高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，如图表示棉花的两个品系的部分染色体及基因组成：I、II表示染色体，D为矮化基因，T为抗虫基因，均为显性，d为高杆基因。乙品系是通过基因工程获得的品系。

（1）乙品系是将          通过体外重组后导入受体细胞内，该过程需使用的工具酶是           。
（2）T基因的特性是能控制合成有关的毒蛋白。其转录时，首先是______________与基因的启动子结合，基因的相应片段双螺旋解开，该过程发生的场所是____________。
（3）甲和乙杂交得到F₁ ，F₁基因型有     种。请画出F₁能产生dT配子的次级精母细胞后期图（假设不发生交叉互换，只需画出I、II染色体，要求标出相应基因，请画在下边的线框内）。

（4）棉花的纤维大多数为白色，但也存在彩色棉花。在某一个彩色棉花种群中，测得存在的基因型及表现型个体数如下表：

总数	基因型、表现型及个体数
E^+E^+ (深红色)	E^+E (红色)	E^+e (浅红色)	EE （灰色）	Ee (浅灰色)	ee （栗色）
760	180	230	0	120	230	0

如果红色的棉花与浅灰色的棉花杂交，后代中灰色的棉花所占比例是__________;市场调查发现浅红色的棉花最受欢迎，现在想要尽快选育出较多浅红色的棉花品种，应该选择基因型是______________和______________的棉花品种进行杂交。

（每空2分，共16分）紫罗兰的单瓣与重瓣是由一对等位基因（A、a）控制的相对性状。研究人员发现所有的重瓣紫罗兰都不育（雌、雄蕊发育不完善），单瓣紫罗兰自交后代总是存在约50%的单瓣花和50%重瓣花。自交实验结果如图所示：

（1）根据实验结果可知：紫罗兰花瓣中              为显性性状，实验中F₁重瓣紫罗兰的基因型为              。
（2）经研究发现，出现上述实验现象的原因是等位基因（A、a）所在染色体发生部分缺失(不影响减数分裂过程)，而且染色体缺失的花粉致死，染色体缺失的雌配子可育。若A^-、a^-表示基因位于缺失染色体上，A、a表示基因位于正常染色体上，请写出上述实验中F₂单瓣紫罗兰的雌配子基因型及其比例                                     ；雄配子的基因型为           。
（3）某兴趣小组为探究“染色体缺失的花粉是否致死”，设计了如下实验方案。
实验步骤：
①取上述实验中            的花药进行离体培养，获得单倍体；
②                                                                          ；
③统计、观察子代的花瓣性状。
实验结果及结论：
若子代花瓣                           ，则染色体缺失的花粉致死；
若子代花瓣                           ，则染色体缺失的花粉可育。

如图为四种不同的育种方法,请回答下列问题。

（1）图中A、D途径表示杂交育种,一般从F₂开始选种,这是因为__________________。
（2）若亲本的基因型有以下四种类型:

①两亲本相互杂交,后代表现型为3∶1的杂交组合是_________。
②选乙、丁为亲本,经A、B、C途径可培育出   种纯合植物。
（3）图中通过E方法育种所运用的原理是             。
（4）与杂交育种、诱变育种相比，基因工程育种的优点分别是___________________、____________________________。

下图表示以某种农作物（1）和（2）两个品种为基础，培育出（4）、（5）、（6）、（7）四个品种的过程。根据下图回答下列问题：

（1）用(1)和(2)培育出(5)所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为      ，其培育出(5)所依据的原理是        。
（2）由(3)培育出(4)的常用方法Ⅲ是          ；由（4）培育成（5）的方法Ⅴ称            ，其优点是             。
（3）由(3)培育出(6)常用的试剂是        ， 其作用的时期为        。
（4）由(2)培育出(7)的方法Ⅵ是                  。

(每空2，共12分)玉米籽粒的黄色(A)对白色(a)为显性，非糯性(B)对糯性(b)为显性，两对性状自由组合。请回答。
(1)已知玉米非糯性籽粒及花粉遇碘液变蓝色，糯性籽粒及花粉遇碘液变棕色。若用碘液处理AaBb的花粉，则显微镜下观察到花粉颜色及比例为_________。
(2)现有两纯合亲本，黄色糯性植株与白色非糯性植株，杂交得到F₁， F₁自交得到F₂，问出现的重组类型中纯合子的比例为      。F₂黄色非糯性植株产生的配子基因型及比例为     。
(3)已知基因A、a位于9号染色体上，且无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有基因型为Aa的植株甲，其细胞中9号染色体如图一所示。

①为了确定植株甲的A基因是位于正常染色体上，还是异常染色体上，让其进行自交产生F₁，F₁的表现型及比例为___________，证明A基因位于异常染色体上。
②以植株甲为父本，以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乙，其染色体及基因组成如图二所示。该植株形成的可能原因是:父本减数分裂过程中_______________未分离。
③若植株乙在减数第一次分裂过程中，3条9号染色体随机移向细胞两极，并最终形成含1条和2条9号染色体的配子，那么以植株乙为父本，以正常的白色籽粒植株为母本进行测交，后代的表现型及比例是_________________。

某一果蝇品系，有两对相对性状,分别由两对等位基因控制。其中控制棒眼和正常眼的基因位于X染色体上，用B、b来表示。控制长翅和残翅的基因位于常染色体上，用A、a来表示。某—研究组利用两个亲本杂交得到的F₁代的表现型及比例如下：

表现型	棒眼长翅	棒眼残翅	正常眼长翅	正常眼残翅
比例	6	2	3	1

请回答下列问题：
（1）根据上述表格中的F₁代的表现型和比例，可推断亲代的基因型为                  。
（2）进一步研究发现，F₁中出现异常分离比的原因是某一亲本的一条X染色体上出现一个突变基因，基因的纯合子在胚胎期间死亡（X^lX^l或X^lY不能存活）。请判断存在该突变基因的亲本是    (填“母本”、“父本”）。该亲本中X染色体上基因的分布是         。
 
（3）现要从F₁中选出不携带突变基因的棒眼雌果蝇用于后续的研究，需用棒眼雌性与           杂交，观察后代的表现型和比例，若             ，则该果蝇即是所需果蝇；若_                          ， 则不是所需果蝇。
（4）另一个研究组用棒眼雌蝇(X^BlX^b)和棒眼雄蝇(X^BY)做杂交验，在F₁中偶然发现染色体组成为X0的雄果蝇，后续研究发现是亲本精子形成过程中减数第一次分裂发生染色体异常分离，推断该果蝇的基因型是       ，请用遗传图解和必要的文字说明描述该果蝇的形成过程(请写出配子）      。[X0(雄性不育），XXY(雌性可育），XXX(死亡），〇Y(死亡）]

下图表示某一观花植物花色形成的遗传机理，其中字母表示控制对应过程所需的基因，且各等位基因表现出完全显性，非等位基因间独立遗传。若紫色色素与红色色素同时存在时，则表现为紫红色。请回答：

（1）该植物花色的遗传遵循         定律。
（2）若同时考虑三对等位基因，则能产生含红色色素的植株基因型有   种，紫花的植株基因型是               。
（3）现有纯合紫花的植株与纯合红花的植株杂交，所得F₁的表现型为                 。F₁自交，则F₂中白花的植株所占的比例是       ，紫红花的植株所占比例是          。
（4）已知该植物为二倍体，某植株某性状出现了可遗传的新表现型，请设计一个简单实验来鉴定这个新表现型的出现是由于基因突变还是染色体组加倍所致？（写出实验思路）                                                                   。
（5）某花农只有纯合紫花的植株和纯合红花的植株，希望能在最短时间内培养出可稳定遗传的白花植株，可采用的育种方法是          ，该育种方法依据的主要原理是              。

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X染色体时，只有1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。请回答下面的问题。

（1）巴氏小体能用来区分正常猫的性别，理由是_______________。
（2）性染色体组成为XXX的雌猫体细胞的细胞核中应有________个巴氏小体。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，则产生该猫是由于其________（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_______________。

(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。

克氏综合征是一种性染色体数目异常的疾病。现有一对表现型正常的夫妇生了一个患克氏综合征并伴有色盲的男孩，该男孩的染色体组成为44+XXY。请回答：
（1）画出该家庭的系谱图并注明每个成员的基因型（色盲等位基因以B 和b 表示，用、表示患病或正常男性，用、表示患病或正常女性）。
（2）导致上述男孩患克氏综合征的原因是：他的     （填 “父亲”或“母亲”）的生殖细胞在进行  分裂形成配子时发生了染色体不分离。
（3）假设上述夫妇的染色体不分离只是发生在体细胞中，①他们的孩子中是否会出现克氏综合征患者
②他们的孩子患色盲的可能性是         。
（4）基因组信息对于人类疾病的诊治有重要意义。人类基因组计划至少应测       条染色体的碱基序列。

A、B、C、D、E分别表示几种不同的育种方法，根据图回答：
A．
B．
C．
D．
E．
（1）A图所示过程称克隆技术，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′，是指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种P的________改变成了________。（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天冬氨酸GAC）
（3）C图所表示的育种方法最常用的做法是在①处____________。
（4）D图表示的育种方法是杂交育种，若要在F₂中选出最符合生产要求的新品种，最简单的方法是____________。
（5）E图中过程②常用的方法是________，与D方法相比，E方法的突出特点是__________。

回答下列关于生物变异的问题：
（1）2013年8月18日，中国“神舟十号”飞船搭载的“大红袍1号”和“正山小种1号”等茶种顺利移交给武夷山茶叶育种基地的科研人员，进入了基地的培育与筛种阶段。这是利用太空条件使相关茶种发生了             （填变异类型），进而选育出品优或量高的新品种。但实际培育过程中，会出现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等情况，这说明                        。在其中也发现了极少数的个体品质好、产量高，这说明变异是            。
（2）如图甲表示镰刀型细胞贫血症的发病机理，该病      （填“能”或“不能”）通过光学显微镜直接观察到，转运缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基应该是          。

（3）某动物的基因型为AABb，该动物体的一个体细胞有丝分裂过程中一条染色体上的基因如图乙所示，则两条姐妹染色单体上的基因不同的原因是                        。

利用遗传变异的原理培育作物新品种，在现代农业生产上得到广泛应用。用某自花且闭花授粉的植物进行育种实验。请回答下面的问题：
（1）自然状态下该植物一般都是______合子。
（2）若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有______、________ 和多害性这三个特点。
（3）该植物的穗大（A）对穗小（a）为显性，晚熟（B）对早熟（b）为显性，请利用现有的纯合子品种，通过杂交育种的方法培育纯合大穗早熟新品种。
①培育纯合大穗早熟水稻新品种时，选择的亲本基因型分别是________和________。两亲本杂交的目的是______________。
②将F₁所结种子种下去，从长出的水稻中选出表现为大穗早熟的植物，这些大穗早熟植株中约有______是符合育种要求的。
（4）假设杂交涉及到n对相对性状，每对相对性状各受一对等位基因控制，彼此间各自独立遗传。在完全显性的情况下，从理论上讲，F₂杂合基因型共有______种。

遗传和变异是生物界的普遍现象，现运用你所学的有关知识回答下列有关遗传和变异的问题。注：某植物(2N＝24)的正常植株(A)对矮生植株(a)为显性。

(1)如图为这种植物(基因型为Aa)减数分裂四分体时期部分染色体的示意图。
如果1号染色单体上的基因为A，则2号最可能是__________。
(2)若该植物为AA，A基因所在的那一对同源染色体在减数第一次发裂时不分离，则母本产生的配子染色体数目为__________或__________。此种变异类型属于可遗传变异中的______________。
(3)假设两种纯合突变体甲和乙都是由控制株高的A基因突变产生的，检测突变基因转录的mRNA，发现甲的第二个密码子中的第二个碱基由C变为U，乙在第二个密码子的第二个碱基前多了一个U。与正常植株相比，突变体__________的株高变化更大。

(14分)某二倍体植物的花色由位于三对同源染色体上的三对等位基因(A与a、B与b、D与d)控制，研究发现体细胞中的d基因数多于D基因时，D基因不能表达，且A基因对B基因表达有抑制作用(如图甲所示)。某黄色突变体细胞基因型与其可能的染色体组成如图乙所示(其他染色体与基因均正常，产生的各种配子正常存活)。分析回答：

（1）由图甲可知，正常情况下，黄花性状的可能基因型有________种。图乙中，突变体aaBbDdd的花色为_________。
（2）图乙中，突变体②、③的变异类型分别属于_________和_________。
（3）基因型为AAbbdd的白花植株和纯合黄花植株杂交获得F_l，F₁自交，F₂植株的表现型及其比例为_________，F₂白花中纯合子的比例为_________。
（4）为了确定aaBbDdd植株属于图乙中的哪一种突变体，有人设计了以下实验步骤，请补充完整结果预测。
实验步骤：让该突变体与基因型为aaBBDD的植株杂交，观察并统计子代的表现型及其比例。
结果预测：I．若子代中__________，则其为突变体①；II．若子代中__________，则其为突变体②；III．若子代中__________，则其为突变体③。