高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

(16分)AS综合征是一种由于患儿脑细胞中UBE3A蛋白含量缺乏导致的神经系统发育性疾病。UBE3A蛋白由位于15号染色体上的UBE3A基因控制合成，该基因在人脑细胞中的表达与其来源有关：来自母方的UBE3A基因可正常表达，来自父方的UBE3A基因由于邻近的SNRPN基因产生的反义RNA干扰而无法表达(如右下图所示)。请分析回答以下问题：

（1）UBE3A蛋白是泛素－蛋白酶体的核心组分之一，后者可特异性“标记”P₅₃蛋白并使其降解。由此可知AS综合征患儿脑细胞中P₅₃蛋白积累量较       。检测P₅₃蛋白的方法是                 。细胞内蛋白质降解的另一途径是通过          (细胞器)来完成的。
（2）由于UBE3A基因和SNRPN基因                              ，所以它们的遗传关系不遵循自由组合定律。对绝大多数AS综合征患儿和正常人的UBE3A基因进行测序，相应部分碱基序列如右图所示。由此判断绝大多数AS综合征的致病机理是：来自     方的UBE3A基因发生             ，从而导致基因突变发生。

（3）研究表明，人体非神经组织中的来自母方或父方的UBE3A基因都可以正常表达，只有在神经组织中才会发生UBE3A基因被抑制的现象，说明该基因的表达具有          性。
（4）动物体细胞中某对同源染色体多出一条的个体称为“三体”。现产前诊断出一个15号染色体为“三体”的受精卵是由正常卵细胞与异常精子受精形成的，其UBE3A基因全部正常。该受精卵可随机丢失一条15号染色体而完成胚胎发育，则发育成AS综合征患者的几率是         (不考虑基因突变，请用分数表示)。
（5）丙种球蛋白缺乏症(XLA)是一种伴X染色体隐性遗传病，某家族中的XLA男性患者在未接受有效治疗的前提下，一部分幼年夭折，一部分能活到四、五十岁。请分析出现这种情况可能的两点原因：                                  。

下图所示为用农作物①和②两个品种分别培养出④⑤⑥⑦四个品种的过程。

（1）用①和②通过Ⅰ和Ⅱ过程培育出⑤的过程所依据的遗传学原理是_______。由③自交产生的后代中AAbb所占的比例为      。
（2）通过Ⅲ和Ⅴ培育出⑤的育种方法是_______。该方法培育出的个体都（是/不是）    纯合体。
（3）由③培育出的⑥是____倍体。该个体体细胞中的染色体组数目是      个。
（4）⑤通过Ⅵ过程培育出⑦的过程叫_________________________。
（5）③培育出④过程叫________________，Ⅴ过程需要用_________________处理。

油菜的株高由等位基因G和g决定，GG为高杆，Gg为中杆，gg为矮杆。B基因是另一种植物的高杆基因，B基因与G基因在油菜的株高上有相同的效果，并且株高与这两个基因的数量正相关。下图是培育转基因油菜的操作流程。请回答下列问题：

（1）可用含___________的培养基来筛选含有目的基因的油菜受体细胞。培育转基因油菜主要运用了转基因技术和___________技术。
（2）若将一个B基因连接到了矮杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，且B基因与g基因位于非同源染色体上，这样的转基因油菜表现为___________。写出该转基因油菜自交产生子一代的遗传图解（无目的基因表示为b）。
（3）若将一个B基因连接到了中杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，培育了甲～丁四种转基因油菜（如下图）。

①与甲的株高相同的是___________。四种转基因油菜分别自交，在不考虑交叉互换的前提下，子代有3种表现型的是___________。
②另有一种转基因油菜的自交子代也有3种表现型，请在下图中的染色体上标出B基因的位置___________

为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法。图中两对相对性状独立遗传，高蔓（A）、感病（B）是显性性状。据图分析回答：

（1）过程①表示的育种方式是_________，F1自交获得的F2中，高蔓抗病植株中纯合子占_______________。
（2）过程②表示的育种方式是_______________，可以取任一植株的适宜花药作培养材料，培养得到的单倍体基因型有______种；用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得的二倍体植株的基因型分别是_______。
（3）过程③表示的育种方式是__________，叶肉细胞培育成转基因植株的过程体现了细胞的__________性。
（4）过程④表示的育种方式是__________，该育种方法的优点是_______。

已知水稻抗病(R)对感病(r)为显性，有芒(B)对无芒(b)为显性，两对基因自由组合，体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。
（1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为     　　　  的植株。
（2）为获得上述植株，应采用基因型为     　　   和      　　     的两亲本进行杂交。
（3）在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株的花粉表现为            (可育或不育)，结实性为           （结实或不结实），体细胞染色体数为           。
（4）在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成植株，该植株的花粉表现为   (可育或不育)，结实性为            （结实或不结实），体细胞染色体数为      　 。
（5）自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的      　　    植株，因为自然加倍植株     　　     ，花药壁植株    　　      。

青虾细胞的染色体数目多而且形态较小，为确定其染色体数目，需要制备染色体标本。科研人员挑选若干组数量相等、活动力强、性成熟的同等条件下青虾，分别向腹肌注射0．1mL质量分数不等的秋水仙素，对照组注射等量的生理盐水；24 h后，取出心脏等6种器官组织，分别制成装片，通过观察和统计，得出结论。以下是该实验的部分结果，请据此回答问题。
结果一：不同器官组织中处于分裂期细胞的比例（%）。

结果二：不同质量分数的秋水仙素（抑制纺锤丝的出现）处理后，处于有丝分裂中期细胞的比例和染色体形态。

秋水仙素质量分数（×10^-3）	有丝分裂中期细胞（﹪）	染色体形态
0	1．0	正常
1	1．2	正常
2	1．5	正常
3	3．1	正常
4	11．2	正常
5	11．5	不正常
6	12．3	不正常

结果三：下图一是青虾的细胞分裂中部分染色体行为示意图，三个细胞均来自同一个体；图二是青虾某种细胞分裂过程中染色体数目变化的数学模型（部分时期）。

（1）上述6种器官组织中，观察细胞分裂的最佳材料是_________。
（2）注射秋水仙素的最佳质量分数是_______，依据是___________________。
（3）结果三图一中甲细胞的名称是________________。
（4）结果三图二数学模型中，bc段形成的原因是_____________________；图二模型可表示图一中________细胞所对应的细胞分裂方式中染色体数目变化规律。

优质彩棉是通过多次杂交获得的品种，其自交后代常出现色彩、纤维长短和粗细等性状遗传不稳定的问题。请分析回答：
 
(1)彩棉自交后代性状遗传不稳定的现象遗传学上称为_____________，欲解决此问题可通过______________
（育种方法）快速获得纯合子。
(2)右图是研究人员在诱导染色体数目加倍时的实验处理和结果，本探究实验的自变量是_______________，实验效果最好的实验处理是__________________。
(3)欲检测染色体数目已加倍的植株是否为纯合子，在实践中可采用的最简便方法是______________。
(4)经研究得知彩棉中的纤维粗细性状由A/a和B/b两对独立遗传的基因共同控制，当A基因存在时植株表现为粗纤维性状，但B基因存在时会抑制A基因的表达。基因型分别为AABB和aabb的两纯合细纤维彩棉植株杂交，理论上F₂ 代彩棉植株在纤维粗细性状上的表现型及比例为________________________，其中粗纤维植株中能稳定遗传的个体应占_______。这种育种方法的原理是________________。

小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖。控制小麦高杆的基因A和控制小麦矮杆的基因a是一对等位基因。控制小麦抗病的基因B和控制小麦感病的基因b是一对等位基因，两对基因位于两对同源染色体上。

(1)若要通过杂交育种的方法选育矮杆(aa)抗病(BB)的小麦新品种，所选择亲本的基因型是_____________________；确定表现型为矮杆抗病小麦是否为理想类型的最适台的方法是_____________________。
(2)某同学设计了培育小麦矮杆抗病新品种的另一种育种方法，过程如右图所示。其中的③表示_________________技术，乙植株中矮杆抗病个体占__________________。
(3)为探究DNA分子的半保留复制特点。某同学首先采用适当的方法使小麦根尖细胞染色体的DNA全部被³H胸腺嘧啶脱氧核苷标记，然后转移到不含³H胸腺嘧啶脱氧核苷的培养基培养，观察细胞中每条染色体的染色单体的标记情况。
①对根尖细胞的有丝分裂进行观察时，最佳选择是有丝分裂_____________期的细胞。
②转移培养基培养后，细胞第一次有丝分裂的标记特点是每条染色体的_________条染色单体被标记，细胞第二次有丝分裂的标记特点是每条染色体的__________条染色单体被标记。

(11分）果蝇是常用的遗传学实验材料，请分析并回答：
摩尔根利用果蝇群体中出现的一只白眼雄性果蝇，设计了如下表所示的一系列杂交实验。

⑴从实验一的结果分析，果蝇眼色的遗传符合孟德尔的             定律，但实验一F₂中眼色的性状表现与          相关联。
⑵摩尔根由此提出以下假设：控制白眼的基因是        （显/隐）性基因，且位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因。上表中哪一组实验结果对支持其假设起到关键作用         。
⑶实验证明摩尔根的假设是成立的。若用B、b分别表示控制红眼和白眼的基因，则实验一中F₂红眼雌果蝇的基因型是        ；欲检测实验一中F₁红眼雌性个体眼色的基因组成，所选用的另一亲本的基因型是          。
⑷果蝇的正常翅和缺刻翅是一对相对性状，观察缺刻翅果蝇的染色体，如图所示，果蝇翅形的变异属于             。

⑸上述果蝇遗传实验说明，基因与染色体的关系是          。

在玉米中，控制某种除草剂抗性（简称抗性，T）与除草剂敏感（简称非抗，t）、非糯性（G）与糯性（g）的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米（甲）为材料，经过EMS诱变处理获得抗性非糯性个体（乙）；甲的花粉经EMS诱变处理并培养，获得可育的非抗糯性个体（丙）。
请回答：
（1）获得丙的过程中，运用了诱变育种和 育种技术。
（2）若要培育抗性糯性的新品种，采用乙与丙杂交，F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体；从F1中选择表现型为   的个体自交，F2中有抗性糯性个体，其比例是    。
（3）采用自交法鉴定F2中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为   的个体，则被鉴定个体为纯合子；反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。

遗传学上，将同源染色体中有一个是易位染色体的生物个体称为易位杂合体，将同源染色体都含有相同易位片段的生物个体称为“易位纯合体”。下图甲、乙分别代表某种植物两个不同个体细胞的部分染色体与基因组成，其中高茎（A）对矮茎（a）显性，卷叶（B）对直叶（b）显性，红花（C）对白花（c）显性，请回答：

（1）从染色体组成看，两植株中，正常的植株是       植株，从变异来源看，另一植株发生了何种变异？               。
（2）若该种植物的配子失去图示三种基因中的任意一种，都会导致配子死亡。（不考虑同源染色体的交叉互换）
①植株乙自交后代中易位纯合体占       。
②为了区分某高茎卷叶红花植株是甲类型还是乙类型，工作人员选择若干未发生染色体易位的矮茎直叶白花植株对其进行测交。
预期结果与结论：
若测交后代有4种表现型，则该高茎卷叶红花植株是甲类型；
若                              ，则该高茎卷叶红花植株是乙类型。
写出被测植株为乙类型时的遗传图解。
(3)拟采用转基因技术培育抗虫植株。通常将抗虫基因和农杆菌的Ti 质粒连接，形成             ，再转移到该植株的培养细胞中，然后常根据质粒上的         进行筛选，再通过植物               获得转基因抗虫植株。

(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。

果蝇是雌雄异体的二倍体动物，研究发现野生果蝇正常翅（h）可以突变为毛翅（H），另一对基因R、r,本身没有控制具体性状，但rr 会抑制H基因的表达。上述两对基因位于两对常染色体上。请分析回答：
（1）正常翅果蝇的基因型有     种，其中杂合子基因型为           。
（2）假如一对基因型相同的毛翅果蝇交配，产生的子代中正常翅与毛翅的比例为1∶3，为了确定该对果蝇的基因型，研究者选择了基因型为       的雌性纯合个体与亲代雄果蝇交配（研究者此前已培育成有关的纯合体果蝇品系），并作了以下两种分析：
①若后代中只有毛翅，则该果蝇的基因型是                   。
②若                            ，则该果蝇的基因型是RrHH。
用遗传图解解释第二种情况。

（3）二倍体动物缺失一条染色体称为单体，形成单体的变异属于染色体数目变异中的         。假如等位基因Rr位于Ⅳ号染色体上，我们可用带荧光标记的R、r共有的序列作探针，与某果蝇（Ⅳ号染色体缺失的单体）各细胞内染色体上R、r基因杂交，观察处于有丝分裂后期的细胞，细胞中有________个荧光点。

报春花的花色白色(只含白色素)和黄色(含黄色锦葵色素)为一对相对性状，由两对等位基因 (A和a，B和b)共同控制，其生化机制如图所示。据此回答下列问题：

（1）基因A的表达过程包括         。据图判断，报春花的花色性状的遗传遵循               定律。开黄花的报春花植株的基因型可能是       。
（2）若基因型AaBb×AaBb的亲本个体杂交，后代的表现型及比例为       。
请用竖线（｜）表示相关染色体，用点(·)表示相关基因位置，在下图圆圈中画出亲本体细胞的基因型示意图。

（3）将一个报春花细胞的DNA用¹⁵N标记，放入含¹⁴N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续进行有丝分裂2次，第二次分裂中期时，每条染色体中有_____条染色单体被¹⁵N标记。
（4）科学工作者欲利用基因突变的原理，改良缺乏某种抗病性的报春花品种，宜采用的育种方法是      。
（5）若用植物体细胞杂交技术，将报春花的原生质体和水仙的原生质体融合，成功地培育出了“报春花—水仙”杂种植株。此技术涉及的原理是                             。

如图表示番茄植株（HhRr）作为实验材料培育新品种的途径，请据图分析回答。

（1）途径4依据的遗传学原理是                             。
（2）通过途径2、3获得幼苗的过程都应用了         技术，其依据的生物学原理是           。
（3）通过途径2获得新品种的方法是                            。
（4）品种B与品种C基因型相同的概率为        ，品种C的基因型是        。
（5）如果想得到基因型为HhRrT这样的植株，常采用               技术。