高中生物现代生物技术在育种中的应用综合题

某二倍体植物的花色受独立遗传的三对基因（用Dd、Ii、Rr表示）控制。研究发现，体细胞中r基因数多于R时，R基因的表达减弱而形成粉红花突变体。基因控制花色色素合成的途径、粉红花突变体体细胞中基因与染色体的组成（其它基因数量与染色体均正常）如图所示。

（1）正常情况下，甲图中红花植株的基因型有___________种。某正常红花植株自交后代出现了两种表现型，子代中表现型的比例为______________。
（2）对R与r基因的mRNA进行研究，发现其末端序列存在差异，如图所示。二者编码的氨基酸在数量上相差__________个（起始密码子位置相同，UAA、UAG与UGA为终止密码子）
（3）基因型为iiDdRr的花芽中，出现基因型为iiDdr的一部分细胞，其发育形成的花呈_______色，该变异是细胞分裂过程中出现_________的结果。
（4）今有已知基因组成的纯种正常植株若干，请利用上述材料设计一个最简便的杂交实验，以确定iiDdRrr植株属于图乙中的哪一种突变体（假设实验过程中不存在突变与染色体互换，各型配子活力相同。突变体②减数分裂时，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。）。
实验步骤：让该突变体与基因型为iiDDrr的植株杂交，观察并统计子代的表现型与比例。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。

如图为四种不同的育种方法,请回答:

(1)图中A→D的育种方式为杂交育种, 该育种方式的基本原理是                  。
(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。该育种方法突出的优点是                     。
(3)E方法最不易获得所需品种的原因是                             。
(4)F方法常用的试剂是                 ，该试剂作用的时间为有丝分裂的     期。
（5）家蚕是二倍体生物，含56条染色体，ZZ为雄性，ZW为雌性。幼蚕体色中的有斑纹和无斑纹性状分别由Ⅱ号染色体上的A和a基因控制。雄蚕由于吐丝多，丝的质量好，更受蚕农青睐，但在幼蚕阶段，雌雄不易区分。于是，科学家采用如图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决这个问题。请回答下面的问题。

①家蚕的一个染色体组含有       条染色体。
②图中变异家蚕的“变异类型”属于染色体变异中的                    。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         。

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             。

香味性状是优质水稻品种的重要特性之一。

（1）香稻品种甲的香味性状受隐性基因（a）控制，其香味性状的表现是因为________________________，导致香味物质累积。
（2）水稻香味性状与抗病性状独立遗传。抗病（B）对感病（b）为显性。为选育抗病香稻新品种，进行一系列杂交实验。其中，无香味感病与无香味抗病植株杂交的统计结果如图所示，则两个亲代的基因型是_____________________。上述杂交的子代自交，后代群体中能稳定遗传的有香味抗病植株所占比例为_________。
（3）用纯合无香味植株作母本与香稻品种甲进行杂交，在F₁中偶尔发现某一植株具有香味性状。请对此现象给出合理解释：①______________；②_______________。
（4）单倍体育种可缩短育种年限。离体培养的花粉经脱分化形成         ，最终发育成单倍体植株，这表明花粉具有发育成完整植株所需要的_______________。若要获得二倍体植株，应在________时期用秋水仙素进行诱导处理。

某雌雄同株的二倍体植物宽叶(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)植物出现窄叶是宽叶基因突变导致的，M基因突变前的部分序列(含起始密码信息)如图所示(注：起始密码子为AUG)。

图中所示的M基因片段在转录时，________链作为模板链；转录时________酶与DNA分子的       结合；正常情况下基因M在细胞中最多有________个。
(2)现有一个宽叶红花变异个体，基因型为MR，请你用竖线(|)表示相关染色体，用点(·)表示相关基因位置，该植株的体细胞中的基因M、R与染色体关系示意图为________(写出一种情况)，该变异属于可遗传变异中的____________。该植株与基因型为mmrr的个体杂交获得F₁，请用遗传图解表示该过程。(说明：①各种配子的活力相同；②不要求写出配子；③只要求写出一种情况。)
(3)用某植株(MmHh)的花药进行离体培养，用秋水仙素处理________(填“幼苗”“休眠的种子”“萌发的种子”或“幼苗或萌发的种子”)，使染色体数目加倍，形成可育纯合子。

玉米是进行遗传学实验的良好材料，其宽叶基因T与窄叶基因t是位于9号染色体上的—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的宽叶植株A，其细胞中9号染色体如图一。请分析回答下列问题。

（1）该宽叶植株的变异类型属于             。
（2）以植株A为父本，正常的窄叶植株为母本进行杂交，需在花期进行套袋和            等操作。若产生的F1中，发现了一株宽叶植株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         。
（3）若（2）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l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是             ，其中得到的染色体异常植株占      。
（4）为了探究植株A的T基因是位于正常染色体还是异常染色体上，请设计一个简便的杂交实验：
实验步骤：                                                         。
结果预测：若                             则说明T基因位于异常染色体上。
若                             则说明T基因位于正常染色体上。
（5）研究者发现玉米体细胞内2号染色体上存在两个纯合致死基因E、F，从而得到“平衡致死系”的玉米，其基因与染色体关系如下图所示。该品系的玉米随机自由交配（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，子代中F基因的频率             （上升/下降/不变）。

分析回答有关玉米遗传变异的问题:
（1）为研究玉米早熟和晚熟（由E、e、F、f两对基因控制）的遗传规律，进行了以下实验：
实验1：早熟×晚熟→F₁表现为早熟F₂表现为15早熟：1晚熟；
实验2：早熟×晚熟→F₁表现为早熟F₂表现为3早熟：1晚熟；
实验结果表明：控制早熟、晚熟的两对等位基因位于_______对同源染色体上，实验1中F₂早熟品种的基因型有________种；实验2中亲本早熟品种的基因型为________。
（2）玉米籽粒的黄色和白色分别由位于9号染色体上的等位基因T和t控制。
            
①为了确定图甲植株A（杂合子）中的T基因位于正常染色体还是异常染色体上，最简单的方法是让其________产生后代（无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用）。若后代表现型及其比例为________，则说明T基因位于异常染色体上。
②已知黄色基因T纯合时致死，则随机交配的玉米群体中，T基因的频率会逐代_______；9号染色体上还有另一纯合致死基因B，其基因与染色体的关系如图乙，若图中所示的玉米品系自由交配（不考虑交叉互换），其子代中杂合子的概率是________；利用图乙所示的玉米来检测某白色玉米的9号染色体上是否出现了决定新性状的隐性突变基因，做了图丙的实验（不考虑交叉互换及其他的基因突变）：
若F₂代的表现型及其比例为________，则说明待检测玉米的9号染色体上没有出现决定新性状的隐性突变基因；
若F₂代的表现型及其比例为________，则说明待检测玉米的9号染色体上出现了决定新性状的隐性突变基因。

玉米宽叶基因（T）与窄叶基因（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的宽叶植株A，其细胞中9号染色体如图一所示。

（1）可通过观察有丝分裂     期细胞进行     分析得知该植株发生了突变，该宽叶植株的变异类型属于     变异。
（2）为了确定植株A的T基因是位于正常染色体还是异常染色体上，让其作为父本与正常的窄叶进行测交。如果F₁表现型为     ，则说明T基因位于异常染色体上。请用遗传图解解释上述现象。
（3）若（2）中测交产生的F₁中，发现了一株宽叶植株B,其染色体及基因型组成如图二。从细胞水平分析出现该植株的原因是由于父本在减数分裂过程中       未分离而导致的。
（4）若（3）中得到的植株B在减数第一次分裂过程中3条9号染色体会随机地移向细胞两极并最终生成含有1条9号染色体和含有2条9号染色体的配子，请据此写出植株B可育花粉的基因型        。

决定玉米籽粒有色（C）和无色（c）、淀粉质（W）和蜡质（w）的基因位于9号染色体上，结构异常的9号染色体一端有染色体结节，另一端有来自8号染色体的片段（见图1）。家利用玉米染色体的特殊性进行了图2所示的研究。请回答问题：

（1）8号染色体片段转移到9号染色体上的变异现象称为       。
（2）图2中的母本在减数分裂形成配子时，这两对基因所在的染色体_____（填“能”或“不能”）发生联会。
（3）图2中的亲本杂交时，F1出现了四种表现型，其中表现型为无色蜡质个体的出现，说明亲代_____________细胞在减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间发生了__________，产生了基因型为_______________的重组型配子。
（4）由于异常的9号染色体上有__________________作为C和wx的细胞标记，所以可在显微镜下通过观察染色体来研究两对基因的重组现象。将F1表现型为无色蜡质个体的组织细胞制成临时装片观察，观察到___________________的染色体，可作为基因重组的细胞证据。

(10分)在某严格自花传粉的二倍体植物中，发现甲、乙两类矮生突变体(如图所示)，矮化植株无A基因，矮化程度与a基因的数量呈正相关。丙为花粉不育突变体，含b基因的花粉败育。请同答下列问题：

（1）甲类变异属于          ，乙类变异是在甲类变异的基础上，染色体的结构发生了          。
（2）乙减数分裂产生            种花粉，在分裂前期，一个四分体中最多带有          个a基因。
（3）甲的自交后代只有一种表现型，乙的自交后代中(各类型配子和植株的成活率相同)，F₁有        种矮化类型，F₂植株矮化程度由低到高，数量比为              。
（4）为鉴定丙的花粉败育基因b是否和a基因位于同源染色体上，进行如下杂交实验：丙(♀)与甲(♂)杂交得F₁。再以F₁做        (父本，母本)与甲回交。
①若F₂中，表现型及比例为          ，则基因b、a位于同源染色体上。
②若F₂中，表现型及比例为          ，则基因b、a位于非同源染色体上。

（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。

豚鼠毛色的黄色基因R与白色基因r是位于9号常染色体上的一对等位基因，已知无正常9号染色体的精子不能参与受精作用。现有基因型为Rr的异常黄色雌豚鼠甲（含有异常9号染色体的豚鼠为异常豚鼠），其细胞中9号染色体及基因组成如图1所示。

（1）用甲豚鼠与正常的白色豚鼠作亲本杂交，其F1随机交配所得的F2中表现型及比例为           。其中异常白色豚鼠所占比例为          。
（2）如果以图2所示染色体的雄豚鼠与正常的白雌豚鼠杂交，产生的F1中发现了一只黄色豚鼠，经检测染色体组成无异常，出现这种现象的原因是           （填“父”或“母”）本形成配子的过程中发生了              或者是          （填“父”或“母”）本形成配子的过程中发生了          。
（3）如果以图2所示染色体的雄豚鼠与正常的白色雌豚鼠杂交，产生的F1中发现了一只黄色豚鼠，经检测，其9号染色体及基因组成如图3所示，出现这种现象的原因是                。
（4）豚鼠的粗毛与细毛分别由位于4号染色体上的A与a控制，用染色体及基因组成如图4所示的雌雄豚鼠杂交，子代中黄色粗毛豚鼠所占比例为            。

某种雌雄异株（XY型）的二倍体高等植物，控制株色和叶形两对性状的两对等位基因中，一对（A、a）位于2号常染色体上，一对（X^B、X^b）位于X染色体上。已知缺失一条常染色体的植株仍能正常生存和繁殖，缺失一条常染色体的雌雄配子成活率极低且相等，缺失一对常染色体的植株不能成活。现有都缺失一条2号常染色体的植株杂交，结果如图。请据图分析回答：

（1）株色和叶形两对性状中，显性性状分别是_________________，控制叶形的基因位于  _____________染色体上，亲本的基因型是____________________。
（2）理论上，F₁中绿色宽叶和绿色窄叶植株的数量比接近__________________，这两种植株中是否存在染色体缺失的个体?_______________________。
（3）若上图两个亲本中只有一方缺失了一条2号常染色体，利用该亲本再进行杂交实验并预测结果（分析时只考虑A、a基因控制的性状，正常亲本为纯合子）。若亲本中雌性植株缺失了一条2号常染色体，那么F₁表现为_____________________；若亲本中雄性植株缺失了一条2号常染色体，那么F₁表现为_____________________。

现有4种（2、6、7、10号）三体玉米，即第2、6、7、10号同源染色体分别多出一条。三体玉米减数分裂一般产生两类配子，一类是n+1型（非常态），即配子含有两条该同源染色体；一类是n型（常态），即配子含有一条该同源染色体。n+1型配子若为卵细胞可正常参与受精作用产生子代，若为花粉则不能参与受精作用。已知玉米抗病（B）对感病（b）为显性。现以纯合抗病普通玉米（BB）为父本，分别与上述4种三体且感病的玉米（母本）杂交，从F₁中选出三体植株作为父本，分别与感病普通玉米（bb）进行杂交，得出的F₂的表现型及数目如下表：

三体感病母本	2号	6号	7号	10号
F2	抗病	239	325	191	402
感病	217	317	183	793

 
请补充完整下列分析过程，以确定等位基因（B、b）位于哪号染色体上。

（1）若等位基因（B、b）位于三体染色体上，则亲本①的基因型是bbb；F₁三体②的基因型为                ，其产生的花粉种类及比例为：B:b:Bb:bb=1：2：2：1；F₂的表现型及比例为                       。
（2）若等位基因（B、b）不位于三体染色体上，则亲本①的基因型为              ；F₂的表现型及比例为                       。
（3）综上分析，依据表中实验结果，等位基因（B、b）位于        号同源染色体上。

出芽酵母的生活史如下图1所示，其野生型基因发生突变后，表现为突变型（如图2所示）。研究发现该突变型酵母（单倍体）中有少量又回复为野生型表现型，请分析回答：

（1）酵母的生殖方式Ⅱ与Ⅰ、Ⅲ相比，在减数分裂过程中能发生    ，因而产生的后代具有更大的变异性。
（2）依据图2和表1分析，A基因的突变会导致相应蛋白质的合成        ，进而使其功能缺失。
（3）研究者提出两种假设来解释突变型酵母回复为野生型表现型的原因。
①假设一：a基因又突变回A基因。提出此假设的依据是基因突变具有   性。
②假设二：a基因未发生突变，编码能携带谷氨酰胺的tRNA的基因B突变为b基因（a、b基因位于非同源染色体上）。在a基因表达过程中，b基因的表达产物携带的氨基酸为________，识别的密码子为     ，使a基因指导合成出完整的、有功能的蛋白质。
（4）为检验以上假设是否成立，研究者将回复后的单倍体野生型酵母与原始单倍体野生型酵母进行杂交，获取二倍体个体（F₁），培养F₁，使其减数分裂产生大量单倍体后代，检测并统计这些单倍体的表现型。
①若F₁的单倍体子代表现型为                                       ，则支持假设一。
②若F₁的单倍体子代野生型与突变型比例为3:1，则支持假设二，F₁的单倍体子代中野生型个体的基因型是                  ，来源于一个F₁细胞的四个单倍体子代酵母细胞的表现型及比例可能为    。