高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

金鱼是观赏价值很高的鱼类，利用体积较大的卵细胞培育二倍体金鱼是目前育种的重要技术，其关键步骤包括：①精子染色体的失活处理(失活后的精子可激活卵母细胞完成减数分裂形成卵细胞)；②诱导卵细胞染色体二倍体化处理等。具体操作步骤如下图所示，请据图回答下列问题。

（1）经辐射处理可导致精子染色体断裂失活，这属于_______________变异。
（2）卵细胞的二倍体化有两种方法：用方法一获得的子代是纯合二倍体，导致染色体数目加倍的原因是______________；用方法二获得的子代通常是杂合二倍体，这是因为___________发生了交叉互换造成的。
（3）用上述方法繁殖鱼类并统计子代性别比例，可判断其性别决定机制。若子代性别为__________，则其性别决定为XY型；若子代性别为__________，则其性别决定为ZW型(WW或YY个体不能成活)。
（4）已知金鱼的正常眼(A)对龙眼(a)为显性，另一对同源染色体上的等位基因B、b将影响基因a的表达，当基因b纯合时，基因a不能表达。偶然发现一只具有观赏价值的龙眼雌鱼，若用卵细胞二倍体化的方法进行大量繁殖，子代出现了正常眼雌鱼，则该龙眼雌鱼的基因型为____________；若用基因型为AABB的雄鱼与子代的正常眼雌鱼杂交，子二代出现龙眼个体的概率为_________。
（5）研究发现，金鱼的双尾鳍（D）对单尾鳍（d）为显性，在一个自由交配的种群中，双尾鳍的个体占36%。现有一对双尾鳍金鱼杂交，它们产生单尾鳍后代的概率是_________。如果它们的子代中有15只单尾鳍金鱼，从理论上讲，这对金鱼所生子代个体总数约为_________。

雄家蚕的性染色体为ZZ，雌家蚕为ZW。由于雄蚕吐丝多，丝的质量好，更受蚕农们青睐。但在幼蚕阶段，雌雄不易区分。科学家采用下面两种不同的方法解决了这个问题，请根据相关内容回答：
（1）方法一：研究发现，幼蚕体色中有斑纹和无斑纹这一对性状分别由II号染色体上的A和a基因控制。科学家采用下图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决上述问题。

①图中变异家蚕的染色体的结构变异类型属于      。由变异家蚕培育出“限性斑纹雌蚕”所采用的育种方法是     。图中的“限性斑纹雌蚕”的基因型为       。
②在生产中，可利用上述“限性斑纹雌蚕”与表现型为       的雄蚕杂交，培育出根据体色就可能辨别性别的后代。
（2）方法二：蚕农们发现，雄蚕不仅产丝多，且天然绿色蚕丝销路好。研究表明，结天然绿色茧这一对性状分别由常染色体上G和g基因控制，幼蚕体色中正常和油质透明这一对性状分别由Z染色体上T和t基因控制。
①欲利用幼蚕体色油质透明区别的特点，从F₁中选择结天然绿色的雄蚕用于生产。现提供基因型为GGZ^TW的亲代雌蚕，则符合要求的亲代雄蚕基因型可有ggZ^tZ^t、    、    。
②现有另一杂交组合：ggZ^TZ^T×GGZ^tW→F₁，F₁雌雄交配后获得F₂，则F₂中幼蚕体色油质透明且结天然绿色茧的雌性个体所占比例为       。

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。

果蝇因繁殖快、易饲养和染色体数少常作为遗传学研究对象。
（1）二倍体动物缺失一条染色体称为单体。大多数单体动物不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体（Ⅳ号染色体）缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。形成单体的变异原理属于                   。果蝇中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体，且为隐性基因，为探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上，请完成以下实验：
实验步骤：
①让正常二倍体无眼果蝇与野生型单体（纯合有眼）果蝇交配，获得F₁代；
②统计F₁代的                                 ，并记录。
实验结果预测及结论
①F₁代                             ，则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上。
②若F₁代                             ，则说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。
（2）某果蝇的一条染色体发生缺失变异，缺失染色体上具有红色基因D，正常染色体上具有白色隐性基因d（如下图）。获得该缺失染色体的雄配子不育，若以该果蝇为父本，测交后代中有表现为红色性状的个体，请提出两种合理解释                                    ，
                                    。

（3）长翅红眼雄蝇与长翅红眼雌蝇交配，产下一只染色体为XXY的残翅白眼果蝇。已知翅长基因（A—长翅，a—残翅）、眼色基因（B—红眼，b—白眼）分别位于常染色体和X染色体上（如左下图），在没有基因突变情况下，亲代雌蝇产生异常卵细胞的同时，会产生异常第二极体。
①参照左下图，请在方框内画出与异常卵细胞来自于同一个次级卵母细胞的第二极体细胞图（要求标出相关基因）。
②请写出长翅红眼雄蝇与长翅红眼雌蝇交配，产下一只染色体为XXY的残翅白眼果蝇的遗传图解（配子中仅要求写出参与形成该异常个体的配子基因型）。

在蜜蜂的蜂巢中，有由受精卵发育来的蜂王和工蜂（均为雌性），以及由未受精的卵细胞发育来的雄蜂。蜜蜂的附肢有沟（花粉筐）、沟边有毛（花粉刷），自然界的野生工蜂为短毛、浅沟性状的“非富蜜型”。科研人员在自然界中偶然得到极少数具有长毛、深沟性状的“富蜜型”雄蜂，作了如下杂交实验，请分析回答下列问题：

组别	母本（♀）	父本（♂）	杂交结果
实验一	非富蜜型	富蜜型	♀、♂均为非富蜜型（F1）
实验二	F1非富蜜型	富蜜型	♀、♂均为四种表现型且比例为1:1:1:1
实验三	富蜜型	F1非富蜜型	♂富蜜型，♀非富蜜型

（1）一个蜂巢中的蜂王、工蜂、雄蜂等全部个体构成了一个__________________。同样由受精卵发育来的个体，由于获得的营养不同，只有一只雌蜂发育为蜂王，其余都发育为雌性工蜂，可见生物的性状是_________________共同作用的结果。
（2）用龙胆紫溶液将雄蜂和工蜂的有丝分裂细胞染色，在显微镜下观察并记录有丝分裂________期细胞的染色体数目，则观察到的结果为___________。
（3）蜜蜂的长毛、深沟的性状最初是通过________产生的。据实验结果分析，这两对相对性状中_______为显性。
（4）由实验二结果可推知母本产生了_________________________配子，说明控制两对相对性状的基因的遗传符合_________________定律。

玉米籽粒黄色基因T与白色基因t是位于9号染色体上的一对等位基因，已知无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有基因型为Tt的黄色籽粒植株A，其细胞中9号染色体图一。

（1）该黄色籽粒植株的变异类型属于染色体结构变异中的________。
（2）为了确定植株A的T基因位于正常染色体还是异常染色体上,让其进行自交产生F₁,实验结果为F₁表现型及比例为                   ，说明T基因位于异常染色体上。
（3）以植株A为父本（T在异常染色体上），正常的白色籽粒植株为母本杂交产生的F₁中，发现了一株黄色籽粒植株B,其染色体及基因组成如图二。分析该植株出现的原因是由于     （父本，母本）减数分裂过程中    _____   ___未分离。
（4）若（3）中得到的植株B在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机的移向细胞两极并最终形成含1条和2条9号染色体的配子，那么以植株B为父本进行测交，后代的表现型及比例_________________,其中得到的染色体异常植株占______。

番茄是一种常见的二倍体农作物(染色体 2N＝24)，开两性花。请回答下列一组问题。
(1)番茄植株在生长过程中，幼叶面积不断增大，这是细胞________和细胞________的结果；同时幼叶的绿色不断加深，这是由于__________含量增加的缘故。
(2)番茄叶型的正常叶对马铃薯叶显性。为了了解一株正常叶的番茄植株是纯合子还是杂合子，请补充完成以下实验思路：让该正常叶植株_____________，再观察其后代的叶型，如果后代表现为___________，则可以认为该植株是纯合子；如果后代表现为_______________________，则该植株是杂合子。
（3）番茄中有一种三体，其 6号染色体有三条 (比正常的番茄多了一条 6号染色体，如右图所示 )。三体在减数分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条配对，另1条同源染色体不能配对，减数第一次分裂的后期，配对的2条同源染色体正常分离，不能配对的那 1条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他染色体(如5号染色体)则正常配对、分离。

①三体番茄________（“是”或“不是”）二倍体。
②从变异的角度分析，三体番茄的形成属于___________。
③在答题卷的方框中绘出三体番茄细胞减数第一次分裂后期图解。(只要求画出 5、6号染色体，并用“5号、6号”字样标明相应的染色体)。

如图表示五种不同的育种方法示意图，请根据图回答下面的问题：

(1)图中A、D方向所示的途径表示      育种方式，其中从F₁到F₂再到F_n连续多代自交的目的是为了提高            的含量，且从F₂开始逐代进行人工选择是为了淘汰       ；A→B→C的途径表示         育种方式。比较两种育种方式，后者的优越性主要表现在      。
(2)B常用的方法                  。
(3)E方法所运用的原理是             。
(4)C、F过程中最常采用的药剂是        。
(5)G过程的原理是__________      _。
（6）茄子晚开花（A）对早开花（a）为显性，抗青枯病（T）对易感青枯病（t）为显性，基因T、t与控制开花期的基因A、a自由组合。为培育早开花抗青枯病的茄子，选择基因型为AATT 与aatt的植株为亲本杂交，设计一个方案，尽快选育出符合要求的能稳定遗传的品种（用遗传图解结合简要文字描述）。

猫是XY型性别决定的二倍体生物，当猫细胞中存在两条或两条以上的X染色体时，只有一条X染色体上的基因能表达,其余X染色体高度螺旋化失活成为巴氏小体,如下图所示。请回答：

(1)利用显微镜观察巴氏小体可用           染色。巴氏小体能用来区分正常猫的性别，理由是                       。
(2)显微镜下观察到某雌猫体细胞的细胞核中有2个巴氏小体，该雌猫的性染色体组成为        。高度螺旋化的染色体上的基因由于         过程受阻而不能表达。
(3)控制猫毛皮颜色的基因A（橙色）、a（黑色）位于X染色体上，基因型为X^AY的猫毛皮颜色是   。现观察到一只橙黑相间的雄猫体细胞核中有一个巴氏小体，则该雄猫的基因型为     ；若该雄猫的亲本基因型为X^aX^a和X^AY，则产生该猫是由    于            （填 “父方”或“母方”）形成了异常的生殖细胞，导致出现这种异常生殖细胞的原因是          。
(4)已知某环境条件下猫的AA和Aa个体全部存活，aa个体在出生前会全部死亡，现有该动物的一个大群体，只有AA、Aa两种基因型，其比例为1：2。假设每对亲本只交配一次且成功受孕，均为单胎。在上述环境条件下，理论上该群体随机交配产生的第一代中AA和Aa的比例是     。

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。请据图回答问题：

(1)由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式称为_____。若经过②过程产生的子代总数为１５５２株，则其中基因型为AAbb的植株理论上有  株。
(2)过程⑤常采用     的方法得到Ab幼苗。与过程①②③的育种方法相比，过程⑤⑥的优势是______________。
(3)与过程⑦的育种方法相比，过程④的明显优势是   。
(4)过程⑥需要使用的化学药剂是    ；过程⑦的育种原理是       。

果蝇的繁殖能力强，相对性状明显，是常用的遗传实验材料。请回答：
（1）某果蝇红眼（A）对白眼（a）为显性，位于X染色体上；长翅（B）对残翅（b）为显性，位于常染色体上。一只基因型为BbX^aY的雄果蝇，它的白眼基因来自亲本的    果蝇；若此果蝇的一个精原细胞减数分裂时产生了一个基因型为BbbX^a的精子，则另外三个精子的基因型分别为___________。
（2）现有五个果蝇品系都是纯种，其表现型及相应基因所在的染色体如下表。其中， 2～5果蝇品系均只有一个性状为隐性，其他性状均为显性纯合，且都由野生型（长翅、红眼、正常身、灰身）突变而来。请据表回答问题：

亲本序号	1	2	3	4	5
染色体		第Ⅱ染色体	X染色体	第Ⅲ染色体	第Ⅱ染色体
性状	野生型（显性纯合子）	残翅(v)	白眼(a)	毛身(h)	黑身(b)
其余性状均为纯合显性性状

若要进行基因自由组合规律的实验，选择1和4做亲本是否可行？______，为什么？_______；若选择2和5做亲本是否可行？_______，为什么？______________。
（3）研究人员构建了一个棒状眼雌果蝇CIB品系X^BX^b，其细胞中的一条X染色体上携带隐性致死基因e，且该基因与棒状眼基因B始终连锁在一起，如图所示。e在纯合 (X^BX^B、X^BY)时能使胚胎致死，无其他性状效应，控制正常眼的基因用b表示。为检测经X射线辐射后的正常眼雄果蝇A的精子中X染色体上是否发生了其他隐性致死突变，实验步骤如下：将雄果蝇A与CIB系果蝇交配，得F₁，在F₁中选取大量棒状眼雌果蝇，与多个正常眼且细胞未发生致死突变的雄果蝇进行杂交，统计得到的F₂ 的雌雄数量比。

预期结果和结论：如果F₂中雌雄比例为____________，则诱变雄果蝇A的精子中X染色体上未发生其他隐性致死突变；如果F₂中雌雄比例为____________，则诱变雄果蝇A的精子中X染色体上发生了其他隐性致死突变。

下面为6种不同的育种方法，据图回答下列问题：

（1）图中A至D方向所示的途径一般从F₂代开始选种，这是因为                               。
（2）为了得到稳定遗传的抗倒伏、抗锈病的优良品种，根据提供的材料：a.小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种b.小麦的矮秆（隐性）不抗锈病（隐性）纯种要尽快得到所需品种，选择途径                         （用字母和箭头表示）最合适，预期产生所需性状类型的概率：                 。
（3）C、F过程最常用药剂的作用是                              。
（4）G过程涉及的工具酶有                                   。
（5）K过程成功的标志是                              。方法2、方法5和方法6都应用了                   技术。

已知二倍体番茄圆果(H)对梨果(h)为显性，植株抗病(R)对感病(r)为显性。某同学以纯合的圆果感病品种为母本，纯合的梨果抗病品种为父本进行杂交实验，在母本植株上获得的F₁种子都表现为圆果。在无相应病原体的生长环境中，播种所有的F₁种子，长出许多F₁植株，然后严格自交得到F₂种子，以株为单位保存F₂种子，发现绝大多数F₁植株所结的F₂种子都出现梨果与圆果的分离，而只有一株F₁植株(A)所结的F₂种子全部表现为圆果，可见这株F₁植株(A)控制圆果的基因是纯合的。请回答：
(1)据分析，导致A植株圆果基因纯合的原因有两个：一是母本自交，二是父本的一对等位基因中有一个基因发生突变。为了确定是哪一种原因，可以分析F₂植株的抗病性状，因此需要对这些圆果基因为纯合的F₂植株进行处理，这种处理是_____________。如果是由于母本自交，这些F₂植株的表现型为____________，其基因型是_________；如果是由于父本控制梨果的一对等位基因中有一个基因发生突变，这些F₂植株表现型为_____________，其基因型为________________。
(2)如果该同学以纯合的梨果抗病品种为母本，纯合的圆果感病品种为父本，进行同样的实验，出现同样的结果，即F₁中有一株植株所结的F₂种子全部表现为圆果，则这株植株圆果基因纯合的原因是__________________，其最可能的基因型为           。
(3)控制圆果和梨果的基因位于5号染色体上，现发现一株圆果番茄比正常番茄多一条5号染色体(减数第一次分裂时，两条5号染色体正常配对后分离，另一条5号染色体随机分离到一个子细胞中)。该圆果番茄的基因型有_______种可能类型，若要设计实验对上述情况进行鉴别，应该_____________________       ，然后通过对实验获得的数据进行分析，得出结论。

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。

(8分)下图①～⑤列举了五种育种方法，请回答相关问题：

(1)①属于________育种。水稻某一优良性状(A)对不良性状(a)为显性，如用第①种方法育种，杂合子Aa逐代自交3次，后代中纯合子的比例是________。
(2)第④种育种方法的原理是________，红色种皮的花生种子第④种育种方法培育获得了一株紫色种皮的变异植株，其自交后代中有些结出了红色种皮的种子，其原因是__________________。
(3)能体现细胞具全能性的是方法______(选填①～⑤)。与方法①相比方法②的优点是__________。
(4)通过育种方法⑤培育抗虫棉属基因工程育种，此操作过程中抗虫基因表达时的遗传信息传递方向是_____。