高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

猫是XY型性别决定的二倍体生物，当猫细胞中存在两条或两条以上的X染色体时，只有一条X染色体上的基因能表达，其余X染色体高度螺旋化失活成为巴氏小体，如下图所示。请回答：

（1）利用显微镜观察巴氏小体可用__________染色。巴氏小体能用来区分正常猫的性别，理由是______________________________。
（2）显微镜下观察到某雌猫体细胞的细胞核中有2个巴氏小体，该雌猫的性染色体组成为_____。高度螺旋化的染色体上的基因由于_______ 过程受阻而不能表达。
（3）控制猫毛皮颜色的基因A（橙色）、a（黑色）位于X染色体上，基因型为X^AY的猫毛皮颜色是__________。现观察到一只橙黑相间的雄猫体细胞核中有一个巴氏小体，则该雄猫的基因型为__________；若该雄猫的亲本基因型为X^aX^a和X^AY，则产生该猫是由于其________（填“父方”或“母方”）形成了异常的生殖细胞，导致出现这种异常生殖细胞的原因是                           。

自然界的女娄菜（2N=46）为雌雄异株植物，其性别决定方式为XY型，右图为其性染色体简图。X和Y染色体有一部分是同源的（图中I区段），该部分存在等位基因；另一部分是非同源的（图中Ⅱ-1和Ⅱ-2区段），该部分不存在等位基因。以下是针对女娄菜进行的一系列研究，请回答相关问题：

（1）在减数分裂形成配子时，X、Y染色体的彼此分离发生在减数        次分裂。
（2）若要测定女娄菜的基因组应该对               条染色体进行研究。
（3）若在X染色体I区段有一基因“E”，则在Y染色体的I区段同一位点可以找到基因        ；此区段一对基因的遗传遵守          定律。
（4）女娄菜抗病性状受显性基因B控制。若这对等位基因存在于X、Y染色 体上的同源区段，则不抗病个体的基因型有X^bY^b和X^bX^b，而抗病雄性个体的基因型有                 。
（5）现有各种表现型的纯种雌雄个体若干，期望利用一次杂交实验来推断抗病基因是位于X、Y 染色体的同源区段还是仅位于X染色体上，则所选用的母本和父本的表现型分别应为                。
预测该实验结果并推测相应结论：
①                                                                        。
②                                                                         。

玉米是雌雄同株异花植物，它的非糯性基因R和糯性基因r位于6号染色体上，籽粒黄色基因T与白色基因t位于9号染色体上，已知含异常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有植株A，其细胞中9号染色体如图所示，其它同源染色体都正常。请回答下列问题：

（1）植株A的变异类型属于染色体结构变异中的        ，从基因数量变化来看，这种变化与基因突变的区别是       。
（2）若植株A为杂合黄色籽粒，为确定植株A的T基因是位于正常染色体还是异常染色体上，可以通过遗传实验来判断。请用遗传图解表示实验过程，并加以必要的文字说明。（用T或t表示基因位于正常染色体上，用T 或t 表示基因位于异常染色体上）
（3）玉米的是否糯性和籽粒颜色两对性状的遗传遵循       定律，根据减数分裂过程中基因的行为和染色体的行为具有一致性，科学家提出了         学说，现确定植株A基因型为T ^- tRr，则其减数分裂产生可育雄配子的类型及比例为       。
（4）另取基因型为ttRR和TTrr的亲本杂交得到F₁，F₁自交产生F₂。选取F₂中非糯性白籽粒植株，随机交配，则后代的表现型及其比例为         。

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， 其对应的密码子由     变为     。正常情况下，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中自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）基因型为Hh的植株减数分裂时，出现了一部分处于减数第二次分裂中期的Hh型细胞，最可能的原因是                        。缺失一条4号染色体的高茎植株减数分裂时，偶然出现一个HH型配子，最可能的原因是                            。
（4）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。现只有各种缺失一条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、统计后代表现性及比例
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。

西瓜消暑解渴，深受百姓喜爱，其中果皮深绿(G)对浅绿(g)为显性，大子(B)对小子(b)为显性，红瓤(R)对黄瓤(r)为显性，三对基因分别位于三对同源染色体上。已知西瓜的染色体数目2n＝22，请根据下面的几种育种方法流程图回答有关问题。

注：甲为深绿皮黄瓤小子，乙为浅绿皮红瓤大子，且甲、乙都能稳定遗传。
(1)通过①过程获得无子西瓜A时用到的试剂1是________。
(2)②过程常用的试剂2是________；通过③过程得到无子西瓜B与通过①过程获得无子西瓜A，从产生变异的来源来看，其区别是________________。
(3)若甲、乙为亲本，通过杂交获得F₁，F₁相互受粉得到F₂，该过程的育种方式为________。
(4)通过⑧过程获得的单倍体植株中拥有的染色体数是________。
(5)若将四倍体西瓜(gggg)和二倍体西瓜(GG)间行种植，结果发现四倍体西瓜植株上所结的种子，播种后发育成的植株中既有四倍体又有三倍体。那么，能否从这些植株所结西瓜的果皮颜色直接判断出这些植株是四倍体还是三倍体呢？请用遗传图解解释，并作简要说明。

分析实验，回答问题：
中学实验室所做“秋水仙素诱导染色体数目变化”实验，在显微镜下观察只能看到染色体数目的增加，但增加的具体数目不容易确定。为了确定染色体的增加数目，有人对该实验的实验步骤进行改进，补充实验步骤并分析回答问题。
实验步骤：
(1)生根：将洋葱放在广口瓶上，瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面，把这个装置放在温暖的地方，注意经常换水。
(2)分组：待不定根长到2cm左右，实验分为2组，一组作为对照组在室温下继续培养，一组转到一定浓度的秋水仙素溶液中（室温下）处理2天。可见实验组根尖体积____________________________，出现此现象的原因是____________________________。
(3)取材并酶解：分别剪取上述2种条件下培养的根尖2~3mm，将其浸入一定浓度的纤维素酶和果胶酶溶液中，处理3h，去掉细胞壁。此时若用显微镜观察，细胞呈________形。
(4)低渗处理：倒去酶液后水洗根尖2~3次，用蒸馏水浸泡30min，目的是使细胞___________________________，染色体分散。
(5)固定后制备悬浮液：将低渗处理的根尖放在卡诺氏固定液中固定后，用机械方法磨碎根尖，制成根尖细胞悬浮液。
(6)染色、制片：吸取细胞悬浮液滴在载玻片上，在酒精灯火焰上烤1分钟，然后用石炭酸—品红试剂染色，制成临时装片并观察。火烤的目的除了将细胞固定在载玻片上外，还能____________________，利于染色。使用的石炭酸—品红试剂是____（酸或碱）性试剂。
(7)观察：在显微镜下看到结果如下图1和图2。

①只能在实验组中观察到的图像是___________________________________;
②一位同学在实验组的观察中，视野中既有图1的细胞又有图2的细胞，试分析原因_____
_____________________________________________________________________。

摩尔根的学生布里奇从纯合红眼的果蝇种群中发现一只缺刻翅的变异雌蝇，为研究该变异类型，布里奇进行了如下实验：
（1）用该缺刻翅雌果蝇与正常翅雄果蝇杂交，下一代雌性缺刻翅、正常翅各一半，雄性只有正常翅，且雌雄比例为2：1。布里奇根据实验结果做出假设一：缺刻翅是由一种伴性的显性基因所控制，缺刻基因使雄性            。
（2）布里奇又用该缺刻翅红眼雌蝇同正常翅白眼雄蝇杂交，其子一代情况如下：
①F₁缺刻翅雌蝇都是白眼。
②雄蝇中无缺刻翅。
③雌雄比例为2:1。
若用假设一解释①现象，F₁缺刻翅雌蝇的眼色应为        ，这与事实不符。因此，布里奇又做出了假设二：缺刻翅这种变异并非基因突变引起的，可能是发生了               变异，使      基因消失。含有这种变异的雌性个体在杂合状态下         （能/不能）生存，含有这种变异的雄性个体           （能/不能）生存。
（3）上述两种假设可以通过          观察，最终证明假设二是正确的。

以下材料选自某同学所做实验的部分记录。
实验名称：低温诱导植物细胞染色体数目的变化
实验步骤
(1)培养固定：将洋葱放在装满清水的广口瓶上，待根长出l  cm左右，剪取根尖0.5～1  cm，置于盛有清水的培养皿内，并在冰箱的冷藏室诱导培养36  h。将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1  h，然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。
(2)装片制作：解离―→染色―→漂洗―→制片。
(3)观察：先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂图像，确认某个细胞染色体发生数目变化后，再用高倍镜观察。
实验结论
低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。
问题
(1)请将上述内容中错误之处予以改正。
①________________；②________________；③________________。
(2)低温导致染色体加倍的原因是________________________________________________________________________。
如果要探究诱导染色体数目变化的最适温度，请写出简单的设计思路：________________________________________________________________________。
(3)洋葱体细胞的一个细胞周期约为12  h。某同学利用洋葱根尖观察细胞有丝分裂，得到了如下结果。

细胞周期	样本1	样本2	总数
间期	42	43	85
分裂期	前期	4	3	7
中期	1	0	1
后期	1	1	2
末期	2	3	5
计数细胞的总数	100

上述样本1和样本2表示________，间期为________h。
(4)观察蝗虫精巢细胞分裂装片时，判断某细胞是处在减数第一次分裂后期而非有丝分裂后期的依据是______________________________________________________________________。

Ⅰ、拟南芥的A基因位于1号染色体上，影响减数分裂时染色体交换频率，a基因无此功能；B基因位于5号染色体上，使来自同一个花粉母细胞的四个花粉粒分离，b基因无此功能。用植株甲(AaBB)与植株乙(AAbb)作为亲本进行杂交实验，在F₂中获得了所需的植株丙(aabb)。
(1)a基因是通过将TDNA插入到A基因中获得的，要确定TDNA插入位置时，应从下图中选择的引物组合是________。

注：I 、II、 III 为引物
(2)杂交前，乙的1号染色体上整合了荧光蛋白基因C、R。两代后，丙获得C、R基因(图2)。带有C、R基因的花粉粒能分别呈现出蓝色、红色荧光。

①丙获得了C、R基因是由于它的亲代中的___在减数分裂形成配子时发生了染色体交换。
②丙的花粉母细胞进行减数分裂时，若染色体在C和R基因位点间只发生一次交换，则产生的四个花粉粒呈现出的颜色分别是________________________。
Ⅱ、有一果蝇品系，其一种突变体的X染色体上存在ClB区段(用X^ClB表示)。B基因表现显性棒眼性状；l基因的纯合子在胚胎期死亡(X^ClBX^ClB与X^ClBY不能存活)；ClB存在时，X染色体间非姐妹染色单体不发生交换；正常果蝇X染色体无ClB区段(用X^＋表示)。 请回答下列问题：

上图是研究X射线对正常眼果蝇X染色体诱变示意图。为了鉴定X染色体上正常眼基因是否发生隐性突变，需用正常眼雄果蝇与F1中____果蝇杂交，X染色体的诱变类型能在其杂交后代_____果蝇中直接显现出来，且杂交后代中雄果蝇X染色体来源于________。

已知某种动物灰身（A）对黑身（a）为显性，有眼（B）对无眼（b）为显性，控制有眼、无眼的基因位于常染色体上。
（1）为了研究 A、a 与 B、b 的位置关系，选取一对表现型为灰身有眼的正常染色体的雄性个体和黑身无眼的正常染色体的雌性个体进行杂交试验， F₁雌、雄个体中均出现四种表现型：灰身有眼、黑身有眼、灰身无眼、黑身无眼。
①如果F₁四种表现型比例为 1：1：1：1，则基因 A、a 和 B、b 符合          定律；让 F₁中灰身有眼个体相互交配，在F₂的所有灰身个体中纯合子所占的比例为___________。
②如果F₁四种表现型中，亲本类型偏多，重组类型偏少，则 F₁同时出现上述四种表现型的原因最可能是：
果蝇           。
（2）动物体细胞中某对同源染色体多出 1条的个体称为：“三体” 。研究发现，该种动物产生的多1条染色体的雌配子可育，而多1条染色体的雄配子不可育。该种动物的尾形由常染色体上的等位基因 R、r 控制，正常尾对卷曲尾为显性。有人在一个种群中偶然发现了一只卷曲尾的雌性个体，其10号常染色体多出 1 条，其余染色体均正常。 （注：“三体”细胞在减数分裂过程中，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。 ）
①该雌性“三体”形成的原因是参与受精作用过程的_______配子异常所致，这种变异属于可遗传变异中的___________。
②欲判断基因 R、r 是否位于 10 号常染色体上，可让这只卷曲尾的雌性“三体”与纯合的正常尾雄性个体杂交得F₁， 再让F₁雌雄个体自由交配得F₂。
若F₂正常尾个体与卷曲尾个体的比例为_______，则基因 R、r 位于 10 号常染色体上；
若F₂正常尾个体与卷曲尾个体的比例为_______，则基因 R、r 位于其他常染色体上。

果蝇是遗传学研究中一种重要的实验材料，请回答下列相关的问题：
（1）雄果蝇的Ｘ染色体来自亲本中的　　　　蝇，并将其传给下一代中的　　　　蝇。卷刚毛弯翅雌果蝇（纯合子）与直刚毛直翅雄果蝇杂交，在F₁中所有雌果蝇都是直刚毛直翅，所有雄果蝇都是卷刚毛直翅。控制刚毛和翅型的基因分别位于     和    染色体上（如果在性染色体上，请确定出Ｘ 或Ｙ）。控制刚毛和翅型的基因分别用D、d和E、e表示，F₁雌雄果蝇的基因型分别为       和       。F₁雌雄果蝇互交，F2中直刚毛弯翅果蝇占的比例是    。
（2）果蝇与人类相似，均属于ＸＹ 型性别决定。下表列出了人类、果蝇的性染色体组成与性别的关系。

①由上表可知，果蝇的性别取决于　　　　染色体的数目。
②探究果蝇眼色的遗传方式过程中，摩尔根做了下列杂交实验：
白眼雄果蝇×红眼雌果蝇→全部红眼
白眼雌果蝇×红眼雄果蝇→雄果蝇全部是白眼，雌果蝇全部是红眼
但他的学生蒂更斯通过大量实验发现白眼雌果蝇与红眼雄果蝇的杂交子代有少数例外：每2000～3000只雌果蝇中出现一只白眼可育果蝇，同时每2000～3000只雄果蝇中也会出现一只红眼不育果蝇。从性染色体异常角度分析，很可能的原因是亲本　　　　　　　　（白眼雌／红眼雄）果蝇在减数分裂过程中同染色体没有分离导致的。据此分析，杂交子代中的白眼可育雌果蝇和红眼不育雄果蝇的基因型分别是（控制红、白眼色基因分别用B、b表示）　　　.

棉花雌雄同株，是一种重要的经济作物，棉纤维大多为白色，棉纤维白色（B)和红色（b)是一对相对性状，请回答相关问题：
 
(1)目前各种天然彩棉很受大众喜爱，科学家培育了其他色彩的棉花植物。首先得到深红棉（棉纤维深红色）基因型为bb，再经             方法处理，可得到单倍体植株，为粉红棉（棉纤维粉红色）新品种。
(2)由于单倍体植株棉纤维少，产量低。育种专家对深红棉作了如图（I和II为染色体)所示过程的技术处理，得到了基因型为IIb II的粉红棉新品种。 图中培育新品种的处理过程发生了染色体________变异，
(3)为确认上述处理是否成功，可以利用显微镜观察根尖        区细胞的中期的染色体形态结构，制片时需要用          试剂进行染色处理。
(4)为探究染色体缺失是否会导致配子不育，科学家将上图所示的抗旱粉红棉新品种(图中基因A、a分别控制抗旱与不抗旱性状，)与不抗旱深红棉植株测交，观察并统计后代的表现型与比例:
①若后代的表现型与比例为                                ，则配子可育；
②若后代的表现型与比例为                      ，则配子不可育。
经试验验证，染色体的片段缺失不影响配子的存活。则图中的抗旱粉红棉新品种自交产生的子代中，抗旱粉红棉的概率是____________。

果蝇X染色体上存在控制棒眼性状的基因B，雌蝇表现为棒眼， 表现为严重棒眼，雄蝇也表现为严重棒眼，、均表现正常眼。请根据题意回答：
(1)研究表明，棒眼性状是4号染色体片段与X染色体片段互换，连接到X染色体上导致的，这种变异类型是________。
(2)棒眼雌果蝇与正常眼雄果蝇杂交，子一代雌果蝇的表现型是________ ，若让子一代果蝇自由交配，子二代中严重棒眼果蝇的比例为________。
(3)果蝇的性别由受精卵中X染色体的数目决定，下表为果蝇受精卵中性染色体组成及发育情况（其他性染色体异常情况胚胎致死）：

①果蝇在卵细胞形成时经常会发生同源的X染色体不分离的现象，研究者需要保存这些果蝇进行研究，为保证其后代的雄蝇都可育，应选择性染色体组成为________的雌性个体进行保存。
②现利用性染色体正常的棒眼雌果蝇与正常眼雄果蝇进行杂交实验，根据后代性状表现及比例，研究卵细胞在形成过程中X染色体的不分离现象。
若后代中____________，说明卵细胞在形成过程中同源的X染色体均未分离。
若后代中____________，说明卵细胞在形成过程中携带B基因的X染色体均未分离。
若后代中____________，说明卵细胞在形成过程中携带b基因的X染色体均未分离。

黑腹果蝇为生物实验常用材料，进一步研究发现下果蝇的性别与染色体组成有关，如下表，其中XXY个体能够产生正常配子。

果蝇的长翅（B）对残翅（b）为显性，基因位于常染色体上；红眼（R）对白眼（r）是显性，基因位于X染色体C区域中（如下图），该区域缺失的X染色体记为X^－，其中XX^－为可育雌果蝇，X^－Y因缺少相应基因而死亡。

用长翅红眼雄果蝇（BbX^RY）与长翅白眼雌果蝇（BbX^rX^r）杂交得到F₁，发现残翅中有一只例外白眼雌果蝇（记为W）。现将W与正常红眼雄果蝇杂交产生F₂：
（1）根据F₂性状判断产生W的原因
①若子代________          ，则是由于亲代配子基因突变所致；
②若子代________          ，则是由X染色体C区段缺失所致；
③若子代________          ，则是由性染色体数目变异所致。
（2）如果结论③成立，则W的基因型是         ，其产生的配子类型及比例为____      F₂中的果蝇有           种基因型。
（3）若实验证实W个体是由体细胞突变引起，则F₂中眼色基因R：r=        。
（4）将F₁的长翅果蝇自由交配，后代中长翅红眼雌果蝇占          。

粗糙脉孢菌是一种真菌，约10天完成一个生活周期（见下图），合子分裂产生的孢子是按分裂形成的顺序排列的。请分析回答：

（1）从合子到8个孢子的过程中，细胞核内的DNA发生了____次复制。上图中8个子代菌丝体都是____（单倍体，二倍体）。若要观察减数分裂过程中各个时期细胞，染色后可通过观察细胞中染色体的       来判断该细胞所处的分裂时期。
（2）野生型脉胞菌能在只含水、无机盐、蔗糖和维生素的基本培养基中生长。研究人员用X 射线照射野生型脉孢菌孢子，经选择培养获得了三种营养缺陷型突变菌株（如下图）。

（注：×表示不能产生相应的酶，而精氨酸是脉胞菌正常生活所必需的营养物质）
①如果培养B突变型脉胞菌，需要在基本培养基中加入   。
②欲证明A突变型菌株的酶缺陷是某一条染色体上的基因突变造成的，应让该突变型菌株与   杂交，根据   定律，预期其后代（孢子）的表现型及其比例是   ，若实验结果与预期一致，则说明A突变型菌株的酶缺陷是某一条染色体上的基因突变造成的。
（3）上图中顺序排列的8个孢子中，如果第一个与第二个性状不同，原因可能是有丝分裂过程中发生了   （填选项字母，可多选）；如果第二个与第三个性状不同，原因可能是合子减数分裂过程中发生了____（填选项字母，可多选）。
a．基因突变    b．基因重组    c．染色体变异