高中生物基因突变的原因综合题

下图是五种不同育种方法的示意图，请据图回答：

(1)图中A→D表示的育种方法的原理是________，A→B→C表示的育种方法与A→D的相比较，其优越性在于_______________________________________________________。
(2)图中E过程对种子或幼苗进行相关处理时，最佳作用时期是细胞的________，请列举一种能引起E过程变化的化学物质：________；F过程最常用的一种化学试剂的作用原理是________________________。
(3)图中G→J过程中涉及的生物技术有________________________________________。

棉花的纤维有白色的，也有紫色的；植株有因高酚而抗虫的，也有低酚不抗虫的，控制这两对性状的基因分别位于不同的同源染色体上，彩色棉作为一种具有天然颜色的特殊棉花，它不需要染色就可制成各种原色棉布，低酚棉是一种特殊类型的棉花品种，具有棉纤维酚含量低，对人体皮肤无负影响的优点，但低酚棉由于酚含量低，使得低酚棉的抗虫能力普遍下降。 现有白色低酚不抗虫棉及紫色高酚抗虫棉的两种纯合品种，欲培育出紫色低酚抗虫棉品种。某育种机构设计的育种方案如图所示，请回答该方案中的相关问题：

（1）从理论上讲，F2群体中的纯种概率为_________。截止F2的这一阶段在育种工作上经常采用，因为它的优点是             ，它依据的遗传原理是_______________。
（2）要制备出所需要的转基因细胞，作为其中的受体细胞应从表现型为_________的棉株上获得，而作为所用的目的基因，一般应先在细胞外形成 _______________再导入受体细胞，为检测目的基因是否导入，一般是通过 _______________是否表达予以初步筛选。
（3）由转基因细胞培育紫色低酚抗虫棉的过程，所采用的生物工程技术为 _________。
（4）最终得到的紫色低酚抗虫棉转入了苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因，使其基因型发生了改变，它和亲本植株_____________（是或不是）同一物种。

喷瓜的性别类型由a^D、a^＋、a^d三种基因决定，请根据有关信息回答下列问题：

性别类型	基因型
雄性植株	a^Da^+、a^Da^d
两性植株(雌雄同株)	a^+a^+、a^+a^d
雌性植株	a^da^d

（1）a^D、a^＋、a^d三种基因的关系如图所示，由该图可知基因突变具有________的特点，这三种基因的遗传信息蕴藏在            。
（2）喷瓜的性别类型与基因型关系如表所示：
①由表中信息可知喷瓜是      倍体植物；且只要存在       基因，个体就表现为雄性植株。
②自然界没有雄性纯合植株的原因是                      。
③某雄性植株与雌性植株杂交，后代中雄性植株：两性植株=1：1，则亲代雄性植株的基因型为       。
④请设计一个操作最简便的实验，以确定某两性植株的基因型，预测实验结果并得结论。
设计思路：                                    。
预期结果得结论：①                                                          。
②                                                                         。

普通小麦中有高杆抗病（TTRR）和矮杆易感病（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：

请分析回答：
（1）A组由F₁获得F₂的方法是        ，F₂矮杆抗病植株中不能稳定遗传的占       。
（2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮杆抗病植株中，最可能产生不育配子的是       类。
（3）A、B、C三组方法中，最不容易获得矮杆抗病小麦新品种的方法是     组，原因是          。
（4）通过矮杆抗病Ⅱ获得矮杆抗病小麦新品种的方法是                       。
（5）在一块高杆（纯合体）小麦田中，发现了一株矮杆小麦。请设计实验方案探究该性状出现的可能原因（简要写出所用方法、结果和结论）__________________         。

野生猕猴桃是一种多年生的富含V.C的二倍体（2n=58）小野果。下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子（aa）为实验材料培育抗虫猕猴桃无籽新品种的过程，据图回答：

（1）填育种类型：①            ③             ⑥             
（2）若②过程是自交，在产生的子代植株中AA的概率为          ；
（3）③⑦过程用到的药剂是           ，原理是                          ，经③过程产生的AAaa植株是        （填“纯合子”或“杂合子”）；
（4）若④过程是自交，则产生的AAAA的概率是          。
(5)若⑤过程是杂交，产生的AAA植株的体细胞含染色体数目是                       ，该植株所结果实无籽的原因是减数分裂过程中                       ；AA植株和AAAA植株不是一个物种的原因是                            。
（6）⑥过程中用到的工具酶是                 、                 ，操作步骤的第三步是              ；AAA的细胞成功接受抗虫B基因后，经植物组织培养产生幼苗，移栽后长成AAAB的抗虫新品种植株，该过程中产生的变异类型是        。

科学家发现多数抗旱型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的部分核苷酸序列如下：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________________实现的。
(4)已知抗旱型(R)和多颗粒(D)属于显性性状，且控制这两种性状的基因位于两对同源染色体上。纯合的旱敏型多颗粒植株与纯合的抗旱型少颗粒植株杂交，F₁自交：
①F₂抗旱型多颗粒植株中双杂合子所占比例是__       ______。
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中旱敏型植株所占比例是____ ____。
③某人用一植株和一旱敏型多颗粒的植株作亲本进行杂交，发现后代出现4种表现型，性状的统计结果显示抗旱∶旱敏＝1∶1，多颗粒∶少颗粒＝3∶1。若只让F₁中抗旱型多颗粒植株相互受粉，F₂的性状分离比是____       ____。
(5)请设计一个快速育种方案，利用抗旱型少颗粒(Rrdd)和旱敏型多颗粒(rrDd)两植物品种作亲本，通过一次杂交，使后代个体全部都是抗旱型多颗粒杂交种(RrDd)，用文字简要说明。_____________________________                               _________________

玉米的除草剂抗性（简称抗性，T）与除草剂敏感（简称非抗，t）、非糯性（G）与糯性（g）互为相对性状，它们分别位于两对同源染色体上。现在以纯合的非抗非糯性玉米（甲）为材料，经过诱变处理获得抗性非糯性个体（乙）；同时对甲的花粉进行诱变处理并培养等，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。
（4）A和a是玉米DNA上的一对等位基因。为了研究T、t与A、a的位置关系，遗传学家对若干基因型为AaTt和AATT个体杂交后代的基因型进行了分析。结果发现这些后代的基因型只有AaTT 和AATt两种。据此，可以判断这两对基因位于_________染色体上，理由是_______。

果蝇卷翅基因A是2号染色体（常染色体）上的一个显性突变基因，其等位基因a控制野生型翅型。
（1）杂合卷翅果蝇体细胞中2号染色体上DNA碱基排列顺序是           （相同/不相同），位于该对染色体上决定不同性状的基因传递是         （遵循/不遵循）基因自由组合定律。无论低等生物，还是高等生物以及人类，都可发生基因突变，这体现了基因突变的         （特点）。
（2）卷翅基因A纯合时致死，推测在随机交配的果蝇群体中，卷翅基因的频率会逐代             。
（3）研究者发现2号染色体上的另一纯合致死基因B，从而得到“平衡致死系”果蝇，其基因与染色体关系如下图。

该品系的雌雄果蝇互交（不考虑交叉互换和基因突变），其子代中杂合子的概率是      ；子代与亲代相比，子代A基因的频率      （上升/下降/不变）。
（4）欲利用 “平衡致死系”果蝇来检测野生型果蝇的一条2号染色体上是否出现决定翅膀新性状的隐性突变基因，可做下列杂交实验（不考虑杂交过程中的交叉互换及新的基因突变，翅膀性状与多对等位基因有关）：
P “平衡致死系”果蝇（♀）× 待检野生型果蝇（♂）
                  
F₁  选出卷翅果蝇，雌雄果蝇随机交配
F₂                ？
若F₂代的表现型及比例为                                   ，说明待检野生型果蝇的2号染色体上没有决定新性状的隐性突变基因。
若F₂代的表现型及比例为                                   ，说明待检野生型果蝇的2号染色体上有决定新性状的隐性突变基因。

子叶黄色(Y,野生型)和绿色(y,突变型)是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后,子叶由绿色变为黄色。
(1)在黑暗条件下,野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图1。其中,反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是        。

(2)Y基因和y基因的翻译产物分别是SGR^Y蛋白和SGR^y蛋白,其部分氨基酸序列见图2。据图2推测,Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的   和   。进一步研究发现,SGR^Y蛋白和SGR^y蛋白都能进入叶绿体。可推测,位点   的突变导致了该蛋白的功能异常,从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱,最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。

(3)水稻Y基因发生突变,也出现了类似的“常绿”突变植株y2,其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能,设计了以下实验,请完善。
(一)培育转基因植株:
Ⅰ.植株甲:用含有空载体的农杆菌感染            的细胞,培育并获得纯合植株。
Ⅱ.植株乙:              ,培育并获得含有目的基因的纯合植株。
(二)预测转基因植株的表现型:
植株甲:   维持“常绿”;植株乙:                                                    。
(三)推测结论:                                                                          。

在一个常规饲养的实验小鼠封闭种群中,偶然发现几只小鼠在出生第二周后开始脱毛,以后终生保持无毛状态。为了解该性状的遗传方式,研究者设置了6组小鼠交配组合,统计相同时间段内繁殖结果如下。

组合编号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
交配组合	●×	×■	×	●×■	●×□	○×■
产仔次数	6	6	17	4	6	6
子代小鼠 总数(只)	脱毛	9	20	29	11	0	0
有毛	12	27	110	0	13	40

注:●纯合脱毛♀,■纯合脱毛 ♂,○纯合有毛♀,□纯合有毛 ♂,杂合♀,杂合 ♂
(1)已知Ⅰ、Ⅱ组子代中脱毛、有毛性状均不存在性别差异,说明相关基因位于   染色体上。
(2)Ⅲ组的繁殖结果表明脱毛、有毛性状是由   基因控制的,相关基因的遗传符合   定律。
(3)Ⅳ组的繁殖结果说明,小鼠表现出脱毛性状不是   影响的结果。
(4)在封闭小种群中,偶然出现的基因突变属于   。此种群中同时出现几只脱毛小鼠的条件是                                       。
(5)测序结果表明,突变基因序列模板链中的1个G突变为A,推测密码子发生的变化是   (填选项前的符号)。
a.由GGA变为AGA
b.由CGA变为GGA
c.由AGA变为UGA
d.由CGA变为UGA
(6)研究发现,突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质,推测出现此现象的原因是蛋白质合成   。进一步研究发现,该蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降,据此推测脱毛小鼠细胞的   下降,这就可以解释表中数据显示的雌性脱毛小鼠   的原因。

某植物种皮颜色由两对基因(A和a,B和b)控制,A基因控制黑色素合成(A:出现色素,AA和Aa的效应相同),B为修饰基因,淡化颜色的深度(B:修饰效应出现,BB使色素颜色完全消失,Bb使色素颜色淡化)。请根据题目要求回答下列问题。

(1)若亲代种子P₁(纯种、白色)和P₂(纯种、黑色)杂交实验如图1所示。则P₁的基因型是   ,F₁的基因型是   。F₂中种皮为白色的个体基因型有   种,其中纯种个体大约占   。
(2)如图2所示,若两对基因都位于该植物第5号染色体上,进行杂交实验时,其中P₁亲本5号染色体上有一个“纽结”,并且还有部分来自4号染色体的“片段”,而正常的5号染色体没有纽结和“片段”。
①4号染色体片段移接到5号染色体上的现象称为。
②两亲本杂交,正常情况下,F₁出现了黑色和白色两种表现型,若F₁中出现了黄褐色的种子,则可能的原因是                                               ,
从而导致了基因重组现象的发生。在显微镜下观察该基因重组现象,需将F₁新类型(黄褐色) 的组织细胞制成临时装片,利用染色体上的       对A和b的标记,观察到       的染色体,则说明可能发生了基因重组。
(3)为了进一步探究这两对基因(A和a,B和b)是在同一对同源染色体上,还是在两对同源染色体上,某课题小组利用黄褐色种子(AaBb)进行实验验证。请依据要求完成下列步骤。
实验步骤:让黄褐色种子(AaBb)植株自交,观察并统计                               。
实验可能的结果(不考虑交叉互换)及相应的结论:
①                                             ,两对基因在两对同源染色体上。
②若                                           ,两对基因在一对同源染色体上。
③若                                           ,两对基因在一对同源染色体上。

下图表示番茄植株（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1、4依据的遗传学原理分别               、                 。
（2）通过途径2、3获得幼苗的过程都应用了植物组织培养技术，该技术依据的生物学原理是                                。
（3）通过途径2获得新品种的方法是                  ，其中能稳定遗传的个体占          。
（4）品种A与途径3中幼苗基因型相同的概率为       ，品种C的基因型是    ，该过程中秋水仙素的作用机理是                           。

下图表示正常雄性果蝇体细胞中染色体组成情况。请回答下列问题：

(1）黑身残翅果蝇与灰身长翅果蝇杂交，F1全为灰身长翅。用F₁雌果蝇进行测交，测交后代的表现型及比例为灰身长翅∶灰身残翅∶黑身长翅∶黑身残翅＝42∶8∶8∶42。据此推测，若控制黑身和灰身的基因位于Ⅱ号染色体上，则控制残翅和长翅的基因位于     号染色体上。
（2）卷刚毛弯翅雌果蝇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。F₁雌、雄果蝇互交，F₂中直刚毛弯翅雌果蝇所占的比例是______。
（3）假设某隐性致死突变基因有纯合致死效应（胚胎致死），无其他性状效应。根据隐性纯合体的死亡率，隐性致死突变分为完全致死突变和不完全致死突变。有一只雄果蝇偶然受到了X射线辐射，为了探究这只果蝇X染色体上是否发生了上述隐性致死突变，让该雄果蝇与正常雌果蝇杂交获得F1，再让F1雌、雄果蝇相互交配获得F₂,统计F₂中                   。
①如果________________，则X染色体上发生了完全致死突变；
②如果_______________，则X染色体上发生了不完全致死突变；
③如果_______________，则X染色体上没有发生隐性致死突变。

某两岁男孩(Ⅳ₅)患黏多糖贮积症，骨骼畸形，智力低下，其父母非近亲结婚。经调查，该家庭遗传系谱图如下。

(1)根据已知信息判断，该病最可能为   染色体上   基因控制的遗传病。
(2)Ⅳ₅患者的致病基因来自第Ⅱ代中的   号个体。
(3)测定有关基因中，父亲、母亲和患者相应的碱基序列分别为：
父亲：……TGGACTTTCAGGTAT……
母亲：……TGGACTTTCAGGTAT……
……TGGACTTAGGTATGA……
患者：……TGGACTTAGGTATGA……
可以看出，产生此遗传病致病基因的原因是 ______________________________
_________________________________________________________________ ，
是由于DNA碱基对的   造成的。
(4)黏多糖贮积症是一种高致病性、高致死性的遗传病，其致病机理是水解黏多糖的酶缺失，导致黏多糖沉积于细胞内的   中，进而影响多种组织细胞的正常功能。
(5)为减少黏多糖贮积症的发生，该家族第Ⅳ代中的   (填写序号)应注意进行遗传咨询和产前诊断。进行产前诊断时可以抽取羊水，检测胎儿脱落上皮细胞的   。

某科研小组对野生纯合小鼠进行X射线处理，得到一只雄性突变型小鼠。对该鼠研究发现，突变性状是由位于一条染色体上的某基因突变产生的。该小组想知道突变基因的显隐性和在染色体上的位置，设计了如下杂交实验方案，如果你是其中一员，将下列方案补充完整。(注：除要求外，不考虑性染色体的同源区段。相应基因用D、d表示)
(1)杂交方法：__________________________________________。
(2)观察统计：观察并将子代雌雄小鼠中野生型和突变型的数量填入下表。(下表不填写，只作为统计用)

	野生型	突变型	突变型/(野生型+突变型)
雄性小鼠			A
雌性小鼠			B

(3)结果分析与结论：
①如果A=1，B=0，说明突变基因位于__________________________________；
②如果A=0，B=1，说明突变基因为_____________________________________，
且位于       ；
③如果A=0，B=     ，说明突变基因为隐性，且位于X染色体上；
④如果A=B=1/2，说明突变基因为                                   ，
且位于     。
(4)拓展分析：如果基因位于X、Y的同源区段，突变性状为    ，该个体的基因型为___________________。