请将以下简单的计划补充完整并进行相关的分析。
Ⅰ.育种计划
(1)第一年：①将上述两品种的豌豆种子分别种植在不同地块上，获得亲本植株。
②若以高茎圆粒豌豆为母本，则需在_______以前对母本进行人工去雄和套袋操作。
③在适宜时期取矮茎皱粒豌豆的花粉对母本进行人工授粉。
④收获F₁种子。
(2)第二年：①种植F₁种子，获得F₁植株。任其自交，获得F₂种子。
②选出F₂种子中的________，这样的种子约占F₂种子总数的________。
(3)第三年：①种植第二年选出的F₂种子，获得F₂植株。
②只保留F₂植株中的________，这样的植株约占本年植株总数的________。
③任其自交，产生F₃种子单独收获，分别种植在不同地块上，获得多份F₃种子。
(4)第四年：将多份F₃种子分别种植在不同地块上，获得F₃植株；从____________________获得所需纯种。
Ⅱ.相关分析
(1)杂交育种所依据的主要遗传学原理是________。
(2)在此育种计划中，F₂种子将出现________种基因型，F₃种子将出现________种基因型。
(3)利用上述亲本，若想快速培育，可采用            的方法，其原理是       。

下图简示小麦育种方法和过程。请回答下列问题：

（1）E→F→G途径的育种方法是___________，其中F过程是___________，G过程常用的方法是______________________。
（2）图中能产生新基因的育种途径是___________（填字母）。
（3）要使小麦获得燕麦抗锈病的性状，应该选择图中___________（填字母）所示的技术手段最合理。该育种方法是___________，其原理是___________。

有两组纯种小麦品种，一个是高秆抗锈病（DDTT），一个是矮秆不抗锈病（DDtt）。现将这两个品种进行下列三组实验：

假如以上三组实验都是矮秆抗锈病出现，分析以下问题：
(1)A组所得矮抗类型的基因型是__________________和_____________；B组所得矮抗类型的基因型是________________。
(2)C组获得矮抗是由于发生了基因突变。但一般说来，这种情况不容易发生，因为
______________________________________。
(3)A组F₂中的矮抗类型不能直接用作大田栽种，原因是___________________________。
(4)B组获得的矮抗类型也不能直接利用，原因是__________________________________，但通过________________处理，可以直接产生理想的矮抗品种，其基因型是_______________。

右图表示五种不同的育种方法示意图，请根据图回答下面的问题：   
 
(1)图中A、D方向所示的途径表示      育种方式，其中从F₁到F₂再到F_n连续多代自交的目的是为了提高            的含量，且从F₂开始逐代进行人工选择是为了淘汰       ；A→B→C的途径表示         育种方式。比较两种育种方式，后者的优越性主要表现在      。
(2)B常用的方法                  。
(3)E方法所运用的原理是             。
(4)C、F过程中最常采用的药剂是        。
(5)由G→J的过程中涉及到的生物工程技术有：植物组织培养和__________      _。

克氏综合征是一种性染色体数目异常的疾病，现有一对表现型正常的夫妇生了一个患克氏综合征并伴有红绿色盲的男孩，该男孩的染色体组成为44+XXY。请回答：
（1）画出该家庭的系谱图并注明每个成员的基因类型（色盲等位基因以B和b表示）。
（2）导致上述男孩患克氏综合征的原因是：他的____（填“父亲”或“母亲”）的生殖细胞在进行____分裂形成配子时发生了染色体不分离。
（3）假设上述夫妇的染色体不分离只是发生在体细胞中，
①他们的孩子中____(填“会”或“不会”)出现克氏综合征患者。
②他们的孩子中患色盲的可能性是____。

某雌雄同株的二倍体植物宽叶(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)植物出现窄叶是宽叶基因突变导致的，M基因突变前的部分序列(含起始密码信息)如图所示(注：起始密码子为AUG)。

图中所示的M基因片段在转录时，________链作为模板链；转录时________酶与DNA分子的       结合；正常情况下基因M在细胞中最多有________个。
(2)现有一个宽叶红花变异个体，基因型为MR，请你用竖线(|)表示相关染色体，用点(·)表示相关基因位置，该植株的体细胞中的基因M、R与染色体关系示意图为________(写出一种情况)，该变异属于可遗传变异中的____________。该植株与基因型为mmrr的个体杂交获得F₁，请用遗传图解表示该过程。(说明：①各种配子的活力相同；②不要求写出配子；③只要求写出一种情况。)
(3)用某植株(MmHh)的花药进行离体培养，用秋水仙素处理________(填“幼苗”“休眠的种子”“萌发的种子”或“幼苗或萌发的种子”)，使染色体数目加倍，形成可育纯合子。

下图所示为两种西瓜的培育过程，A——L分别代表不同的时期，请回答下列问题

（1）培育无子西瓜的育种方法为                ，依据的遗传学是            。A时期需要用           （试剂）处理使染色体加倍，其作用是              。图示还有某一时期也要用到和A相同的处理方法，该时期是             。
（2）K时期采用           方法获得到单倍体植株，KL育种方法最大的优点是                    。
（3）图示A——L各时期中发生基因重组的时期为                     。
（4）三倍体无子西瓜为什么没有种子？                              。

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。

（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             。若基因型为IiYy的两个个体交配，子代出现结白色茧的概率是____________。
（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）。是否能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情况说明理由                 。

下图为一果蝇体细胞的染色体图。红眼（T）对白眼（t）为显性，位于X染色体上；长翅（B）对残翅（b）为显性，位于常染色体上。请据图回答问题：

（1）该果蝇为___________（雌，雄）性果蝇。
（2）该果蝇有常染色体___________条，属于___________倍体生物。
（3）该果蝇的一个性母细胞经减数分裂可形成___________种具有生理功能的配子。
（4）图中A、a与B、b两对等位基因的遗传，遵循基因的___________定律。T与t在遗传中不仅遵循基因分离定律，还属于___________遗传。该红眼长翅果蝇的基因型是___________。

如图所示，科研小组用⁶⁰Co照射棉花种子，分别获得棕色（纤维颜色）和低酚（棉酚含量）两个新性状的品种。已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。回答下列问题：

（1）两个新性状中，棕色是__________，低酚是__________性状。诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是__________；白色、高酚的棉花植株基因型是_________。
（2）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为尽快获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变Ⅰ代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从后代__________（出现/不出现）性状分离的区域中得到纯合棕色、高酚植株；再将该纯合体与图中表现型为_________的植株杂交后，取其子代花粉进行_______________成幼苗后，用____________处理可获得纯合的抗虫高产棉花新品种。

（每空2分，共１２分）
番茄是二倍体植物(染色体2N＝24)。有一种三体，其6号染色体的同源染色体有三条(比正常的番茄多了一条6号染色体)。三体在减数分裂联会时，形成一个二价体和一个单价体；3条同源染色体中的任意2条随意配对联会，另1条同源染色体不能配对，减数第一次分裂的后期，组成二价体的同源染色体正常分离，组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他如5号染色体正常配对、分离(如图所示)。

(1)在方框中绘出三体番茄减数第一次分裂后期图解。(只要画出5、6号染色体就可以，并用“5、6号”字样标明相应的染色体)

(2)设三体番茄的基因型为AABBb，则花粉的基因型及其比例是________________。则根尖分生区连续分裂两次所得到的子细胞的基因型为________。
(3)从变异的角度分析，三体形成的原因是_____________________________________。
(4)以马铃薯叶型(dd)的二倍体番茄为父本，以正常叶型(DDD)的三体番茄为母本(纯合体)进行杂交。试回答下列问题：
①假设D(或d)基因不在第6号染色体上，使F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交，杂交子代叶型的表现型及比例为________。
②假设D(或d)基因在第6号染色体上，使F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交，杂交子代叶型的表现型及比例为________。

分析回答有关玉米遗传变异的问题:
（1）为研究玉米早熟和晚熟（由E、e、F、f两对基因控制）的遗传规律，进行了以下实验：
实验1：早熟×晚熟→F₁表现为早熟F₂表现为15早熟：1晚熟；
实验2：早熟×晚熟→F₁表现为早熟F₂表现为3早熟：1晚熟；
实验结果表明：控制早熟、晚熟的两对等位基因位于_______对同源染色体上，实验1中F₂早熟品种的基因型有________种；实验2中亲本早熟品种的基因型为________。
（2）玉米籽粒的黄色和白色分别由位于9号染色体上的等位基因T和t控制。
            
①为了确定图甲植株A（杂合子）中的T基因位于正常染色体还是异常染色体上，最简单的方法是让其________产生后代（无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用）。若后代表现型及其比例为________，则说明T基因位于异常染色体上。
②已知黄色基因T纯合时致死，则随机交配的玉米群体中，T基因的频率会逐代_______；9号染色体上还有另一纯合致死基因B，其基因与染色体的关系如图乙，若图中所示的玉米品系自由交配（不考虑交叉互换），其子代中杂合子的概率是________；利用图乙所示的玉米来检测某白色玉米的9号染色体上是否出现了决定新性状的隐性突变基因，做了图丙的实验（不考虑交叉互换及其他的基因突变）：
若F₂代的表现型及其比例为________，则说明待检测玉米的9号染色体上没有出现决定新性状的隐性突变基因；
若F₂代的表现型及其比例为________，则说明待检测玉米的9号染色体上出现了决定新性状的隐性突变基因。