高中生物基因突变的原因综合题

斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码。具有纯合突变基因（dd）的斑马鱼胚胎会发出红色荧光。利用转基因技术将绿色荧光蛋白（G）基因整合到斑马鱼17号染色体上，带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光。未整合G基因的染色体的对应位点表示为g。用个体M和N进行如下杂交实验

（1）在上述转基因实验中，将G基因与质粒重组，需要的两类酶是  和   
（2）根据上述杂交实验推测：
①亲代M的基因型是             （选填选项前的符号）。
a. DDgg      b. Ddgg
②子代中只发出绿色荧光的胚胎基因型包括       （选填选项前的符号）。
a. DDGG     b. DDGg   c. DdGG      d. DdGg
（3）杂交后，出现红·绿荧光（既有红色又有绿色荧光）胚胎的原因是亲代          （填“M”或“N”）的初级精（卵）母细胞在减数分裂过程中，同源染色体的          发生了交换，导致染色体上的基因重组。通过记录子代中红·绿荧光胚胎数量与胚胎总数，可计算得到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例，算式为            

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：_____________________________________。

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）杂合卷翅果蝇的体细胞中2号染色体上DNA碱基排列顺序             （相同/不相同），位于该对染色体上决定不同性状基因的传递             （遵循/不遵循）基因自由组合定律。
（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）：
P “平衡致死系”果蝇（♀）× 待检野生型果蝇（♂）

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。

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。

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           。

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。

(18分)
I科研人员尝试利用植物来回收环境中重金属元素,修复受污染的土壤或水体。下图是种植在受到不同程度铅污染的土壤中的三种植物体内铅含量。

上图植物中，最适合用于修复受铅污染较严重地区土壤的是   ，但所种植的植物不宜用作家畜饲料或者沼气池发酵，理由分别是          和             
II 油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产，萝卜（具有两性花）具有抗线虫病基因。
（1）若对萝卜进行基因组测序，应对        条染色体进行DNA测序。
（2）科研人员以萝卜和油菜为亲本杂交，通过下图所示途径获得抗线虫病油菜。

①F₁植株由于减数第一次分裂时染色体不能________，因而高度不育。用秋水仙素处理使染色体__________，形成异源多倍体。
②将异源多倍体与亲本油菜杂交（回交），获得BC₁。BC₁细胞中的染色体组成为__________（用字母表示）。用BC₁与油菜再一次杂交，得到的BC₂植株群体的染色体数目为__________。
③获得的BC₂植株个体间存在胞囊线虫抗性的个体差异，其原因是不同植株获得的__________不同。

如图为人珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图.表示基因的不同功能区.据图回答:

(1)上述分子杂交的原理是_________________________;细胞中珠蛋白基因编码区不能翻译的序列是_________(填写图中序号)。
(2)细胞中珠蛋白基因开始转录时,能识别和结合①中调控序列的酶是_________。
(3)若一个卵原细胞的一条染色体上.珠蛋白基因的编码区中一个A替换成T.则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是_________。
(4)上述突变基因的两个携带者婚配.其后代中不含该突变基因的概率是________。
(5)用一定剂里的射线照射萌发状态的棉花种子.其成活棉株的器官形态和生理代谢均发生显著变异.这种变异属于________。处理过的种子有的出苗后不久就死亡，绝大多数的产量和品质下降.这说明了________。在其中也发现了极少数的个体品质好，产最高，这说明了变异是________。

(11分)一个常规饲养的某种动物M,种群中个体均为黑毛。该种群中偶然发现几只M出现无毛性状,无毛M既有雌性也有雄性。（有毛与无毛基因用A、a表示）
（1）如果已知无毛基因为显性,有毛雌性M与偶然出现的无毛雄性M交配产仔多次,后代中无毛均为雌性,有毛均为雄性,此结果与题干中“无毛M既有雌性也有雄性”的结果是否矛盾?_____,理由是:_______________________________；
（2）如果选择6组M交配结果如下表,请分析回答:

交配组合编号	1	2	3	4	5	6
交配 组合	♀	无毛	有毛	有毛	无毛	无毛	有毛
♂	有毛	无毛	有毛	无毛	有毛	无毛
产仔次数	6	6	17	4	6	6
子代小鼠数量（只）	有毛 (♀+♂）	12 (6+6)	27 (14+13)	110 （56+54）	0	13 （6+7）	40 (21+19)
无毛 (♀+♂)	9 （4+5）	20 (10+10）	29 （14+15）	11 (6+5)	0	0

①由上表判断,无毛基因的遗传方式为___________________。
②如果上表中第2组M继续交配产仔,发现后代中出现一只白毛雄性个体,该雄性个体与第2组的子代有毛雌性个体交配,后代中雌性均为白毛,雄性均为黑毛。写出“该雄性个体与第2组的子代有毛雌性个体交配”产生后代的表现型及其比例______________________,这些后代中无毛个体的基因型为_________________。（黑毛与白毛基因用B、b表示）
（3）选择第1组组合继续交配产仔,子代出现了卷毛个体。已知卷毛为常染色体隐性遗传。选择第1组组合的子代中卷毛个体与直毛个体交配产仔,后代中没有出现卷毛,结果是直毛为3/4,无毛为1/4。据此判断控制有毛、无毛与直毛、卷毛性状的基因在减数分裂产生配子时,会发生_________________ (填序号)
①基因的自由组合   ②基因的连锁和交换   ③基因的自由组合或者基因的连锁和交换
判断的理由是____________________________________________。

已知伞花山羊草是二倍体，二粒小麦是四倍体，普通小麦是六倍体.为了将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦.并且尽最大可能保证新品种具备件通小麦的优良性状，研究人员做了如图所示的操作。下列有关叙述正确的是

A．杂种P能产生正常的可育的配子

B．异源多倍体与普通小麦杂交产生的杂种Q中一定含有抗叶锈病基因

C．射线照射杂种R使抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色休上，属于基因重组

D．两次与普通小麦杂交.可保证杂种R中含有较多普通小麦染色体

如图甲是某二倍体生物体细胞染色体模式图，A～F是细胞发生变异后的染色体组成模式图，据图回答：

（1）图中A～F中显示发生染色体变异的是       ，其中能引起染色体上基因数目或排列顺序发生改变的是       。
（2）B、C显示的变异方式分别叫       。
（3）A显示的变异类型是       ，发生在      过程中。
（4）甲产生E的过程可通过       来实现。

(9分)下图是利用现代生物技术改良草莓品系的过程，据图回答下列问题：

(1)将野生绿色草莓的叶片离体组织培养成四倍体试管苗的过程，体现了植物细胞的     性，此过程中秋水仙素的作用机理是               。
(2)欲获得抗虫草莓可从蛋白酶抑制剂基因、生长素诱导基因中选择            作为目的基因，要鉴定草莓的抗虫性，从个体水平上可采用         实验。
(3)Ⅱ过程常规方法是采用杂交育种，从生殖方式上分析，Ⅱ过程属于         生殖；从细胞分裂方式上分析，Ⅱ过程中进行了    分裂；Ⅱ过程还可先用花药离体培养分别获得抗虫草莓和凤梨草莓的        ，再用         技术获得同时具凤梨风味和抗虫特性的六倍体草莓，该技术常用的酶有        。

下图所示为用农作物①和②两个品种分别培养出④⑤⑥⑦四个品种的过程。

（1）用①和②通过Ⅰ和Ⅱ过程培育出⑤的过程所依据的遗传学原理是______________。
（2）通过Ⅲ和Ⅴ培育出⑤的育种方法的优点是_______________________。
（3）由①和②通过Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ过程培育出⑤的过程叫__________________，③培育出④过程叫________________，Ⅴ过程需要用___________________处理。

一对毛色正常鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常。分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果（控制毛色的基因显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因）；二是隐性基因携带者之间交配的结果（只涉及亲本常染色体上一对等位基因）。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。
（1）如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常的鼠比例均为________，则可推测毛色异常是________性基因突变为________性基因的直接结果，因为________________。
（2）如果不同窝子代出现两种情况，一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠比例是________，另一种是同一窝子代全部表现为________鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。

原本紫色的多年生草本植物醉蝶经过“太空”诱变出现了白色、红色等多种颜色，请回答下列有关问题。
（1）红色醉蝶细胞液呈碱性，而色素分子在此环境中表现为红色，生理机制如下, 图中a过程所需要的原料是         ，蛋白H应该是一种          蛋白。

（2）研究发现，与蛋白h比较，诱变后的蛋白H氨基酸序列有两个变化位点如下图，
据图推测，h基因突变为H基因时，导致①处突变的原因是发生了碱基对的           ，导致②处突变的原因是发生了碱基对的           。进一步研究发现，蛋白H相对分子质量明显大于蛋白h，出现此现象的原因可能是蛋白质合成           。

（3）含基因R的醉蝶，香味浓烈，其等位基因r，不能合成芳香油，无香味。基因H可抑制醉蝶香味，且这种抑制具累加效应（抑制由强到弱依次表现为清香、芳香、浓香），2对基因独立遗传。现有一批芳香型醉蝶，请用这批醉蝶，在最短时间内，利用技术操作较为简洁的育种方式获得一批清香型、能稳定遗传的醉蝶。用遗传图解表示育种过程，并用简单的文字说明。（不要求写配子）