1、第 4 讲 从杂交育种到基因工程一、选择题(每小题 6 分,共 60 分)1.(2015河南模拟 )下列关于育种的叙述,正确的是 (B)A.培育三倍体无子西瓜的原理是生长素促进果实发育B.培育八倍体小黑麦的原理是染色体变异C.青霉菌高产菌种的选育原理和杂交育种相同D.花药离体培养过程中,基因重组、基因突变和染色体变异均有可能发生【解析】培育三倍体无子西瓜和八倍体小黑麦的原理都是染色体变异,A 项错误,B 项正确 ;杂交育种的原理是基因重组,而青霉菌高产菌种的选育原理是基因突变,C项错误;花药离体培养形成单倍体过程中进行的是有丝分裂 ,只可能发生基因突变和染色体变异,不会发生基因重组,D 项错误
2、。2.(2015山东齐鲁科研协作体联考) 生物育种的方法很多,下列说法正确的是 (C)A.育种的目的都是为了获得纯种B.单倍体育种就是为了获得单倍体C.不是只有多倍体育种才能获得无子果实D.单倍体育种和多倍体育种都要用到秋水仙素,且秋水仙素处理的部位都相同【解析】育种的目的很多,有的是为了获得稳定遗传的品种,即纯种,也有的是为了获得具有杂种优势的品种,A 项错误;单倍体育种需要用秋水仙素处理使染色体数目加倍,最终培育得到的是正常个体,而非单倍体,B 项错误;无子果实的获得有多种方法,如多倍体育种的方法获得三倍体无子西瓜,生长素处理未授粉的番茄获得无子番茄,C 项正确;单倍体育种中,由于大部分单
3、倍体没有种子,所以秋水仙素处理的是单倍体幼苗,而多倍体育种中,秋水仙素可以处理幼苗或萌发的种子,D项错误。3.将杂合的二倍体植株的花粉培育成一株幼苗,然后用秋水仙素处理,使其能正常开花结果。该幼苗发育成的植株具有的特征是 (A)A.能稳定遗传 B.单倍体 C.有杂种优势 D.含四个染色体组【解析】杂合的二倍体植株有两个染色体组,花粉中含有一个染色体组,花药离体培养后得到单倍体植株,再用秋水仙素处理,染色体数目加倍后(二倍体)基因型为纯合子,自交后代不发生性状分离,即能稳定遗传。综上,A 项符合题意。4.(2016长春调研 )如图为利用纯合高秆(D) 抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e) 小
4、麦快速培育纯合优良矮秆抗病小麦(ddEE) 品种的示意图 ,下列有关此图叙述错误的是 (C)A.过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起B.过程中发生了非同源染色体的自由组合C.过程依据的主要生物学原理是细胞增殖D.过程中可用到一定浓度的秋水仙素溶液【解析】题图中过程为花药离体培养,其依据的原理是植物细胞的全能性,C 项错误。5.(2015成都七中段考 )用二倍体早熟易感病茄子(aatt) 和四倍体晚熟抗病茄子(AAAATTTT)为材料,培育纯合的二倍体早熟抗病茄子。以下有关叙述合理的是(C)A.取四倍体植株的花药离体培养可获得二倍体植株 AATTB.基因型为 aatt 与基因型为
5、AATT 的植株杂交,可以从 F2 中直接选出符合要求的植株C.取 B 选项 F1 植株花药进行离体培养,利用的原理是植物细胞具有全能性D.种植 C 选项得到的植株,成熟后用秋水仙素处理即可选出符合要求的植株【解析】花药离体培养得到的是单倍体,A 项错误;基因型为 aatt 与基因型为AATT 的植株杂交 ,由于抗病是显性,相关基因型可以是 AA 或 Aa,因此不能从 F2中直接选出符合要求的植株,B 项错误;F 1 植株花药进行离体培养得到单倍体幼苗,用秋水仙素处理幼苗即可选出符合要求的植株,D 项错误。6.(2015吉林实验中学二模) 下列与变异有关的叙述,正确的是 (C)A.三倍体西瓜不
6、能形成正常的配子,是因为秋水仙素抑制纺锤体的形成B.子代的性状分离是基因突变的结果C.DNA 连接酶和限制性核酸内切酶是构建重组 DNA 必需的工具酶D.改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种【解析】三倍体西瓜不能产生正常的配子是因为减数分裂时,同源染色体联会紊乱,A 项错误;子代的性状分离是基因重组的结果,B 项错误;构建重组 DNA 需要限制酶获取目的基因,在将目的基因与载体连接时需要用到 DNA 连接酶,C 项正确;改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用诱变育种 ,D 项错误。7.(2015沈阳二中开学检测) 下列生物育种技术操作合理的是 (D)A.用红外线照射青霉菌能使青霉菌的繁殖能
7、力增强B.年年制种推广的杂交水稻一定是能稳定遗传的纯合子C.单倍体育种时需用秋水仙素处理其萌发的种子或幼苗D.红薯等用营养器官繁殖的作物只要杂交后代出现所需性状即可留种【解析】由于基因突变是不定向的,诱变育种不能定向改造生物的性状,所以用红外线照射青霉菌不一定能使青霉菌的繁殖能力增强,A 项错误;杂交水稻中含有杂合体,后代会出现性状分离,B 项错误;单倍体植株高度不育,一般不产生种子,所以单倍体育种时需用秋水仙素处理其幼苗,C 项错误;用植物的营养器官来繁殖属于无性繁殖,后代的基因型、表现型与亲本相同,所以马铃薯、红薯等用营养器官繁殖的作物只要杂交后代出现所需性状即可留种,D 项正确。8.下列
8、关于育种以及相关原理的说法错误的是 (D)A.育种依据的原理是可遗传变异B.在育种过程中进行了人工选择C.培育转基因抗虫棉的原理是基因重组D.利用生长素得到无子番茄的过程中没有发生变异【解析】育种依据的原理有基因突变、基因重组、染色体变异,其均是可遗传变异,A 项正确;育种过程是一个选择的过程,但选择的方向取决于人类的需求,可能与自然选择的方向不同,B 项正确;培育转基因抗虫棉是通过基因工程育种,原理是基因重组,C 项正确;利用生长素得到无子番茄的过程中发生了不可遗传的变异,D项错误。9.(2016哈尔滨六中期中检测) 某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按如图所示的程序进行实验。请根据图中所
9、示实验,分析下列叙述错误的是 (D)A.在花粉形成过程中发生了等位基因的分离和非同源染色体上的非等位基因的自由组合B.花粉通过组织培养形成的植株 A 为单倍体,其特点之一是高度不育C.秋水仙素的作用是在细胞分裂时抑制纺锤体的形成,使细胞内的染色体数目加倍D.在花粉形成过程中一定会发生基因突变,从而导致生物性状的改变【解析】花粉是通过减数分裂形成的,在减数第一次分裂后期发生了等位基因的分离,非同源染色体上非等位基因的自由组合,A 项正确 ;植株 A 是二倍体植株形成的单倍体,只含有一个染色体组,高度不育,B 项正确;秋水仙素的作用原理是抑制纺锤体的形成,导致染色体数目加倍,C 项正确;花粉是通过
10、减数分裂形成的,在减数第一次分裂间期可能会发生基因突变,发生基因突变不一定会导致生物性状的改变,D 项错误。10.(2015锦州调研 )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,雌雄个体不易区分。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。下列相关说法正确的是 (C)A.要研究家蚕的基因组,只需要测定家蚕一个染色体组上的基因B.图示变异家蚕的“变异类型”属于基因重组C.在生产中 ,可利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育出
11、根据体色辨别幼蚕性别的后代D.由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕所采用的育种方法是诱变育种【解析】要研究家蚕的基因组,需测定 27 条常染色体+Z 染色体+W 染色体共 29条染色体上的基因,并不是一个染色体组上的基因,A 项错误;题图所示为常染色体上携带 A 基因的片段转移到 W 染色体上的现象,属于染色体结构变异,B 项错误;利用限性斑纹雌蚕(aaZW A)和无斑纹雄蚕(aaZZ)培育后代,可以在幼虫阶段根据体色淘汰雌蚕(aaZW A)保留雄蚕(aaZZ),从而满足生产需求,C 项正确;由变异家蚕培育限性斑纹雌蚕所采用的育种方法为杂交育种,D 项错误。二、非选择题(共 40 分)11.(16 分
12、) (2015成都模拟 )已知某植物的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗病(T)对感病(t)为显性,两对基因独立遗传。为获得矮秆抗病的新品种,科研人员设计了育种方案,部分过程如图所示。请分析并回答:(1)据图分析,F 1 植株的基因型和表现型分别是 DdTt、高秆抗病 。 (2)理论上说,F 1 植株上所结种子长出的植株构成的每个株系中 ,表现型有 4 种,其中能稳定遗传的矮秆抗病植株占 1/16 ,每个株系中高秆和矮秆的比例为 31 。 (3)研究人员发现,所有株系中有一株系(甲) 种植后全部表现为高秆,据此推断 F1植株中有纯合高秆。分析可能有两种原因:一是由于人工杂交过程中去雄不彻底而造成
13、母本自交;二是由于父本减数分裂过程中,一个矮秆基因发生了突变。研究人员现通过分析甲株系的抗病性状来探究原因。首先对甲株系进行接种相应的病原体处理,之后观察植株是否有抗性。若甲株系的表现型为 全部抗病 ,则可推测其基因型是 TT(或 DDTT) ,可能原因是母本自交 ;若甲株系表现型为 抗病和感病 ,则可推测其基因型是 TT、Tt、tt(或 DDTT、DDTt、DDtt) ,可能原因是父本的矮秆基因发生了突变。 【解析】(1)纯种的高秆抗病和矮秆感病植株作为亲本,得到的 F1 基因型为 DdTt,表现为高秆抗病。(2)理论上说,F 1 植株上所结种子长出的植株构成的每个株系 ,就是 F1(DdT
14、t)自交得到的 F2,表现型有 4 种,其中能稳定遗传的矮秆抗病植株(ddTT)占 1/16,每个株系中高秆和矮秆的比例为 31。12.(8 分 )(2015重庆南开中学月考 )二倍体大麦是一种闭花受粉植物 ,每株约有620 朵花,若大面积杂交育种,会造成十分繁重的人工操作,因此应用这种育种方式不切合实际。研究表明雄性可育基因 M 对雄性不育 (植株不能产生花粉或花粉败育而不能受粉的现象)基因 m 为显性,褐色种皮基因 R 对黄色种皮基因 r 为显性。某育种工作者获得三体大麦,其减数分裂仅能产生两种配子,其是否可育如图所示(注意:有些雄配子尽管具有 M 基因,但是由于其比正常配子多一条染色体,
15、导致不能与卵细胞进行正常受精而不育)。请回答下列问题(不考虑交叉互换):(1)若采用二倍体大麦杂交育种,需要对母本进行 去雄套袋传粉 (用文字加箭头表示)套袋等操作。 (2)由二倍体大麦变成三体大麦属于 染色体(数目) 变异。 (3)若以上述三体大麦为实验材料,选育出适合进行大面积杂交育种的母本,需对三体大麦进行自交,将子代中表现型为 黄色种皮雄性不育 的植株作为选育出的母本,而表现型为 褐色种皮雄性可育 的植株继续作为选育上述母本的材料。【解析】(1)采用二倍体大麦杂交育种,首先在花蕾期对母本去雄,并进行套袋处理,待到开花后进行传粉,传粉后再进行套袋。(2)三体大麦细胞中多一条染色体,这属于
16、染色体数目变异。(3)分析题图可知,三体大麦产生的可育配子有雌配子(MmRr、mr) 、雄配子(mr),该个体自交,后代的基因型及表现型为 MmmRrr(褐色种皮雄性可育)、mmrr(黄色种皮雄性不育 )。若以该三体大麦为实验材料,选育出适合进行大面积杂交育种的母本,应将子代中表现型为黄色种皮雄性不育的植株作为选育出的母本,而表现型为褐色种皮雄性可育的植株继续作为选育上述母本的材料。13.(16 分) (2015太原实验三中月考 )现有味甘汁多、消暑解渴、稳定遗传的绿皮(G)、红瓤(R)、小籽(e)西瓜品种甲与白皮(g)、黄瓤(r)、大籽(E)西瓜品种乙,三对基因自由组合。请根据下面提供的西瓜
17、育种流程图回答有关问题:(1)图中过程所用的试剂为 秋水仙素 ,通过途径培育无子西瓜的方法叫做 多倍体育种 ,所结西瓜果实的表现型为 绿皮、红瓤、无子 。 (2)通过途径培育无子西瓜时所用的试剂为 生长素(或生长素类似物) ,方法 (填“” 或“”)产生的无子性状可以遗传给后代。 (3)过程育种方法的原理是 基因重组 ,图中 F1 可以产生 8 种基因型的配子。F 1 逐代自交产生 Fn的过程中 ,若不经过筛选淘汰 ,则该种群是否发生进化?否 ,原因是 种群的基因频率没有发生改变 。 【解析】(1)秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗,使染色体数目加倍,获得四倍体西瓜。四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交,得到三倍体西瓜,这种育种方法称为多倍体育种。所得三倍体西瓜的基因型是 GGgRRrEee,减数分裂过程中同源染色体联会紊乱,故不能产生种子,由于果实由子房壁发育而来,故其性状与母本相同,即绿皮、红瓤。(2)用生长素或生长素类似物处理二倍体西瓜雌蕊柱头,可以促进子房壁发育成无子西瓜,但该变异为不可遗传变异。(3)过程是杂交育种,其原理是基因重组;F 1 的基因型是 GgRrEe,每对基因产生两种类型的配子 ,则根据基因自由组合定律可知,F 1 产生配子种类有 222=8 种;植物自交情况下,若没有自然选择或人工选择,种群的基因频率不发生变化,生物不发生进化。
