高中生物基因突变的原因综合题

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_________。

某科研小组利用植物染色体杂交技术，将携带R（抗倒伏基因）和A（抗虫基因）的豌豆染色质片段直接导入玉米体细胞，两种染色质片段可随机与玉米染色质融合形成杂交细胞，将杂交细胞筛选分化培育成既抗虫又抗倒伏性状的可育植株（F₁），过程如下图。据图回答。

（1）豌豆基因在玉米细胞中翻译的场所是      ，杂交细胞发生的可遗传变异类型是     。
（2）杂交细胞在第一次有丝分裂中期时含有  个A基因（不考虑变异），A基因复制的模板是     ，杂交细胞能够培育成F₁植株的原理是                 。
（3）若杂交植物同源染色体正常分离，则杂交植物在     代首次出现性状分离，其中既抗虫又抗倒伏个体所占比例为         。
（4）植物染色体杂交育种的优点是                                       。(要求写两点)

请回答下列水稻育种的相关问题：
（1）水稻杂交育种是最常用的育种方法。其特点是将两个纯合亲本的______通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。若这两个杂交亲本各具有期望的优点，则杂交后，F1自交能产生多种非亲本类型，其原因是F1在形成配子过程中，位于              基因通过自由组合，或者位于                 基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。从F2代起，一般都要进行连续自交提纯。
（2）水稻育种也经常综合应用多种培育种方法，如快速培育抗某种除草剂的水稻。从对该种除草剂敏感的二倍水稻植株上取花药离体培养，诱导成          幼苗。用 射线照射上述幼苗，然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，取该部分绿色组织再进行组织培养，用秋水仙素处理幼苗，使染色体        ，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。对抗性的遗传基础做一步研究，可以选用抗性植株与敏感植株杂交，若F₂的性状分离比为15（敏感）：1（抗性），初步推测该抗性植株中有         个基因发生了突变。

回答下列果蝇眼色的遗传问题。
（1）有人从野生型红眼果蝇中偶然发现一只朱砂眼雄蝇，用该果蝇与一只红眼雌蝇杂交得F₁，F₁随机交配得F₂，子代表现型及比例如下（基因用B、b表示）：

实验一	亲本	F1	F2
雌	雄	雌	雄
红眼（♀）× 朱砂眼（♂）	全红眼	全红眼	红眼:朱砂眼=1:1

①B、b基因位于______  __染色体上，朱砂眼对红眼为___  ____性。
②让F₂代红眼雌蝇与朱砂眼雄蝇随机交配，所得F₃代中，雌蝇有        种基因型，雄蝇中朱砂眼果蝇所占比例为               。
（2）在实验一F₃的后代中，偶然发现一只白眼雌蝇。研究发现，白眼的出现与常染色体上的基因E、e有关。将该白眼果蝇与一只野生型红眼雄蝇杂交得F₁′，F₁′随机交配得F₂′，子代表现型及比例如下：

实验二	亲本	F1′	F2′
雌	雄	雌、雄均表现为 红眼:朱砂眼:白眼=4:3:1
白眼（♀）× 红眼（♂）	全红眼	全朱砂眼

实验二中亲本白眼雌蝇的基因型为             ；F₂′代杂合雌蝇共有     种基因型，其基因型为                                            ；这些杂合雌蝇中红眼果蝇所占的比例为        。
（3）果蝇出现白眼是基因突变导致的，该基因突变前的部分序列（含起始密码信息）如下图所示。（注：起始密码子为AUG，终止密码子为UAA、UAG或UGA）
上图所示的基因片段在转录时。以        链为模板合成mRNA；若“↑”所指碱基对缺失，该基因控制合成的肽链含        个氨基酸。

图A和图B分别表示甲、乙果蝇某染色体上的部分基因 （果蝇甲和果蝇乙是亲子代关系）。请据图回答：

(1)与图A相比，图B发生了_______变异。
(2)图A染色体上控制白眼性状基因与控制棒眼性状基因的根本区别在于____________。
(3)一个自然繁殖、表现型正常的果蝇种群，性别比例偏离较大，经研究发现该种群的基因库中存在致死基因，它能引起某种基因型的个体死亡。从该种群中选取一对雌雄果蝇相互交配，F₁中有202个雌性个体和98个雄性个体。请回答：
①导致上述结果的致死基因具有         性致死效应，位于     染色体上。让F₁中雌雄果蝇相互交配，F₂中出现致死的几率为     
②从该种群中任选一只雌果蝇，如何鉴别它是纯合子还是杂合子？                           。
（4）二倍体动物缺失一条染色体称为单体。假如某等位基因Rr位于果蝇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。

分析与遗传有关的实验，回答相关的问题：
（1）孟德尔在做豌豆杂交实验时，采用纯种高茎和矮茎豌豆分别做了_______实验，结果F₁ 都表现为高茎，F₁ 自交得F₂，F₂出现3：1 性状分离比的根本原因是______________。
（2）“彩棉”是我国著名育种专家采用“化学诱变”、“物理诱变”和“远缘杂交”三结合育种技术培育而成的。据专家介绍，其中“物理诱变”采用的是一种单一射线，若种子进入太空后，经受的是综合射线，甚至是人类未知的射线辐射。在这种状态下，可以给种子创造物理诱变的机率，从产生的二代种子中可以选择无数的育种材料，丰富育种基因资源，从而可能创造出更优质的棉花新品种，据此回答：
①“彩棉”育种中经综合射线诱变后，引发的变异是          。
②“彩棉”返回地面后，是否均可产生有益的变异？          。其原因是      。
（3）分析如图所示的家系图，此种遗传病的遗传涉及非同源染色体上的两对等位基因。已知Ⅰ-1基因型为AaBB，且II-2与II-3婚配的子代都不会患病。 若Ⅲ–2与基因型为AaBb的女性婚配，若生育一表现正常的女儿概率为_______。

（遗传图解6分，其余每空2分，共16分）家蚕为ZW型性别决定的二倍体生物，A（普通斑）对a（素斑）为显性。在Aa蚕卵孵化过程中，用X射线处理，在雌蚕幼体中发现有少数个体表现为素斑、或为普通斑与素斑的嵌合体；另有少数普通斑雌蚕成熟后，其测交子代斑纹表现为伴性遗传。对这些变异类型进行研究，发现细胞中基因及染色体的变化如图所示（其他基因及染色体均正常）。请回答：

（1）若嵌合体幼蚕的部分细胞为突变I，则其是在细胞进行___________过程中发生了变异所致。
（2）突变II的变异类型为染色体结构变异中的______________。
（3）请在答题纸的指定位置上写出突变II测交的遗传图解。
（4）野生型雌家蚕（Z^BW）经诱变处理后出现了一只突变型（Z^×W）雌家蚕，该突变可能是隐性突变、隐性致死突变（胚胎期致死）或无效突变（仍保持原有性状）。现将经诱变处理的雌家蚕与野生型雄性家蚕进行两代杂交实验，观察F₂性状分离情况，请预期实验结果：
①若F₂中____________________________________________，则说明发生了隐性突变；
②若F₂中____________________________________________，则说明发生了隐性致死突变；
③若F₂中____________________________________________，则说明发生了无效突变。

(12分)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。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)。
(2)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____(填下列选项前的字母)：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______(填下列选项前的字母)。
a．基因突变  b．基因重组  c．染色体变异
(3)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)。

①如果培养C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一个基因决定的，应让该突变型菌株与_______杂交，根据______定律，预期其后代的8个孢子发育成的菌株的表现型为____________。若实验结果与预期一致，则说明A突变型菌株的酶缺陷是由一个基因决定的。

如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)G过程的原理是__________      _。
（6）茄子晚开花（A）对早开花（a）为显性，抗青枯病（T）对易感青枯病（t）为显性，基因T、t与控制开花期的基因A、a自由组合。为培育早开花抗青枯病的茄子，选择基因型为AATT 与aatt的植株为亲本杂交，设计一个方案，尽快选育出符合要求的能稳定遗传的品种（用遗传图解结合简要文字描述）。

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。请据图回答问题：

(1)由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式称为_____。若经过②过程产生的子代总数为１５５２株，则其中基因型为AAbb的植株理论上有  株。
(2)过程⑤常采用     的方法得到Ab幼苗。与过程①②③的育种方法相比，过程⑤⑥的优势是______________。
(3)与过程⑦的育种方法相比，过程④的明显优势是   。
(4)过程⑥需要使用的化学药剂是    ；过程⑦的育种原理是       。

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________。

(10分)在小麦中，现有高秆抗病(DDTT)和矮秆不抗病(ddtt)两品种。要培育出矮秆抗病的优良品种。请回答：
(1)若选用常规育种方法，依据的原理是__________________，该方法要从__________代开始选种，原因是__________________________________________________________。
(2)要缩短育种年限，应选用_________________育种，其关键步骤是_________________________。
(3)研究人员将抗旱基因(HVA基因)导入小麦，挑选出HVA基因成功整合到染色体上的抗旱植株(假定HVA基因都能正常表达)。某一抗旱植株体细胞含两个HVA基因，假设这两个基因在染色体上随机整合，可能出现如右图所示三种情况，请设计实验方案，确定该植株抗旱基因的位置是哪一种。(不考虑交叉互换)

①设计方案：____________________________________________________________。
②结果及结论：
I.若______________________________________________，则基因位置如甲所示。
II．若______________________________________________，则基因位置如乙所示。
III．若______________________________________________，则基因位置如丙所示。

下面为6种不同的育种方法，据图回答下列问题：

（1）图中A至D方向所示的途径一般从F₂代开始选种，这是因为                               。
（2）为了得到稳定遗传的抗倒伏、抗锈病的优良品种，根据提供的材料：a.小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种b.小麦的矮秆（隐性）不抗锈病（隐性）纯种要尽快得到所需品种，选择途径                         （用字母和箭头表示）最合适，预期产生所需性状类型的概率：                 。
（3）C、F过程最常用药剂的作用是                              。
（4）G过程涉及的工具酶有                                   。
（5）K过程成功的标志是                              。方法2、方法5和方法6都应用了                   技术。

已知二倍体番茄圆果(H)对梨果(h)为显性，植株抗病(R)对感病(r)为显性。某同学以纯合的圆果感病品种为母本，纯合的梨果抗病品种为父本进行杂交实验，在母本植株上获得的F₁种子都表现为圆果。在无相应病原体的生长环境中，播种所有的F₁种子，长出许多F₁植株，然后严格自交得到F₂种子，以株为单位保存F₂种子，发现绝大多数F₁植株所结的F₂种子都出现梨果与圆果的分离，而只有一株F₁植株(A)所结的F₂种子全部表现为圆果，可见这株F₁植株(A)控制圆果的基因是纯合的。请回答：
(1)据分析，导致A植株圆果基因纯合的原因有两个：一是母本自交，二是父本的一对等位基因中有一个基因发生突变。为了确定是哪一种原因，可以分析F₂植株的抗病性状，因此需要对这些圆果基因为纯合的F₂植株进行处理，这种处理是_____________。如果是由于母本自交，这些F₂植株的表现型为____________，其基因型是_________；如果是由于父本控制梨果的一对等位基因中有一个基因发生突变，这些F₂植株表现型为_____________，其基因型为________________。
(2)如果该同学以纯合的梨果抗病品种为母本，纯合的圆果感病品种为父本，进行同样的实验，出现同样的结果，即F₁中有一株植株所结的F₂种子全部表现为圆果，则这株植株圆果基因纯合的原因是__________________，其最可能的基因型为           。
(3)控制圆果和梨果的基因位于5号染色体上，现发现一株圆果番茄比正常番茄多一条5号染色体(减数第一次分裂时，两条5号染色体正常配对后分离，另一条5号染色体随机分离到一个子细胞中)。该圆果番茄的基因型有_______种可能类型，若要设计实验对上述情况进行鉴别，应该_____________________       ，然后通过对实验获得的数据进行分析，得出结论。

科学家发现多数抗旱性农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞和茎部细胞中却很难找到。
(1)该代谢产物能够使细胞液的渗透压________(填“增大”或“减小”)。
(2)这种代谢产物在茎部和叶肉细胞中很难找到，而在根部细胞中却能产生的根本原因是____________________。
(3)现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r(旱敏基因)：R、r的部分核苷酸序列为r∶ATAAGCATGACATTA；R∶ATAAGCAAGACATTA。抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是________      。研究得知与抗旱有关的代谢产物主要是糖类，该抗旱基因控制抗旱性状是通过基因控制_____________实现的。
(4)已知抗旱性和多颗粒属显性，各由一对等位基因控制，且分别位于两对同源染色体上。纯合的旱敏多颗粒植株与纯合的抗旱少颗粒植株杂交，F1自交：
①F2抗旱多颗粒植株中双杂合子占的比例是________。
②若拔掉F2中所有的旱敏型植株后，剩余植株自交。从理论上讲F3中旱敏型植株的比例是________。
(5)请设计一个快速育种方案，利用抗旱少颗粒(Rrdd)和旱敏多颗粒(rrDd)两植物品种做亲本，通过一次杂交，使后代个体全部都是抗旱多颗粒杂交种(RrDd)，用文字简要说明。