1、第 24 讲 从杂交育种到基因工程课时训练知能提升 限时式检测 梯级式提升(时间:40 分钟 分值:90 分)测控导航表知识点 题号及难易度1.杂交育种的过程、原理及特点 1,2,3,112.诱变育种的原理及特点 4,5,6,12(中),13(中)3.基因工程及其应用 7,8, 9(中),10,14(中)一、选择题:本大题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。1.(2014 金华十校期末)现有甲、乙两物种的植株(均为二倍体纯种),其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株,但乙种植株很适宜在寒冷的条件下种植。若想培育出高产、耐寒的植株,有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中不可
2、行的是( A )A.先杂交得到 F1,再利用单倍体育种技术获得纯种的目标植株B.将乙种植株耐寒基因导入到甲种植株的根尖中,可培育出目标植株C.利用人工诱变的方法处理乙种植株以获得满足要求的目标植株D.诱导两种植株的愈伤组织细胞融合并培育成幼苗解析:甲乙是两物种,远缘杂交不亲和,两者不可杂交产生后代,根本无法获取其花药。转基因技术可以使一个物种具有被转入基因,同时也不失自己基因的特点。乙种植株经人工诱变后可能会产生高产植株。两种植株的愈伤组织细胞融合后的细胞具有两物种的全部遗传信息,再用组织培养技术就可以培养出符合条件的植株。2.用杂合子种子尽快获得纯合子植株的方法是( C )A.种植F 2选不
3、分离者纯合子B.种植秋水仙素处理纯合子C.种植花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素处理纯合子D.种植秋水仙素处理花药离体培养纯合子解析:种植后直接用秋水仙素处理,虽然能得到纯合子,但后代染色体数目加倍,用染色体数目加倍的个体产生的花粉离体培养得到的个体染色体数目虽然恢复正常,但不一定是纯合子。3.作物育种是生物技术的一项重要内容,其方法手段也日益先进和多样化。现有一基因型为 AaBB 的生物,现在要将它转变为基因型为AABB aB AaBBC AAaaBBBB 的生物,可以采取的相关技术及排列正确的一组是( B )A.诱变育种、花药离体培养、转基因技术、细胞融合B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术
4、、多倍体育种C.诱变育种、多倍体育种、花药离体培养、转基因技术D.花药离体培养、转基因技术、多倍体育种、诱变育种解析:由基因型为 AaBB 的生物培育基因型为 AABB 的生物,通过杂交即可,而诱变育种具有不定向性;培育基因型为 aB 的生物通过花药离体培养即可;培育基因型为 AaBBC 的生物,只是在原来生物基因型的基础上加上基因 C,即通过转基因技术完成;AAaaBBBB 是四倍体,可通过秋水仙素使染色体加倍获得,也可通过细胞融合获得,但前者更容易操作。4.(2013 北京东城模拟)让植株、杂交得到,再将分别作如图所示处理。有关分析正确的是( D )A.图中秋水仙素的作用是使染色单体分离,
5、染色体数目加倍B.由至过程中产生的变异都是有利的C.获得和植株的育种原理基本上相同D.由到的过程涉及减数分裂和细胞全能性的表现解析:秋水仙素的作用是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,使细胞内染色体加倍,A 错误;至过程为人工诱变,而基因突变大多是有害的,B 错误;获得植株的育种原理为基因突变,获得植株的育种原理为染色体数目的变异,C 错误;由幼苗形成花粉,需进行减数分裂,而由花粉形成试管苗需进行植物组织培养,其原理为细胞的全能性,D正确。5.天宫一号是中国首个目标飞行器,于 2011 年 9 月 29 日在甘肃酒泉卫星发射中心发射成功,为航天工程育种提供了丰富的试验环境和有力的技术支持。下列说法错
6、误的是( A )A.航天工程育种获得的突变体多数表现出优良性状B.航天器上搭载的植物种子必须是正处于萌发时期的种子C.通过航天工程育种可使控制某性状的基因突变成等位基因D.基因突变能为生物的进化提供原材料解析:诱变育种能提高突变率,可形成新的基因,但突变体多数表现出不良性状;萌发的种子细胞正在分裂,DNA 在间期复制过程中可能会发生基因突变;基因突变的结果是某基因突变后产生其等位基因,为生物进化提供原材料。6.李振声,中国的杂交育种专家,2006 年度国家最高科技奖获得者。他研究培育的小偃 6 号成为我国小麦育种的重要骨干亲本,其衍生品种累计推广 3 亿多亩。一时在许多农村流传“要吃面,种小偃
7、”。以下关于杂交育种的叙述,正确的是( C )A.杂交育种所依据的育种原理是自由组合定律B.杂交育种都必须经过杂交自交选优自交等连续的过程C.利用杂交育种技术培育马铃薯和抗倒伏抗稻瘟病水稻新品种,前者所用年限一般要短D.三倍体无子西瓜是利用杂交育种技术培育的解析:杂交育种的原理是基因重组;马铃薯、甘薯等杂交后选出优良性状的个体利用无性繁殖应用于生产,所以一般不需要选育纯种的过程,因而也就不需要自交选优自交等,故育种年限要比需要选育纯种的短;三倍体无子西瓜是利用多倍体育种技术培育的。7.下列关于基因工程中有关酶的叙述不正确的是( C )A.限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断 DNAB.DNA 连
8、接酶可将末端碱基互补的两个 DNA 片段连接C.DNA 聚合酶能够从引物末端延伸 DNA 或 RNAD.逆转录酶以一条 RNA 为模板合成互补的 DNA解析:DNA 聚合酶只能从引物末端延伸 DNA 而不能延伸 RNA;限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断 DNA;DNA 连接酶可将末端碱基互补的两个 DNA 片段连接;逆转录酶以一条 RNA 为模板合成互补的 DNA。8.(2013 浙江温州八校联考)下列关于生物工程中常见的几种酶的叙述,正确的是( B )A.DNA 连接酶可把目的基因与载体的黏性末端的碱基黏合,形成重组DNAB.限制性核酸内切酶将一个 DNA 分子片段切成两个片段需消耗两个水
9、分子C.Taq 酶是用 PCR 仪对 DNA 分子扩增过程中常用的一种耐高温的 DNA连接酶D.纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体,便于植物杂交育种解析:DNA 连接酶连接的是核苷酸之间的磷酸二酯键;DNA 分子是双链,因此切割 DNA 分子产生两个片段时需要两分子的水;Taq 酶是热稳定DNA 聚合酶,是连接单个脱氧核苷酸的,不是 DNA 连接酶;植物杂交育种是借助有性生殖实现,纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体应用于细胞工程。9.某线性 DNA 分子含有 5 000 个碱基对(bp),先用限制酶 a 切割,再把得到的产物用限制酶 b 切割,得到的 DNA 片段大小如下表,限制酶
10、a 和 b 的识别序列和切割位点如图所示,下列有关说法正确的是( A )酶 a 切割产物(bp) 酶 b 再次切割产物(bp)2 1001 4001 000500 1 9002008006001 000500A.在该 DNA 分子中,酶 a 与酶 b 的识别序列分别有 3 个和 2 个B.酶 a 切割后的产物不能相互连接C.酶 a 与酶 b 切断的化学键不相同D.用酶 a 切割与该线性 DNA 碱基序列相同的质粒,得到 4 种切割产物解析:依线性 DNA 分子用限制酶 a 切割后产生 4 个 DNA 片段,可推知该 DNA 分子中含有 3 个酶 a 的切点;经酶 a 切割后再用酶 b 切割,产
11、生了 6 个片段,说明该 DNA 分子中含有 2 个酶 b 的切点,A 项正确。依图示可知酶 a 和酶 b 切割后将分别产生相同的黏性末端,能够相互连接,B 项错误;酶 a 与酶 b 切断的化学键均为核苷酸之间的磷酸二酯键,C 项错误;若用酶 a 切割环状 DNA 分子,将获得 3 种切割产物,D项错误。10.下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述,正确的是( B )A.基因工程经常以抗生素抗性基因为目的基因B.通过转基因技术可获得抗虫粮食作物,从而增加粮食产量,减少农药使用C.通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的 DNA,用另一种限制性核酸内切酶处理运载体 DNAD.若转入甘蔗中的
12、外源基因来源于自然界,则生产出来的甘蔗不存在安全性问题解析:基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因;在基因工程的实际操作中一定要注意用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的 DNA 和运载体 DNA,使它们产生相同的黏性末端;若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界,则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。二、非选择题:本大题共 4 小题,共 50 分。11.(2013 安徽江南十校一模)(10 分)玉米(2N=20)是雌雄同株的植物,顶生雄花序,侧生雌花序,已知玉米的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗病(R)对易感病(r)为显性,控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上,现有两个纯合的
13、玉米品种甲(DDRR)和乙(ddrr),试根据下图分析回答:(1)玉米的等位基因 R、r 的遗传遵循 定律,欲将甲乙杂交,其具体做法是 。 (2)将图 1 中 F1与另一玉米品种丙杂交,后代的表现型及比例如图 2所示,则丙的基因型为 。丙的测交后代中与丙基因型相同的概率是 。 (3)已知玉米高秆植株易倒伏。为获得符合生产要求且稳定遗传的新品种,按照图 1 中的程序得到 F2后,对植株进行 处理,选出表现型为 植株,通过多次自交并不断选择后获得所需的新品种。 (4)科研人员在统计实验田中成熟玉米植株的存活率时发现,易感植株存活率是 1/2,高秆植株存活率是 2/3,其他植株的存活率是 1,据此得
14、出上图 1 中 F2成熟植株表现型有 种,比例为 (不论顺序)。 解析:(1)等位基因遗传遵循分离定律。(2)F 1基因型为 DdRr,由图 2知,F 1与丙杂交的后代中高秆矮秆=11,抗病易感病=31,说明丙基因型为 ddRr。若对丙进行测交,则测交后代中 ddRr 的概率为1/2。(3)在 F2出现了性状分离,需要通过对比茎秆高度,进行病原体感染选择出矮秆抗病植株,再通过连续自交提高品种的纯合率。(4)图 1 中 F1DdRr F2D R ddR D rrddrr=9331,据题意,易感病植株存活率是 1/2,高秆植株存活率是 2/3,其他性状的植株存活率是 1,可知,F 2有四种表现型,
15、其比(92/3)(31)(32/31/2)(11/2)=12621。 答案:(1)基因的分离 对雌雄花分别套袋处理,待花蕊成熟后,将甲(或乙)花粉撒在乙(或甲)的雌蕊上,再套上纸袋(2)ddRr 1/2(3)病原体感染 矮秆抗病(4)4 1262112.(2013 厦门外国语模拟)(14 分)利用卵细胞培育二倍体是目前鱼类育种的重要技术。其原理是经辐射处理的精子入卵后不能与卵细胞核融合,只激活卵细胞分裂,后代的遗传物质全部来自卵细胞。关键步骤包括:精子染色体的失活处理;卵细胞染色体二倍体化;后代染色体检测。请据图回答。(1)辐射处理可导致精子染色体断裂失活,丧失受精能力,这属于 变异。 (2)
16、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,这是因为在四分体时期 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。若子代性别比例为 ,则其性别决定为 XY 型;若子代性别比例为 (WW 个体不能成活),则其性别决定为 ZW 型。 (4)已知金鱼的正常眼(A)对龙眼(a)为显性,基因 B 能抑制龙眼基因表达,两对基因分别位于两对常染色体上。偶然发现一只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,子代出现龙眼个体的概率为 ;若用基因型为 AABB 的雄鱼与该雌
17、鱼杂交,子二代出现龙眼个体的概率为 。 解析:(1)染色体断裂引起的变异属于染色体结构变异。(2)由于低温抑制卵细胞纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞两极,从而使细胞内染色体数目加倍;由于四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换,导致姐妹染色单体上基因出现差异,着丝点分裂后形成的子染色体上基因不同,进而形成杂合二倍体。(3)若性别决定是XY 型,则雌性个体染色体组成是 XX,卵细胞性染色体是 X,通过题述方法获得的子代性别全为雌性(XX);若性别决定是 ZW 型,则雌性个体染色体组成是 ZW,卵细胞性染色体是 Z 或 W,通过题述方法获得的子代性别全为雄性(ZZ)。(4)该龙眼雌鱼获
18、得的卵细胞中含有龙眼基因,卵细胞二倍体化形成的个体含有龙眼基因,表现全为龙眼,其基因型是aabb,与基因型为 AABB 的雄鱼杂交,F 1基因型是 AaBb,F1中雌雄个体相互交配,F 2中出现龙眼个体(aabb)的概率是 1/16。答案:(1)染色体结构(染色体)(2)低温抑制(卵细胞)纺锤体形成 同源染色体的非姐妹染色单体(3)雄雌=01(全为雌性) 雄雌=10(全为雄性)(4)100% 1/16(6.25%)13.(2013 福州高中质检)(12 分)棉纤维是棉花种子上的表皮毛,分为长绒和短绒两种。某科研人员为研究棉种子表皮毛性状的遗传机制,以纯合陆地棉品种陆无絮(种子表面无长绒也无短绒
19、即无絮)和 TM-1(种子表面长短绒皆有即为毛子)为亲本进行杂交实验。结果如下表。请回答相关问题:亲本/杂交组合 无絮株数 光子株数 毛子株数TM-1 - - -陆无絮 20 - -(陆无絮TM-1)F 1 0 0 20(陆无絮TM-1)F 2 13 90 119(1)利用上述材料进行杂交育种所依据的原理是 。 (2)F2中出现的光子性状表现为有长绒无短绒。与毛子棉相比,光子棉材料具有一定的优越性,如可以提高棉纺品质、利于机播等。根据实验结果,可以推测光子性状是由 对基因控制的,遵循。F 2中纯合的光子植株数量约为 株。 (3)为验证上述推测,将 F1与 品种进行测交实验,预测测交后代性状及其
20、比例是 。 解析:(1)杂交育种所依据的原理是基因重组。(2)分析题意和表格信息,陆无絮和 TM-1 杂交,F 1代均为毛子,F 2代中无絮光子毛子=1390119,接近于 169,由此可以推测光子性状是由 2 对基因控制,遵循基因的分离定律和基因的自由组合定律;当以 A、a 和B、b 两对基因来表达时,亲本中陆无絮的基因型为 aabb,TM-1 的基因型为 AABB,F1的基因型为 AaBb(毛子),F 2中无絮的基因型为 aabb,光子的基因型为 A_bb 和 aaB_,毛子的基因型为 A_B_;F2中纯合的光子植株(AAbb 和 aaBB)数量约为 90(1/3)=30 株或(13+90
21、+119)(2/16)=27 或 28 株。(3)为验证上述推测,可将 F1(AaBb)与陆无絮(aabb)品种进行测交实验,测交后代中的无絮(aabb)占 1/4,光子(Aabb 和aaBb)占 2/4,毛子(AaBb)占 1/4,因此预测测交后代性状及其比例为无絮光子毛子=121。答案:(1)基因重组(2)2 基因的分离定律和自由组合定律30(27、28 也行)(3)陆无絮 无絮光子毛子=12114.(2014 陕西咸阳四校抽检)(14 分)大豆是两性花植物。子叶颜色基因在号染色体上(BB 表现深绿;Bb 表现浅绿;bb 呈黄色,幼苗阶段死亡)、花叶病(S 病毒引起)的抗性 R 对不抗病
22、r 为显性,基因在号染色体上。(1)某些大豆品种具有抗花叶病的特性是因为 R 基因能控制合成与抗病有关的蛋白质。R 基因刚转录的 RNA 需经过加工才能成为成熟的mRNA,加工的场所是 。 (2)子叶浅绿不抗花叶病与纯合的子叶深绿抗花叶病植株杂交得 F1。将所得 F1中子叶浅绿抗花叶病植株自交得 F2,F2成熟植株的表现型及比例是 ,其中纯合子占 (用分数表示)。若通过基因工程把细菌的抗 N 病毒基因导入到 F1的子叶浅绿抗花叶病大豆中,以获得抗 N 病毒大豆新品种。现得到一株抗 N 病毒基因成功整合到一条号染色体上的 A 植株。考虑子叶颜色、花叶病及抗 N 病毒三种性状,A 植株自交所结的种
23、子中,胚细胞的基因型有 种。经研究发现,在某植株中有两个抗 N 病毒基因成功整合到两条非同源染色体上。该植株自交后代中,抗 N 病毒植株占 (用分数表示)。(3)用子叶浅绿植株作亲本自交得 F1,F1连续自交得到的 F3成熟群体中。B 基因的基因频率为 (用分数表示)。 (4)请用遗传图解表示子叶浅绿不抗花叶病植株与杂合的子叶深绿抗花叶病植株杂交得到 F1的过程,要求写出配子。解析:(1)真核生物中刚转录的 RNA 加工成为成熟 mRNA 的场所是细胞核。(2)根据题目信息,bb 呈黄色,幼苗阶段死亡,故子叶浅绿抗花叶病植株自交所得 F2中,深绿浅绿=12,抗病不抗病=31,故成熟植株表现型及
24、比例为浅绿抗病深绿抗病浅绿不抗病深绿不抗病=6321,纯合子占 1/6。A 植物的基因型可表示为 BbRrNn,根据基因分离定律,Bb 自交后代有 3 种基因型,Rr 自交后代有 3 种基因型,Nn 自交后代有 3 种基因型,则胚细胞的基因型共有 27 种。若某植株中有两个抗 N 病毒基因成功整合到两条非同源染色体上,相当于两对等位基因位于两对非同源染色体上,符合基因自由组合定律,故抗病毒的植株占 15/16。(3)Bb 品种连续自交 3 次后,Bb 占(1/2)3=1/8,BB 和 bb 各占1-(1/2) 3/2=7/16,由于浅绿色的植株自交后代有 bb 品种(幼苗阶段死亡),BB 占 7/9,Bb 占 2/9,则 b 的基因频率为1/9,B 的基因频率为 8/9。答案:(1)细胞核 (2)浅绿抗花叶病深绿抗花叶病浅绿不抗花叶病深绿不抗花叶病=6321(只写表现型或比例不得分) 1/6 27 15/16 (3)8/9 (4)如图F1基因型全对得分;F 1表现型全对得分;F 1比例得分;符号(包括配子)全对得分,符号错一项或漏写项,该项不得分。
