高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

玉米是单性花，雄花位于顶部，雌花在中下部叶腋，体细胞中有10对同源染色体，下表表示玉米6个纯系的表现型、相应的基因（字母表示）及所在的染色体。②～⑥均只有一个性状属隐性纯合，其他均为显性纯合。

品系	①	②果皮	③节长	④叶宽	⑤高度	⑥胚颜色
性状	显性纯合子	白色pp	短节bb	窄叶ss	矮茎dd	黄胚gg
所在染色体	Ⅰ Ⅳ Ⅵ	Ⅰ	Ⅰ	Ⅳ	Ⅵ	Ⅵ

（1）若通过观察和记载后代中节的长短来进行基因分离规律的实验，选作的亲本组合是         （填品系号）；若要进行自由组合规律的实验，选择品系①和④做亲本为什么不可以？              ；若选择品系⑤和⑥作亲本杂交为什么不可以？                           。
（2）玉米穗长是由两对基因A和a、 B和b共同控制的，且两对基因位于两对同源染色体上。假定A对a、B对b为不完全显性，且A和B的作用在程度上也一样。现有两个亲本，一个是AABB，其玉米穗平均最长；一个是aabb，其玉米穗最短。两亲本杂交得到子一代AaBb，穗长在两个亲本之间。
①让子一代自交得到子二代，则子二代中表现型有       种。其中穗平均表现为与子一代相同的个体占子二代的比例是      。
②现有基因型为AABb、AaBB、AaBb三个玉米品系，让三个品系的个体均自交，一旦出现穗平均长度最长的子代，则能利用该个体结出的种子直接用于生产，理由是             。
（3）玉米从播种到种子成熟需一年，用AaBb的个体培育穗平均长度最长的品种，最简便、经济的培育方法是       。简要说说你的培育思路               。

(11分)一个常规饲养的某种动物M,种群中个体均为黑毛。该种群中偶然发现几只M出现无毛性状,无毛M既有雌性也有雄性。（有毛与无毛基因用A、a表示）
（1）如果已知无毛基因为显性,有毛雌性M与偶然出现的无毛雄性M交配产仔多次,后代中无毛均为雌性,有毛均为雄性,此结果与题干中“无毛M既有雌性也有雄性”的结果是否矛盾?_____,理由是:_______________________________；
（2）如果选择6组M交配结果如下表,请分析回答:

交配组合编号	1	2	3	4	5	6
交配 组合	♀	无毛	有毛	有毛	无毛	无毛	有毛
♂	有毛	无毛	有毛	无毛	有毛	无毛
产仔次数	6	6	17	4	6	6
子代小鼠数量（只）	有毛 (♀+♂）	12 (6+6)	27 (14+13)	110 （56+54）	0	13 （6+7）	40 (21+19)
无毛 (♀+♂)	9 （4+5）	20 (10+10）	29 （14+15）	11 (6+5)	0	0

①由上表判断,无毛基因的遗传方式为___________________。
②如果上表中第2组M继续交配产仔,发现后代中出现一只白毛雄性个体,该雄性个体与第2组的子代有毛雌性个体交配,后代中雌性均为白毛,雄性均为黑毛。写出“该雄性个体与第2组的子代有毛雌性个体交配”产生后代的表现型及其比例______________________,这些后代中无毛个体的基因型为_________________。（黑毛与白毛基因用B、b表示）
（3）选择第1组组合继续交配产仔,子代出现了卷毛个体。已知卷毛为常染色体隐性遗传。选择第1组组合的子代中卷毛个体与直毛个体交配产仔,后代中没有出现卷毛,结果是直毛为3/4,无毛为1/4。据此判断控制有毛、无毛与直毛、卷毛性状的基因在减数分裂产生配子时,会发生_________________ (填序号)
①基因的自由组合   ②基因的连锁和交换   ③基因的自由组合或者基因的连锁和交换
判断的理由是____________________________________________。

回答下列关于多倍体育种的有关问题：
（1）多倍体育种的原理是___________，育种方法中常使用___________导致染色体组加倍。
（2）多倍体植物具有茎秆粗壮、营养物质丰富等特点，但也具有在生长初期发育缓慢、细胞体积增大引起的生长缓慢等缺点，细胞的表面积与体积比___________（填“增大”或“减小”）。
（3）在多倍体育种过程中，可通过_________________________________________方法（至少写出2种），判断所获得的植株为多倍体。
（4）某科研人员通过多倍体育种得到六倍体物种A，接着将物种A和物种B（二倍体）杂交得到四倍体植株C，则植株C上__________（填“能”或“不能”）结种子，原因是_____________________________。
（5）在用秋水仙素诱导幼苗获得四倍体植株试验中，科研人员发现存在“嵌合体”的问题，即植株中有的细胞有2个染色体组，有的细胞有4个染色体组，造成此问题的原因可能是细胞分裂不同步性，可采用______________________技术将“嵌合体”变为纯合四倍体。

某男子表现型正常，但其一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图甲所示；在减数分裂时异常染色体的联会如图乙所示，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。

（1）图甲所示的变异在遗传学上属于        ，观察异常染色体应选择处于     _期的细胞。
（2）不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有    _        种，该男子与正常女子婚配    _    （能/不能）生育出染色体组成正常的后代。
（3）某21三体综合征的男子，其中一条21号染色体发生了如图甲所示的异常情况，另两条21号染色体正常。在减数分裂时，两条21号染色体正常联会，异常染色体与14号染色体联会。则减数分裂中，产生异常配子的概率为         ，在下图画出异常配子的染色体组成（只需表示出14、21号及异常染色体，其它染色体不用表示）。

（4）为避免生出21三体综合征患儿，母亲怀孕后应及时接受_____________，获得胎儿细胞后运用____________技术大量扩增细胞，制作临时装片进行观察。

(14分)某二倍体植物的花色由位于三对同源染色体上的三对等位基因(Aa、Bb、Dd)控制，研究发现体细胞中的d基因数多于D基因时，D基因不能表达，且A基因对B基因表达有抑制作用如图l。某黄色突变体细胞基因型与其可能的染色体组成如图2所示(其他染色体与基因均正常，产生的各种配子正常存活)。

(1)根据图1，正常情况下，黄花性状的可能基因型有__________________。
(2)基因型为AAbbdd的白花植株和纯合黄花植株杂交，F₁自交，F₂植株的表现型及比例为_____________，F₂白花中纯合子的比例为_____________。
(3)图2中，乙、丙的变异类型分别是___________________；基因型为aaBbDdd的突变体花色为____________________。
(4)为了确定aaBbDdd植株属于图乙中的哪一种突变体，设计以下实验。   
实验步骤：让该突变体与纯合橙红植株个体杂交，观察并统计子代的表现型与比例。
结果预测：I若子代中_________________，则其为突变体甲；
Ⅱ若子代中_________________，则其为突变体乙；
III若子代中黄色：橙红色=1：l，则其为突变体丙。
请写出III的遗传图解。________________________

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。

请根据遗传有关知识分析并回答下列问题：
（1)某植物籽粒颜色是由三对独立遗传的基因共同决定的，其中基因型为A_B_R_的植株籽粒为红色，其余基因型的均为白色。据此分析：
①籽粒白色的纯合植株基因型有       种。
②将一红色籽粒植株甲分别与三株白色籽粒植株杂交，结果如下表，则该红色植株甲的基因型是       。（填选项代号）

A．AaBBRr

B．AaDDRR

C．AABBRR

D．AABBRr

（2）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Tt的黄色籽粒植株A，其细胞中9号染色体如图一。

①植株A的变异类型属于染色体结构变异中的            。从基因数目变化来看，这种变化与基因突变的区别是                          。
②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，若F₁表现型及比例为                         ，说明T基因位于异常染色体上；若F₁                         ，说明T基因最可能位于正常染色体上。
③偶然发现一株黄色籽拉植株B，其染色体及基因组成如图二。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条和含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                          ，其中染色体（含染色体数）正常植株所占比例为                     。

(18分)玉米籽粒的颜色有黄色、白色和紫色3种。为研究玉米籽粒颜色的遗传方式，研究者设置了以下6组杂交实验,实验结果如下：

	亲本组合	F1籽粒颜色
第一组	纯合紫色×纯合紫色	紫色
第二组	纯合紫色×纯合黄色	紫色
第三组	纯合黄色×纯合黄色	黄色
第四组	黄色×黄色	黄色、白色
第五组	紫色×紫色	紫色、黄色、白色
第六组	白色×白色	白色

 
（1）玉米籽粒的三种颜色互为          ，根据前四组的实验结果______（填“能”或“不能”）确定玉米籽粒颜色由几对基因控制。
（2）若第五组实验的F₁籽粒颜色及比例为紫色∶黄色∶白色=12∶3∶1，据此推测玉米籽粒的颜色由    对等位基因控制，第五组中F₁紫色籽粒的基因型有  种。第四组F₁籽粒黄色与白色的比例应是   ；第五组F₁中所有黄色籽粒的玉米自交，后代中白色籽粒的比例应是   。
（3）若只研究黄色和白色玉米籽粒颜色的遗传，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号染色体如下面左图所示。

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面右图所示。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。

(8分)正常人的体细胞中含有23对同源染色体，分别编号为1号～23号，在人类的遗传病中，有一种叫21三体综合征，也叫先天性愚型，是一种常见的染色体异常遗传病，表现为智力低下，身体发育缓慢。患儿常表现出特殊的面容：眼间距宽，外眼角上斜，口常半张，舌常伸出口外，所以又叫做伸舌样痴呆。对患者染色体进行检查，发现患者比正常人多了一条21号染色体。
(1)正常人产生的配子中染色体的组合类型共有      种，从理论上分析，一对夫妇所生的两个孩子(非同卵双胞胎)所含染色体组成完全相同的概率是    。
(2)请从减数分裂和受精作用的角度完善21三体综合征患者产生的可能原因。有以下几种情况：
①异常精子(24条)和正常卵细胞(23条)结合形成的：

②正常精子(23条)和异常卵细胞(24条)结合形成的：异常卵细胞形成原因同上。
(3)若一个正常人与一个21三体综合征患者婚配，他们的后代发病率是   ，原因是                                              。

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______________。
（2）通过Ⅲ和Ⅴ培育出⑤的育种方法的优点是_______________________。
（3）由①和②通过Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ过程培育出⑤的过程叫__________________，③培育出④过程叫________________，Ⅴ过程需要用___________________处理。

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。

已知茶树圆形叶（Ａ）对长形叶（ａ）为显性、浓绿叶（Ｂ）对浅绿叶（ｂ）为显性，高茎（Ｃ）对短茎（ｃ）为显性。图甲、乙分别是茶树甲、乙中部分染色体基因组成，已知失去图示三基因中的任意一个，配子会因不能发育而死亡（不考虑交叉互换）。请回答下列问题：

（1）茶树甲、茶树乙自交，Ｆ_１中圆形浓绿叶植株所占的比例分别为 。若在幼苗期拔掉茶树甲Ｆ_１中圆形叶的植株，则长形叶植株中，高茎与矮茎的比例为 。
（2）茶树乙产生成活配子的基因组成为 ，茶树乙发生的变异类型为 。
（3）现有一基因型确定为ＡａＢｂＣｃ的茶树，有各种性状的染色体正常的植株可供选用，请设计遗传实验，判断该茶树染色体组成为图甲类型还是图乙类型。
实验方案：                       。
预测结果及结论：                            。

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ATTT↓AAAT。请回答下列问题：
 
(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   。

（12分，每空2分）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Tt的黄色籽粒植株A，其细胞中9号染色体如图一。

（1）该黄色籽粒植株的变异类型属于染色体结构变异中的________。
（2）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,实验结果为F₁表现型及比例为_________________，说明T基因位于异常染色体上。
（3）以植株A为父本（T在异常染色体上），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图二。分析该植株出现的原因是由于       （父本，母本）减数分裂过程中_________________未分离。
（4）若（3）中得到的植株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_________________________，其中得到的染色体异常植株占______。