高中生物基因突变的原因综合题

卡那霉素能引起野生型苎植株（2N）黄化，育种专家向野生型苎麻的核基因组中随机插入已知序列的sDNA片段（含卡那霉素抗性基因），通过筛选得到突变体Y，sDNA片段的插入使基因A的功能丧失，从突变体的表现型可以推测野生型基因A的功能。
（1）野生型苎麻的核基因组插入已知序列的sDNA片段引起的变异类型属于   （基因突变/染色体变异）。
（2）将突变体自交所结的种用子75%酒精消毒处理30s后，接种在含有     的培养基中，实验设置3个重复组，在适宜条件下光照培养。一段时间后若培养基上有绿色有幼苗，则可确定苎麻植株的DNA中含有     ，实验设置3个重复的目的是        。
（3）统计培养基中突变体Y自交产生大量后代，绿色幼苗和黄色幼苗性状分离比例接近于1：1，突变型（A⁺）对野生型（A）      （显性/隐性），自交结果    （符合/不符合）孟德尔自交实验的比例。
（4）育种专家进一步设计杂交实验以检测突变体Y（突变基因为A+）产生的       ，实验内容及结果见下表。

由实验结果可知，x片段插入引起的变异会导致    致死，进而推测基因A的功能与    有关。

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         。

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。请根据图回答问题。

(1)由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方式称为           ，其原理是此过程中会出现         。应用此育种方式一般从F₂才能开始选育AAbb个体，是因为                .
(2)若经过过程②产生的子代总数为1552株，则其中基因型为AAbb的植株在理论上有   株。基因型为Aabb的植株经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是            。
(3)过程⑤常采用            方法得到Ab个体。与过程“①②③”的育种方法相比，过程
⑤⑥的优势是                    。
(4)过程⑦的育种方式是                        。

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           。  

(16分)下图是某一年生白花传粉植物(2n=12)的某些基因在亲本细胞染色体上的排列情况。该种植物的高度由三对等位基因B、b，F、f，G、g共同决定，显性基因具有增高效应，且增高效应都相同，还可以累加，即显性基因的个数与植株高度呈正相关。已知图示中母本高75 cm，父本高45 cm，据此回答下列问题。

（1）若图示母本细胞正处于分裂过程中，则该细胞内可形成_______________个四分体。
（2）上述亲本杂交子代F₁的高度是________________cm，若考虑图中所示全部基因，F₁测交后代中高度为55 cm的植株有_________________种基因型。
（3）若基因E纯合会导致个体死亡，则F₁自交得到的F₂中杂合子Ee所占比例为___________________。
（4）该种植物红花与白花由两对等位基因控制，基因D、d位于l、2号染色体上，另一对等位基因为A、a，且D控制色素的合成，A抑制色素的合成。请完善下列实验步骤，探究基因A和a是否也位于1、2号染色体上(不考虑交叉互换和突变)。
第一步：选择基因型为__________________的纯合亲本进行杂交得到F₁种子。
第二步：种植F₁种子，待植株成熟让其_________________交，得到F₂种子。
第三步：种植F₂种子，待其长出花朵，观察统计花的颜色及比例。
结果及结论：
①若F₂植株的_______________________________，说明A、a不位于1、2号染色体上。
②若F₂植株的_______________________________，说明A、a位于1、2号染色体上。

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。

Rb是一种抑癌基因，它在许多不同种类的肿瘤细胞中常常处于突变状态。Rb编码的pRb蛋白能与E2F结合形成复合物。细胞中的E2F能与RNA聚合酶结合启动基因的转录。下图表示pRb蛋白的作用机理。请分析回答相关问题：

（1）图中过程Ⅱ发生的主要场所是_____，RNA聚合酶在DNA上的结合部位称为_____。
（2）高度分化的细胞中，图解中的蛋白激酶最可能处于_____（“激活”或“抑制”）状态。
（3）细胞中Rb基因突变最可能发生于图中的过程_____。研究人员发现一例Rb患者，其Rb基因发生了一对碱基替换，使得精氨酸密码子变成了终止密码。已知精氨酸密码子有CGU、CGC、AGA、AGG，终止密码子有UAA、UAG、UGA，据此推测，该患者Rb基因转录模板链中发生的碱基变化是_____。
（4）与正常细胞相比，肿瘤细胞能无限增殖。癌细胞的增殖方式是_____。癌细胞易发生转移的原因是_____。
（5）结合图示分析可知，肿瘤细胞无限增殖的机理是突变的Rb基因编码的蛋白质不能与_____结合，而使其能够不断启动基因表达合成大量的DNA聚合酶，促进细胞分裂。

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　 。

如图表示小麦的三个品系的部分染色体及基因组成：I、II表示染色体，D为矮杆基因，T为抗白粉病基因，R为抗矮黄病基因，均为显性，d为高杆基因。乙品系是通过转基因技术获得的品系，丙品系由普通小麦与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而 来（图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段）。

（1）普通小麦为六倍体，染色体数是42条，若每个染色体组包含的染色体数相同，则小麦的一个染色体组含有        条染色体。
（2）乙品系的变异类型是        ，丙品系的变异类型是         。
（3）甲和丙杂交得到F₁若减数分裂中I_甲与I_丙因差异较大不能正常配对，将随机移向细胞的任何一极，F₁产生的配子中DdR占        （用分数表示）。
（4）若把甲和乙杂交得到的F₁基因型看作DdTt， 请用遗传图解和必要的文字表示F₁经单倍体育种得到矮秆抗白粉病纯合子的过程。        

番茄的紫株和绿株由6号染色体上一对等位基因（E，e）控制，正常情况下紫株A与绿株杂交，子代均为紫株．育种工作者将紫株A用X射线照射后再与绿株杂交，发现子代有2株绿株（绿株B），其它均为紫株．绿株B出现的原因有两种假设：
假设一：X射线照射紫株A导致其发生了基因突变．
假设二：X射线照射紫株A导致其6号染色体断裂，含有基因E在内的片段丢失（注：一条染色体片段缺失不影响个体生存，两条染色体缺失相同的片段个体死亡）．
现欲确定哪个假设正确，进行如下实验：
将绿株B与正常纯合的紫株C杂交，F₁再严格自交得F₂，观察F₂的表现型及比例，并做相关结果分析：
（1）若F₂中紫株所占的比例为     ，则假设一正确；若F₂中紫株所占的比例为    ，则假设二正确．
（2）假设_       （填“一”或“二”）还可以利用细胞学方法加以验证．操作时最好选择上述哪株植株？_      ．可在显微镜下对其有丝分裂_       期细胞的染色体进行观察和比较；也可对其减数分裂四分体时期细胞的染色体进行观察和比较，原因是_      ．

在哺乳动物体细胞核中，有的X染色体常浓缩成染色较深的染色质体，此即为巴氏小体。研究者普遍认为，巴氏小体的形成是与XIST基因的特异性表达有关， 大量的XIST顺式作用在其中一条X染色体上，引发了该条染色质的广泛甲基化，从 而导致异染色质的形成。请分析回答下列问题

（1）显微镜下观察巴氏小体时，需用       染色后制片。某些性染色体数目异常的细胞核具有不同数目的巴氏小体，如XXY有1个、XXX有2个、XXX有3个，而XO没有巴氏小体，由此推测X染色体浓缩成巴氏小体的生物学意义是维 持雌性个体与雄性个体的x染色体上       量相同。
（2）为探究胚胎发育早期X染色体上Xist基因的表达与x染色体失活的关系，科研 人员将某种雌鼠的胚胎干细胞（PGK细胞）中两条X染色体分别记为X1和 X2（如图1 ），通过基因工程方法将其中X2的Xist基因敲除，获得XT细胞。对PGK 细胞、XT细胞及由它们分化形成的细胞中E和e基因的表达量进行定童分析，实验结果如图2所示。
①由图2分析，火多数PGK和XT细胞中的X染色体         。PGK分化细胞中E基因和e基因表达量高于 80%的细胞数目接近相等，说明X染色体失活是         的。
②由图2分析，XT分化细胞中        染色体失活，实验结果表明          。
③PGK分化细胞的不同细胞中E、e基因表达的差异，是由于这些细胞的        不同。
（3）据上述实验推测，在胚胎发育过程中，雄性哺乳动物体细胞中Xist基因         （填“会”或“不会”）转录。一般情况下，红绿色盲基因携带者的表现型是           。

现有两个品种的番茄，一种是高茎红果（DDRR），另一种是矮茎黄果（ddrr）。将上述两个品种的番茄进行杂交，得到F1。请回答下列问题：
（（1）欲用较快的速度获取纯合矮茎红果植株，应采用的育种方法是_______。
（2）将F₁进行自交得到F₂，获得的矮茎红果番茄群体中，R的基因频率是__________。
（3）如果将上述亲本杂交获得的F₁在幼苗时期就用秋水仙素处理，使其细胞内的染色体加倍，得到的植株与原品种是否为同一个物种？请简要说明理由__________。
（4）如果在亲本杂交产生F₁过程中，D基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离，产生的所有配子都能成活，则F₁的表现型有_________。

为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法。图中两对相对性状独立遗传，高蔓（A）、感病（B）是显性性状。据图分析回答：

（1）过程①表示的育种方式是_________，F1自交获得的F2中，高蔓抗病植株中纯合子占_______________。
（2）过程②表示的育种方式是_______________，可以取任一植株的适宜花药作培养材料，培养得到的单倍体基因型有______种；用秋水仙素处理，使染色体数目加倍，获得的二倍体植株的基因型分别是_______。
（3）过程③表示的育种方式是__________，叶肉细胞培育成转基因植株的过程体现了细胞的__________性。
（4）过程④表示的育种方式是__________，该育种方法的优点是_______。

果蝇为生物实验常用材料，进一步研究发现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。

染色体组成	XY]	XYY	XX	XXY	XXX	YY
性别	雄性	雌性	不发育

    
果蝇的长翅（A）对残翅（a）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Ⅱ区域中（如右图，Ⅱ、Ⅲ为非同源区段），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（AaX^RY）与长翅白眼雌果蝇（AaX^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Ⅱ区段缺失所致；
③若子代                      ，则是由性染色体数目变异所致。
（2）如果上述结论③成立，则W的基因型是         ，F₂中的果蝇有     种基因型。
（3）若果蝇刚毛和截毛这对相对性状由X和Y染色体上一对等位基因控制（位于同源区段Ⅰ上），刚毛（B）对截毛（b）为显性；控制果蝇的红眼和白眼性状的基因只位于X染色体Ⅱ区段上，果蝇的性别常常需要通过眼色来识别。若只考虑刚毛和截毛这对性状的遗传，果蝇种群中雄果蝇的基因型除了有X^BY^B和X^BY^b外，还有X^bY^B、X^bY^b。种群中有各种性状的雄果蝇，现有一只红眼刚毛雄果蝇（参考基因型为X^RBY^B），要通过一次杂交实验判断它的基因型，应选择表现型为         雌果蝇与该只果蝇交配，然后观察子代的性状表现。
①如果子代果蝇均为刚毛，则该雄果蝇基因型是X^BRY^B；
②如果子代红眼果蝇为刚毛，白眼果蝇为截毛。则该雄果蝇基因型为__________.
③如果子代             ，则雄果蝇基基因型为X^bRY^B。

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。