高中生物基因突变的原因综合题

如图所示，科研小组用⁶⁰Co照射棉花种子，分别获得棕色（纤维颜色）和低酚（棉酚含量）两个新性状的品种。已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。回答下列问题：

（1）两个新性状中，棕色是__________，低酚是__________性状。诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是__________；白色、高酚的棉花植株基因型是_________。
（2）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为尽快获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变Ⅰ代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从后代__________（出现/不出现）性状分离的区域中得到纯合棕色、高酚植株；再将该纯合体与图中表现型为_________的植株杂交后，取其子代花粉进行_______________成幼苗后，用____________处理可获得纯合的抗虫高产棉花新品种。

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。

（每空2分，共10分）有两个纯种小麦，一个是高秆抗锈病（DDTT），另一个是矮秆易染锈病(ddtt)，现有实验三组：
第一组：DDTT × ddtt → F₁ (自交) → F₂
第二组：DDTT × ddtt → F₁，将F₁的花药离体培养成幼苗，秋水仙素诱导染色体加倍
第三组：DDTT进行X射线、紫外线综合处理
实验结果发现：三组实验中都出现了矮杆抗锈病品种
（1）第一组F₂出现矮秆抗锈病的几率是              ，矮秆抗锈病中能稳定遗传的几率是          。
（2）第二组使用的方法，在遗传育种上称为            ，利用这种方法培育新品种的一个显著特点是                。
（3）第三组方法出现矮杆抗锈病后代是偶然的，个别的，它是DDTT通过                  来实现的。

家族性高胆固醇血症（FH）是一种单基因遗传病（设基因为H、h），其病因为LDL受体基因缺陷，导致肝脏对血液胆固醇的清除能力下降。血清胆固醇升高程度与受体数量的关系如图1。图2为某家族的FH遗传家系图。请回答：

（1）基因H、h位于        染色体上，二者功能不同的根本原因是       不同。
（2）遗传咨询发现：Ⅱ₂在出生后接受了肝移植手术，移植前的血清胆固醇范围为20～25mmol/L，则Ⅲ₁患FH的概率为        。若I₂同时患红绿色盲（受B/b基因控制），其他人（含III₁）色觉均正常，则II₃的基因型是       ，III₁和III₂近亲结婚，生出表现正常子代的概率是         。
（3）进一步研究发现：有的家族患者细胞膜上LDL受体减少的同时增加了异常蛋白，而有的家族患者只是细胞膜上LDL受体减少，无异常蛋白。前者可能是因为LDL受体基因的碱基序列改变，导致         的碱基序列改变，最终翻译出了异常蛋白。后者可能是LDL受体基因的碱基顺序改变导致基因不能        ，也有可能是染色体畸变导致LDL受体基因         。

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。据图分析，不正确的是      (　　)

A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高

B．过程②可以取F1中任一植株的适宜花药作培养材料

C．过程③包括脱分化和再分化两个过程

D．图中筛选过程不改变抗病基因频率

Ⅰ.簇毛麦（二倍体）具有许多普通小麦（六倍体）不具有的优良基因，如抗白粉病基因。为了改良小麦品种，育种工作者将簇毛麦与普通小麦杂交，过程如下：

（1）杂交产生的F₁代是________倍体植株，其染色体组的组成为________。F₁代在产生配子时，来自簇毛麦和普通小麦的染色体几乎无法配对，说明它们之间存在________。
（2）为了使F₁代产生可育的配子，可用________对F₁代的幼苗进行诱导处理。为鉴定该处理措施的效果，可取其芽尖制成临时装片，在________倍显微镜下观察________期细胞，并与未处理的F₁进行染色体比较。
（3）对可育植株进行辐射等处理后，发现来自簇毛麦1条染色体上的抗白粉病基因（e）移到了普通小麦的染色体上，这种变异类型属于________。在减数分裂过程中，该基因与另一个抗白粉病基因________（不/一定/不一定）发生分离，最终可形成________种配子，其中含有抗白粉病基因（e）配子的基因组成是________。
Ⅱ.绿色荧光蛋白基因（GFP）被发现以来，一直作为一个监测完整细胞和组织内基因表达及蛋白质位置的理想标记。请根据图表回答下列问题。

（1）已知GFP是从水母的体细胞中提取出的一种基因，提取它时通常利用的酶是     。
（2）若GFP的一端伸出的核苷酸的碱基序列是—TCGA—，另一端伸出的核苷酸的碱基序列是—TGCA—，则在构建含该GFP的重组质粒时，应选用的限制酶是__________（请在右表中选择）。
（3）若将含GFP的重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞，则常用的方法是__________。检测GFP是否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上，可采用__________技术进行检测。
（4）欲进一步将已导入了重组质粒的猪胎儿成纤维细胞培养成带有绿色荧光蛋白质的转基因猪，还需利用         技术，将导入了重组质粒的猪胎儿成纤维细胞的细胞核移植到去核的猪的卵母细胞中，从而形成重组细胞，再进一步培养成旱期胚胎，通过         技术转移到猪的子宫中，从而得到绿色荧光蛋白转基因克隆猪。
（5）为了加快繁殖速度，可对（4）中的早期胚胎进行       。也可将得到的绿色荧光蛋白转基因克隆猪（雌性），用__________处理，使之超数排卵，提高其繁育能力。

(8分，每空1分)科学家们用长穗偃麦草(二倍体)与普通小麦(六倍体)杂交培育小麦新品种—小偃麦。相关的实验如下，请回答有关问题。
(1)长穗偃麦草与普通小麦杂交，F₁体细胞中的染色体组数为________。长穗偃麦草与普通小麦杂交所得的F₁不育，其原因是___________________可用________处理F₁幼苗，获得可育的小偃麦。
(2)小偃麦中有个品种为蓝粒小麦(40W＋2E)，40W表示来自普通小麦的染色体，2E表示携带有控制蓝色色素合成基因的1对长穗偃麦草染色体。若丢失了长穗偃麦草的一个染色体则成为蓝粒单体小麦(40W＋1E)，这属于________变异。为了获得白粒小偃麦(1对长穗偃麦草染色体缺失)，可将蓝粒单体小麦自交，在减数分裂过程中，产生两种配子，其染色体组成分别为__________________________________，这两种配子自由结合，产生的后代中白粒小偃麦的染色体组成是________。
(3)为了确定白粒小偃麦的染色体组成，需要做细胞学实验进行鉴定。可取该小偃麦的________作实验材料，制成临时装片进行观察，其中________期的细胞中染色体最清晰。

玉米（2n＝20）是一种雌雄同株植物。下表表示5个玉米纯系的表现型、相应的基因型及基因所在的染色体。其中②～⑤品系均只有一个性状属隐性，其他性状均为显性。

（1）如果研究玉米的基因组，应测定________条染色体上的DNA碱基序列。
（2）若要进行自由组合定律的实验，选择品系②和③作亲本是否可行？___________；原因是____________。
（3）选择品系③和⑤做亲本杂交得F₁，F₁再自交得F₂，则F₂表现为长节高茎的植株中，纯合子的几率为________。
（4）为了提高玉米的产量，在农业生产中使用的玉米种子都是杂交种。现有长果穗（A）白粒（b）和短果穗（a）黄粒（B）两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒（AaBb）玉米杂交种的目的，科研人员设计了以下快速育种方案。

①请在括号内填写相关的基因型。
②处理方法A和B分别是指______________、_____________。以上方案所依据的育种原理有__________。

开两性花的二倍体陆地棉易得黄萎病，研究人员已从海岛棉分离出抗黄萎病基因(StVe，简称基因S)，发现整合到陆地棉的2号染色体和线粒体上的基因S能表达出等效的抗性，但线粒体上的基因 S 表达的抗性会逐代减弱。请回答下列问题：
（1）符合长期种植要求的种子（幼苗）是下列图示中的             。

(2)为了快速地获得更多的符合生产要求的种子，将上述6种幼苗全部种植，逐步进行如下操作：
①将所有具有抗性的植株自交得到自交系一代，同时还将这些具有抗性的植株作为父本（其精子内的线粒体不会进入卵细胞）与表现型为              的植株杂交得到杂交系一代，将杂交系一代种子全部种植，检测其抗性。若同一株系的植株全部表现为              ，则其对应的自交系一代就是符合要求的种子。
②让所有有抗性的杂交系一代植株自交，得到自交系二代种子，这些种子类型是              （种子类型用上图中的序号表示），对应的比例是              。
（3）某种群陆地棉，基因型为AA、Aa的植株分别为90%、9%，它们能够正常繁殖，但基因型为aa植株不能产生卵细胞，能产生花粉。问该种群自由交配一代后，具有正常繁殖能力的植株占              。

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。