高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

水稻是我国南方地区重要的粮食作物，但在水稻的生育期中，稻瘟病危害水稻的生长发育，导致减产。稻瘟病引起水稻病症主要有褐色病斑型和白点病斑型，采用适宜播种方式可控制感病程度。下表是株高和株型相近的水稻A、B两品种在不同播种方式下的实验结果：

注：“+”的数目越多表示发病程度越高或产量越高，“一”表示未染病。
据题干信息及表中信息回答下列问题：
（1）抗白点病斑型的水稻是品种       ，判断依据是       。
（2）设计1、2两组实验，可探究        。
（3）1、3、4三组相比，第3组产量最高，可能原因是       。
（4）稻瘟病病原体与水稻之间属于     关系。若实验田的水稻被某种鸟大量捕食而明显减少时，该鸟的部分个体会另觅取食地，这属于生态系统中的       信息，体现了生态系统的      功能。若用标志重捕法调查该鸟的种群密度时标志物脱落，计算所得数值与实际数值相比，可能        （选填“偏小”或“相等”或“偏大”）。

紫色洋葱的叶分为管状叶和鳞片叶，管状叶伸展于空中，进行光合作用；鳞片叶富含营养物质，如图。以洋葱为材料进行如下实验：

（1）观察植物细胞的质壁分离和复原的常用材料是_______。提取和分离绿叶中的色素，可选用_________作为实验材料。两个实验中所用材料均有颜色，色素的存在部位分别是___________，为防止绿叶中色素在研磨过程中被破坏，可加入少许_______。
（2）观察细胞的有丝分裂，装片制作的操作流程为：取材→解离→__    _→染色→制片，其中解离的目的是________。观察有丝分裂需找到______区，该部位细胞与管状叶细胞相比，其主要特点是_________。
（3）用浓度适宜的秋水仙素处理植物分生组织5～6小时，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温（如4℃）处理水培养的洋葱根尖（2N=16条）时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢?请对这个问题进行实验探究。
针对以上问题，你作出的假设是________________。
你提出此假设的依据是________________________。

研究人员用四倍体马铃薯（4n=48）和抗青枯病的野生型二倍体马铃薯（2n=24）进行体细胞杂交，培育抗青枯病的马铃薯。
（1）研究人员用四倍体马铃薯的叶片探究原生质体制备条件，结果如表所示：

组别	酶的种类	酶的浓度 （%）	原生质体产量 （×10^6个/g）	镜检结果
1	纤维素酶	1．0	0．4	未解离的细胞团多
果胶酶	0．5
2	纤维素酶	1．0	0．08	有许多碎片
果胶酶	1．0
3	纤维素酶	0．5	1．5	未完全解离
果胶酶	0．5
4	纤维素酶	0．5	3．4	解离较好，细胞破碎严重
果胶酶	1．0
5	纤维素酶	0．4	18．8	解离充分，碎片少
果胶酶	0．7

①据表分析，制备原生质体的最佳组合是第____组，叶片解离程度主要取决于________的浓度。
②制备的原生质体应置于浓度___________马铃薯叶片细胞液浓度的溶液中进行培养，以保持原生质体的正常形态。
（2）为了便于在显微镜下对杂种细胞进行镜检筛选，将用四倍体马铃薯叶片制备的原生质体与用野生型二倍体马铃薯的_______（填“叶片”或“幼根”）为材料制备的原生质体进行融合。把两种原生质体置于加入____________的溶液中促融。
（3）为进一步从染色体水平上检测杂种植株，科学家选取杂种植株根尖进行_________后用碱性染料染色并制片，显微镜下对_________期的细胞进行染色体计数。

玉米非糯性基因（A）对糯性基因（a）是显性，植株紫色基因（B）对植株绿色基因（b）是显性，这两对等位基因分别位于第9号和第6号染色体上。玉米非糯性子粒及花粉遇碘液变蓝色，糯性子粒及花粉遇碘液变棕色。现有非糯性紫株、非糯性绿株和糯性紫株三个纯种品系供实验选择。请回答：
（1）若采用花粉鉴定法验证基因的分离定律，应选择表现型为非糯性紫株与     杂交。如果用碘液处理子代所有花粉，则显微镜下观察到花粉颜色及比例为        。
（2）若验证基因的自由组合定律，则两亲本基因型为        ，并且在花期进行套袋和         等操作。
（3）当用X射线照射亲本中非糯性紫株玉米花粉并授于非糯性绿株的个体上，发现在F₁的734株中有2株为绿色。经细胞学的检查表明，这是由于第6号染色体上载有的紫色基因（B）区段缺失导致的。已知第6号染色体区段缺失的雌、雄配子可育，而缺失纯合子（两条同源染色体均缺失相同片段）致死。
①请在图中选择恰当的基因位点标出F₁绿株的基因组成。

若在幼嫩花药中观察图中染色体，最好选择处于减数第    次分裂  期细胞。
②在做细胞学的检查之前，有人认为F₁出现绿株的原因是经X射线照射的少数花粉中紫色基因（B）突变为绿色基因（b），导致产生F₁中绿株。某同学设计了以下杂交实验，探究X射线照射花粉产生的变异类型。
实验步骤：
第一步：选F₁绿色植株与亲本中的    杂交，得到种子（F₂）；
第二步：F₂植株自交，得到种子（F₃）；
第三步：观察并记录F₃植株颜色及比例。
结果预测及结论：
若F₃植株的紫色：绿色为        ，说明花粉中紫色基因（B）突变为绿色基因（b），没有发生第6号染色体上载有的紫色基因（B）的区段缺失。
若F₃植株的紫色：绿色为        ，说明花粉中第6号染色体上载有的紫色基因（B）的区段缺失。

某二倍体植物宽叶（M）对窄叶（m）为显性，高茎（H）对矮茎（h）为显性，红花（R）对白花（r）为显性．基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上．

（1）基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如图丁所示，起始密码子均为AUG．若基因M的b链中箭头所指碱基C突变为A，其对应的密码子将由      变为      ．正常情况下，基因R在细胞中最多有       个，其转录时的模板位于       （选填“a”或“b”）链中．
（2）用基因型为MMHH和mmhh的植株为亲本杂交获得F₁，F₁自交获得F₂，F₂中自交性状不分离植株所占的比例为       ；用隐性亲本与F₂中宽叶高茎植株测交，后代中宽叶高茎与窄叶矮茎植株的比例为       ．
（3）基因型为Hh的植株减数分裂时，出现了一部分处于减数第二次分裂中期的Hh型细胞，最可能的原因是       ．缺失一条4号染色体的高茎植株减数分裂时，偶然出现一个HH型配子，最可能的原因是       ．
（4）现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为如图甲、乙、丙中的一种，其他同源染色体数目及结构正常．现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，确定该突变体的基因组成是哪一种．（注：各型配子活力相同；控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡）
实验步骤：
①       ；
②观察、统计后代表现型及比例．
结果预测：
Ⅰ．若       ，则为图甲所示的基因组成；
Ⅱ．若       ，则为图乙所示的基因组成；
Ⅲ．若       ，则为图丙所示的基因组成．

请回答以下有关实验的问题：
（1）下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是    
A．原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极
B．解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C．染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色
D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
（2）以下是与高中生物实验有关的内容．请回答以下问题：
①生物组织中还原糖的鉴定         
②观察细胞中的脂肪颗粒
③生物组织中蛋白质的鉴定         
④观察植物细胞的质壁分离和复原
⑤叶绿体中色素的提取和分离       
⑥比较过氧化氢酶和Fe³⁺的催化效率
⑦观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 
⑧探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
在上述实验过程中，必须借助显微镜才能完成的是        ，需要水浴加热的是        ，需要用颜色反应鉴定的是        （以上均填标号）．
由于实验材料用品或试剂所限，有时候需要设法替代，下列各项处理中正确的是        
A．做⑦实验时，可用蒜叶代替洋葱根尖
B．做④实验时，可用鸡血红细胞代替紫色洋葱表皮细胞
C．做⑤实验时，可用干净的细沙代替二氧化硅
D．做③实验时，可用龙胆紫代替双缩脲试剂
（3）调查人类遗传病时，应选取发病率高的         （单基因遗传病\多基因遗传病\染色体遗传病）来调查，若调查该病的发病率，最好用         方法来调查．
A.人群中随机抽样调查        
B.在患病家族中逐代调查．

玉米中非甜粒（D） 对甜粒（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。现有基因型ddrr和DDRR的两个，品种玉米，欲培育ddRR玉米品种。请分析回答
下列问题：
（1）若通过杂交育种培育原理是      ，就研究的两对相对性状而言，该原理涉及的染色体行为发生在 
          （亲本、F₁）的__    过程中。
（2）F₂中选出甜粒抗病个体自交得F₃，在F₃中应淘汰____    个体，淘汰后群体中R基因频率为____
（3）若不改变育种方法，要在较短年限内获得ddRR品种，可将F₂中选出的甜粒抗病个体的种子进行    
          种植，然后筛选不出现性状分离的株系。此外，还可采用       育种缩短育种年限，该过程中须在              时期一定浓度的秋水仙素处理．以获得纯合植株。

下图①②③是三种因相应结构发生变化而产生变异的示意图，请据图回答。

（1）过程能在光学显微镜下观察到;图中过程①的变异类型为            。
（2）猫叫综合征的变异属于上述过程中第        种类型，图中过程③的变异类型为         。
（3）青霉素高产菌株的获得所依据的原理与过程          相同。
（4）地中海贫血患者具有明显的区域特征，正常人（AA）易患疟疾，而携带者（Aa）既不患贫血，又抗疟疾，因此存活率明显提高，这体现了变异的利与害取决于            。在疟疾的选择下，基因a的频率增加，说明            。
（5）地中海贫血症是基因突变造成的，为调查地中海贫血症发病率，不正确的做法是      。
a．调查群体要足够大
b．必须以家庭为单位逐个调查
c．要注意保护被调查人的隐私
d．不能在特定人群中调查，要随机调查

为研究玉米（2n=20）的甜质性状的遗传，进行如下实验（基因用A/a;  B/b…表示）。

请根据杂交实验分析回答:
（1）玉米甜质性状的遗传遵循基因的         定律，F₂中甜玉米的基因型有          种，
甜玉米中基因型与亲本相同的占
（2）超甜的基因型是         ，F₂出现超甜的原理是
（3）我国科学家成功利用染色体杂交技术，将小麦中的抗病基因R和高产基因H的染色体片段导人多种玉米体细胞，再培育成可育植株，其中一种植株的基因型如下图。

①该植株自交，减数分裂中A与a所在的染色体因差异较大不能正常联会，而其它染色体能正常联会，可观察到     个四分体;在减数第二次分裂后期，细胞中最多有     条染色体;减数分裂完成后，可产生_
种基因型的配子。
②若各种配子的形成概率及活性相等，产生的子代均正常发育，则该植株自交，子代表现为抗病、高产、超甜的概率为           。

某自然种群的雌雄异株植物为XY型性别决定，该植物的花色（白色、蓝色和紫色）由位于常染色体上的等位基因A、a和X染色体的等位基因B、b共同控制。抑制其紫花形成的生化途径如图所示。

（1）图中①表示______________过程。
（2）研究者用射线处理雄性紫花植株（纯合体）的花粉并授到雌性蓝花植株上，发现在F₁代雄性中出现了1株白花。镜检表明，其原因是射线照射导致一条染色体上载有基因A的区段缺失。由此可推亲本中雌性蓝花植物的基因型为______________，请写出对应的遗传图解（要求写出与F₁雄白植株产生有关的配子及后代）。______________
（3）用杂交方法也能验证上述变异类型，原理是：虽然一条染色体区段缺失不影响个体生存，但是当两条染色体均缺失相同区段时有致死效应。当杂交后代出现致死效应时，就会出现特殊的性状比例。请完善下面的验证实验。
①选F₁雄性白花植物与纯合的雌性蓝花植株杂交，得到种子（F₂）；
②__________________________________________；
③种植并统计F₃植株花的颜色及比例。
结果分析：F₃植株中蓝花：白花为______________时，即可验证上述变异类型。

玉米为一年生植物。某农场种植的H品种玉米自交后代中，发现了叶片颜色为黄绿色的变异植株。此变异植株因光合作用不足，在开花前死亡。请分析回答：
（1）有研究者提出：玉米叶片为黄绿色的原因是叶绿素含量减少。取等质量的黄绿色叶片和正常的绿色叶片，分别加入      作为提取液，研磨、过滤得到滤液；再用纸层析法分离滤液中的色素。若黄绿色叶片色素分离的实验结果如图中的      （甲，乙）所示，则说明上述假设成立。

（2）研究者对上述变异有两种假设：
假设1：与叶绿素合成相关的酶的基因（M基因）发生了基因突变；
假设2：叶片黄绿色是由于“含M基因”的染色体片段丢失所致。
研究者让H品种玉米进行单株自交，其中某株玉米所结种子再种植，子一代中叶片黄绿色有125株，叶片绿色有335株。
①上述性状分离结果可用假设    解释。假设2所述的变异属于    变异。
②若假设1成立，则叶片黄绿色变异为      （显性，隐性）突变。检测该变异是否由单基因突变引起      （能，不能）用测交实验，理由是      。
③提取      的DNA，利用PCR技术进行特异性扩增，若      ，则证明假设2不成立。
（3）若绿色玉米种植在缺乏镁元素的土壤中，也会出现黄绿色玉米植株，此现象      （属于，不属于）变异。

大豆是两性花植物，下表表示大豆子叶颜色（BB表现深绿；Bb表现浅绿；bb呈黄色，幼苗阶段死亡）和花叶病抗性（由R、r基因控制）的遗传实验：

组合	母本	父本	F1的表现型及植株数
一	子叶深绿 不抗病	子叶浅绿 抗病	子叶深绿抗病220株；子叶浅绿抗病217株
二	子叶深绿 不抗病	子叶浅绿 抗病	子叶深绿抗病110株；子叶深绿不抗病109株 子叶浅绿抗病108株；子叶浅绿不抗病113株

（1）根据组合________可以判断大豆花叶病抗性的显性性状是________。
（2）组合二中母本的基因型是________，父本的基因型是________ 。
（3）用表中F₁的子叶浅绿抗病植株自交，F₂成熟植株中的表现型有___种,其对应比例为_____。
（4）某同学想要在最短的时间内选育出纯合的子叶深绿抗病大豆品种。设计育种方案如下：用组合一的________（父本/母本）植株自交，在子代中选出子叶深绿类型即为纯合的子叶深绿抗病大豆品种。此方法属于_____育种，所依据的遗传学原理是________。

下列甲、乙、丙图分别是基因型为AaBb的某个生物的细胞的染色体组成和分裂过程中物质或结构变化的相关模式图。请据图回答问题：

（1）图甲中细胞④的名称是__________，该图中同时出现B、b的原因是____________。
（2）图甲中细胞①处于图乙_______段，图甲中，处于图乙HI阶段的是_______（填数字）。
（3）图丙a、b、c中表示DNA分子的是__________，图甲中对应图丙Ⅱ时期的细胞是            ，图丙中Ⅱ→I，完成了图乙中的___________段的变化。
（4）基因的自由组合发生在图乙__________（填字母）段分裂时期中，细胞分裂时星射线的形成与____________密切相关（填结构名称）。
（5）现使用秋水仙素能使细胞的分裂将停留在图乙中CD段，秋水仙素的作用原理是________。

科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见右图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：

（1）异源多倍体是由两种植物AABB与CC远缘杂交形成的后代，经              方法培育而成。
（2）杂交后代①染色体组的组成为           ，进行减数分裂时形成        个四分体，体细胞中含有
     条染色体。
（3）杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体            。
（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为              。
（5）除这种方法外，还可以用         方法获得抗病基因的小麦，其作用的原理是

正常的水稻体细胞染色体数为2n=24．现有一种三体水稻，细胞中7号染色体的同源染色体有三条．即染色体数为2n+1=25，如图为该水稻细胞及其产生的配子类型和比例示意图（6、7为染色体标号；A为抗病基因，a为非抗病基因；①--④为四种类型配子）．已知染色体数异常的配子（①、③）中雄配子不能参与受精作用，其他配子均能参与受精作用．请回答：

（1）若减数分裂过程没有发生基因突变和染色体交叉互换，且产生的配子均有正常活性，则配子②和③_____________________（可能/不可能）来自一个初级精母细胞，配子④的7号染色体上的基因为_____。
（2）现用非抗病水稻（aa）和该三体抗病水稻（AAa）杂交，已测得正交实验的F1抗病水稻:非抗病=2:1。请预测反交实验的F1中，非抗病水稻所占比例为________________，抗病水稻中三体所占比例为_____________。
（3）香稻的香味由隐性基因（b）控制，普通稻的五香味由显性基因（B）控制，等位基因B、b可能位于6号染色体上，也可能位于7号染色体上。现有正常的香稻和普通稻，7号染色体三体的香稻和普通稻四种纯合种子供选用，请你设计最简便的杂交实验并预测实验结果，从而定位等位基因B、b的染色体位置。实验步骤：
a．选择正常的普通稻为______（父/母）本和三体的________稻为______（父/母）本杂交得F₁。
b．利用F₁中的三体个体，构建实验方案为__________________，得F₂。
c．统计F₂代中的香稻和普通稻的性状比。
实验结果：
d．若F₂代中的香稻和普通稻的性状比为________，则等位基因（B、b）位于7号染色体上。
e．若F₂代中的香稻和普通稻的性状比为________，则等位基因（B、b）位于6号染色体上。