高中生物基因突变的原因综合题

棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，如图表示棉花的两个品系的部分染色体及基因组成：I、II表示染色体，D为矮化基因，T为抗虫基因，均为显性，d为高杆基因。乙品系是通过基因工程获得的品系。

（1）乙品系是将          通过体外重组后导入受体细胞内，该过程需使用的工具酶是           。
（2）T基因的特性是能控制合成有关的毒蛋白。其转录时，首先是______________与基因的启动子结合，基因的相应片段双螺旋解开，该过程发生的场所是____________。
（3）甲和乙杂交得到F₁ ，F₁基因型有     种。请画出F₁能产生dT配子的次级精母细胞后期图（假设不发生交叉互换，只需画出I、II染色体，要求标出相应基因，请画在下边的线框内）。

（4）棉花的纤维大多数为白色，但也存在彩色棉花。在某一个彩色棉花种群中，测得存在的基因型及表现型个体数如下表：

总数	基因型、表现型及个体数
E^+E^+ (深红色)	E^+E (红色)	E^+e (浅红色)	EE （灰色）	Ee (浅灰色)	ee （栗色）
760	180	230	0	120	230	0

如果红色的棉花与浅灰色的棉花杂交，后代中灰色的棉花所占比例是__________;市场调查发现浅红色的棉花最受欢迎，现在想要尽快选育出较多浅红色的棉花品种，应该选择基因型是______________和______________的棉花品种进行杂交。

刺毛鼠的背上有硬棘毛（简称有刺），体色有浅灰色和沙色，浅灰色对沙色显性。在实验中封闭饲养的刺毛鼠群体中，偶然发现了一只无刺雄鼠，并终身保留无刺状态。
请回答下列问题：
（1）产生该无刺雄鼠的原因是                                  。有刺基因和无刺基因最本质的区别是_______________________________________不同。
（2）让这只无刺雄鼠与有刺雌鼠交配，F₁全有刺；F₁雌雄鼠自由交配，生25只有刺鼠和8只无刺鼠，其中无刺鼠全为雄性。这说明有刺和无刺这对相对性状中_________是隐性，控制有刺无刺的基因位于________________染色体上。
（3）若控制体色的基因为A、a，有刺无刺的基因为B、b，则浅灰色无刺雄鼠的基因型是________________。如果它与沙色有刺雌鼠交配子代的表现型为浅灰无刺：浅灰有刺：沙色无刺：沙色有刺为1：1：1：1，则沙色有刺雌鼠基因型为___________。
（4）刺毛鼠的染色体组成2n=16。如果此无刺雄鼠与有刺雌鼠交配，生了一个染色体组成是14＋XYY的子代个体，则其原因应是亲代中的雄鼠在减数第________次分裂过程中发生了差错；此次减数分裂同时产生的另外三个精子的染色体组成应依次为______________________________________________。
（5）若要繁殖出无刺雌鼠，则最佳方案是：先让此无刺雄鼠和纯种有刺雌鼠交配，然后再让_______与__________交配。

如图为四种不同的育种方法,请回答下列问题。

（1）图中A、D途径表示杂交育种,一般从F₂开始选种,这是因为__________________。
（2）若亲本的基因型有以下四种类型:

①两亲本相互杂交,后代表现型为3∶1的杂交组合是_________。
②选乙、丁为亲本,经A、B、C途径可培育出   种纯合植物。
（3）图中通过E方法育种所运用的原理是             。
（4）与杂交育种、诱变育种相比，基因工程育种的优点分别是___________________、____________________________。

如图是小麦育种的一些途径。请回答下列问题：

（1）已知高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗病（R）对易感病（r）为显性，两对相对性状独立遗传。亲本基因型为ddrr和DDRR，在培育矮秆抗病小麦品种过程中，F₁自交产生F₂，F₂中矮秆抗病类型所占的比例是        。
（2）E→F→G途径的育种方法是            ，其中F过程是               ，G过程常用的方法是                                                  。
（3）要使小麦获得燕麦抗锈病的性状，应该选择图中       （填字母）表示的技术手段最合理，该育种方法是             。
（4）图中能产生新基因的育种途径是       （填字母）。
（5）请写出基因工程的第二个步骤：                                                

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）Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列如图。据图推测，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，SGRY蛋白和SGRy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”。
（2）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突变植株y2的细胞，培育并获得纯合植株。
Ⅱ．植株乙：用_______________________，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.
（三）推测结论：_____________________________________。

(10分)果蝇是遗传学研究常用的生物材料，请回答下列有关果蝇遗传试验的问题：
(1)已知果蝇黄身和黑身为一对相对性状，控制该性状的基因位于常染色体上，一对体色为黑身的果蝇交配，后代有多只黑身果蝇和一只黄身雄果蝇，分析认为体色异常原因有两种：一是基因突变(只考虑一个基因)的结果，二是隐性基因携带者之间交配的结果，请设计杂交实验并预测试验结果。
试验方案：将这只黄身雄果蝇与________交配，获得若干后代，若后代________，则为原因一；若后代______________，则为原因二。
(2)科学家布里吉斯发现白眼雌果蝇(X^bX^b)和红眼雄果蝇(X^BY)杂交的子一代出现了一个白眼雌果蝇，大量观察发现，上述杂交中，2000—3000只红眼雌果蝇中会出现一只白眼雌果蝇，同样在2000—3000只白眼雄果蝇中会出现一只红眼雄果蝇。对于果蝇来说，染色体与性别关系如下表，该白眼雌果蝇的出现可能为基因突变也可能为染色体变异，请设计简单杂交实验确定是哪一种原因引起的。

XXY	XO	XXX	YO
雌性可育	雄性不可育	死亡	死亡

实验方案：                       ，统计F₁的表现型情况；
结果预测：若____________，则为基因突变；若____________，则为染色体变异。

科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的某植物突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强（如图）。该突变体植物叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化见下表（“－”表示未测数据）。请回答下列有关问题。

叶片	发育时期	叶面积(最大面积/%)		气孔相对开放度/%
A	新叶展开前	19	－	－	－2.8
B	新叶展开中	87	1.1	55	1.6
C	新叶展开完成	100	2.9	81	2.7
D	新叶已成熟	100	11.1	100	5.8

(1)提取该植物突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入________，以防止色素被破坏。用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素，缺失的色素带应位于滤纸条的________。
(2)该突变体和野生型植物的O₂释放速率与光照强度的关系如上图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率________。当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推测，突变体固定CO₂形成________的速率更快，对光反应产生的________消耗也更快，进而提高了光合放氧速率。
(3)表格中的四组叶片，B的净光合速率较低，推测原因可能是：
①叶绿素含量低，导致光能吸收不足；
②__________________________，导致________________________。
(4)将A、D分别置于光温恒定的密闭容器中，一段时间后，A的叶肉细胞中，将开始积累________；D的叶肉细胞中，ATP含量将________。
(5)与C相比，D的叶肉细胞的叶绿体中，数量明显增多的结构是________。

遗传性乳光牙患者由于牙本质发育不良导致牙釉质易碎裂，牙齿磨损迅速，乳牙、恒牙均发病，4～5岁乳牙就可以磨损到牙槽，需全拔装假牙，给病人带来终身痛苦。通过对该病基因的遗传定位检查，发现原正常基因第45位原决定谷氨酰胺的一对碱基发生改变，引起该基因编码的蛋白质合成终止导致患病。已知谷氨酰胺的密码子（CAA、CAG），终止密码（UAA、UAG、UGA）。请分析回答：
（1）正常基因中发生突变的碱基对是                  。
（2）与正常基因控制合成的蛋白质相比，乳光牙致病基因控制合成的蛋白质相对分子质量             ，进而使该蛋白质的功能丧失。
（3）现有一乳光牙遗传病家族系谱图（已知控制乳光牙基因用A、a表示）：

①乳光牙是致病基因位于      染色体上的     性遗传病。
②产生乳光牙的根本原因是         ，该家系中③号个体的致病基因是通过      获得的。
③若3号和一正常男性结婚，则生一个正常男孩的可能性是         。

下图表示某一观花植物花色形成的遗传机理，其中字母表示控制对应过程所需的基因，且各等位基因表现出完全显性，非等位基因间独立遗传。若紫色色素与红色色素同时存在时，则表现为紫红色。请回答：

（1）该植物花色的遗传遵循         定律。
（2）若同时考虑三对等位基因，则能产生含红色色素的植株基因型有   种，紫花的植株基因型是               。
（3）现有纯合紫花的植株与纯合红花的植株杂交，所得F₁的表现型为                 。F₁自交，则F₂中白花的植株所占的比例是       ，紫红花的植株所占比例是          。
（4）已知该植物为二倍体，某植株某性状出现了可遗传的新表现型，请设计一个简单实验来鉴定这个新表现型的出现是由于基因突变还是染色体组加倍所致？（写出实验思路）                                                                   。
（5）某花农只有纯合紫花的植株和纯合红花的植株，希望能在最短时间内培养出可稳定遗传的白花植株，可采用的育种方法是          ，该育种方法依据的主要原理是              。

玉米（2n=20）是雌雄同株异花植物，有宽叶和窄叶，抗病和不抗病等相对性状。
I.下图为利用玉米的幼苗芽尖细胞进行实验的流程示意图。请分析并回答：

（1）基因重组发生在图中        （填编号）过程，图中秋水仙素的作用是        。利用幼苗2培育出植株B育种过程的最大优点是            。
（2）植株A的体细胞内最多时有      个染色体组，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是       。植株C属于单倍体是因为              。
II.已知玉米宽叶（A）对窄叶（a）为显性，在苗期便能识别出来，并且杂交种（Aa）所结果实与纯合品种相比表现为高产。某农场在培育杂交种时，将纯种宽叶玉米和纯种窄叶玉米进行了间行种植，但由于错过了人工授粉的时机，结果导致大面积自然授粉。
（3）按照上述栽种方式，F₁植株的基因型有     种。
（4）如果用上述自然授粉收获的种子用于第二年种植，预计收成将比单独种植杂交种减产8%，因此到了收获季节，应收集       （宽叶、窄叶）植株的种子，第二年播种后，在幼苗期选择           （宽叶、窄叶）植株栽种，才能保证产量不下降。
（5）玉米花叶病由花叶病毒引起，苗期出现黄绿相间条纹状叶。已知抗花叶病（b）为隐性。现有纯种宽叶不抗病与纯种窄叶抗病两品种玉米，要获得高产且抗花叶病的品种，可用两纯合亲本进行       ，得到F₁，再用F₁进行          ，即能在较短时间内获得所需品种植株，其基因型是           。  

某二倍体植物（2n=14）开两性花，可自花传粉。研究者发现有雄性不育植株（即雄蕊发育异常不能产生有功能的花粉，但雌蕊发育正常能接受正常花粉而受精结实），欲选育并用于杂交育种。请回答下列问题：

（1）雄性不育与可育是一对相对性状。将雄性不育植株与可育植株杂交，F₁代均可育，F₁自交得F₂，统计其性状，结果如右表，说明控制这对相对性状的基因遗传遵循         定律。
（2）在杂交育种中，雄性不育植株只能作为亲本中的         （父本/母本），其应用优势是不必进行       操作。
（3）为在开花前即可区分雄性不育植株和可育植株，育种工作者培育出一个三体新品种，其体细胞中增加一条带有易位片段的染色体。相应基因与染色体的关系如右下图（基因M控制可育，m控制雄性不育；基因R控制种子为茶褐色，r控制黄色）。

①三体新品种的培育利用了         原理。
②带有易位片段的染色体不能参与联会，因而该三体新品种的细胞在减数分裂时可形成          个正常的四分体；         （时期）联会的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，而带有易位片段的染色体随机移向一极。故理论上，含有8条染色体的雄配子占全部雄配子的比例为         ，经研究发现这样的雄配子不能与雌配子结合。
③此品种植株自交，所结的黄色种子占70%且发育成的植株均为雄性不育，其余为茶褐色种子，发育成的植株可育。结果说明三体植株产生的含有8条染色体和含有7条染色体的可育雌配子的比例是        ，这可能与带有易位片段的染色体在减数分裂时的丢失有关。
④若欲利用此品种植株自交后代作为杂交育种的材料，可选择         色的种子留种。

某二倍体植物（2n=14）开两性花，可自花传粉。研究者发现有雄性不育植株（即雄蕊发育异常不能产生有功能的花粉，但雌蕊发育正常能接受正常花粉而受精结实）。请回答下列问题：
（1）雄性不育与可育是一对相对性状。将雄性不育植株与可育植株杂交，F₁代均可育，F₁自交得F₂，统计其性状，结果如右表，说明控制这对相对性状的基因遗传遵循         ________________定律。

表 F2性状统计结果
编号	总株数	可育∶不育
1	35	27∶8
2	42	32∶10
3	36	27∶9
4	43	33∶10
5	46	35∶11

（2）在杂交育种中，雄性不育植株只能作为亲本中的         （父本/母本），其应用优点是不必进行         操作。
（3）为了在开花前即可区分雄性不育植株和可育植株，育种工作者培育出一个三体新品种，其体细胞中增加一条带有易位片段的染色体。相应基因与染色体的关系如右图（基因M控制可育，m控制雄性不育；基因R控制种子为茶褐色，r控制黄色）。

①三体新品种的培育利用了         原理。
②带有易位片段的染色体不能参与联会，因而该三体新品种的细胞在减数分裂时可形成          个正常的四分体；         （时期）联会的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，而带有易位片段的染色体随机移向一极。故理论上，含有8条染色体的雄配子占全部雄配子的比例为         ，经研究发现这样的雄配子不能与雌配子结合。
③此品种植株自交，所结的黄色种子占70%且发育成的植株均为雄性不育，其余为茶褐色种子，发育成的植株可育。结果说明三体植株产生的含有8条染色体和含有7条染色体的可育雌配子的比例是         ，这可能与带有易位片段的染色体在减数分裂时的丢失有关。

现有两纯种小麦，一纯种小麦性状是高秆（D）、抗锈病（T）；另一纯种小麦的性状是矮秆（d）、易染锈病（t）（两对基因独立遗传）。育种专家提出了如图所示育种方法以获得小麦新品种，请据图分析回答：

（1）与正常植株相比，单倍体植株长得弱小，而且高度不育，但是，利用单倍体植株培育新品种却能明显________________________。
（2）图中（三）过程采用的方法称为___________________________；图中（四）过程最常用的化学药剂是___________________，该物质作用于正在分裂的细胞，引起细胞内染色体数目加倍的原因是__________________________________________。
（3）图中标号④基因组成分别为_________。用这种方法培育得到的植株中，符合人们要求的矮秆抗锈病植株所占的比例为_________。

以下各图分别表示几种不同的育种方法。

(1）A图所示过程是一种克隆动物的新技术，新个体丙的性别决定于　　　　亲本。
（2）在B图中，由物种P突变为物种P′，在指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种P的　　　改变成了　　　　　。（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天门冬氨酸GAC）
（3）C图所示的育种方法叫 　　　，小黑麦是八倍体，该方法最常用的做法是在1处　　 　　　　 。
（4）D图所表示的育种方法叫　　　   ,原理是             。若要在F₂中选出最符合生产要求的新品种，最简便的方是                           。
（5）E图中过程3常用的方法是　　　，与D方法相比，E方法的突出优点是　 。

下图是利用某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图。请分析回答：

(1)通过途径 1、2获得植株B和植株C的过程所采用的生物技术是___________，所利用的生物学原理是________________________。
(2)途径1、2、3中最能保持植株A性状的途径是________________________。
(3)如果植株A的基因型为AaBb(两对基因独立遗传)，植株D与植株C的表现型相同的概率为________。
(4)若利用途径2培养转基因抗虫植株C，种植该转基因植物时，为避免它所携带的抗虫基因通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”，则应该把抗虫基因导入到叶肉细胞的________DNA中。
(5)该二倍体植物的高茎和矮茎为一对相对性状(由核基因控制)，现有通过途径1获得的植株B幼苗若干(其中既有高茎，又有矮茎)，请设计实验程序，确定高茎与矮茎这对相对性状的显隐关系，实验程序可用图解表示并加以说明。