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2019-2020年高考生物一輪復習 第23講 從雜交育種到基因工程 1.下列有關基因工程中限制性內切酶的描述，錯誤的是(　　) A．一種限制性內切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列 B．限制性內切酶的活性受溫度影響 C．限制性內切酶能識別和切割RNA D．限制性內切酶可從原核生物中提取 答案：C 解析：限制性內切酶主要存在于微生物中。一種限制性內切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并能在特定的切點上切割DNA分子。其作用對象不是RNA分子，故C錯誤。 2．質粒是基因工程中最常用的運載體，有關質粒的說法正確的是(　　) A．質粒不僅存在于細菌中，某些病毒也具有 B．細菌的基因只存在于質粒上 C．質粒為小型環(huán)狀DNA分子，存在于擬核(或細胞核)外的細胞質基質中 D．質粒是基因工程中的重要工具酶之一 答案：C 解析：質粒存在于許多細菌以及酵母菌等生物中，是細胞染色體外能夠自主復制的很小的環(huán)狀DNA分子，在病毒、動植物細胞中是不存在的，故A錯誤；細菌的基因除少部分在質粒上外，大部分在擬核中的DNA分子上，故B錯誤。 3．在用基因工程技術構建抗除草劑的轉基因煙草過程中，下列操作錯誤的是(　　) A．用限制性核酸內切酶切割煙草花葉病毒的核酸 B．用DNA連接酶連接經切割的抗除草劑基因和載體 C．將重組DNA分子導入煙草原生質體 D．用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉基因煙草細胞 答案：A 解析：本題考查基因工程的工具和基本操作步驟，意在考查考生對基因工程技術過程的理解及應用于實際生產生活中的能力。限制性核酸內切酶切割的是DNA，而煙草花葉病毒的遺傳物質為RNA。 4．下列敘述符合基因工程概念的是(　　) A．B淋巴細胞與腫瘤細胞融合，雜交瘤細胞中含有B淋巴細胞中的抗體基因 B．將人的干擾素基因重組到質粒后導入大腸桿菌，獲得能產生人干擾素的菌株 C．用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素高產菌株 D．自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上 答案：B 解析：本題考查基因工程的概念，意在考查考生的理解能力。基因工程又叫基因拼接技術或DNA重組技術，是一種人為的操作過程。A屬于細胞工程；B符合基因工程的概念；C屬于誘變育種；D是自然發(fā)生的，不是人為操作的，不屬于基因工程。 5．人們試圖利用基因工程的方法，用乙種生物生產甲種生物的一種蛋白質。生產流程是：甲生物的蛋白質→mRNA目的基因與質粒DNA重組導入乙細胞獲得甲生物的蛋白質，下列說法正確的是(　　) A．①過程需要的酶是逆轉錄酶，原料是A、U、G、C B．②要用限制酶切斷質粒DNA，再用DNA連接酶將目的基因與質粒連接在一起 C．如果受體細胞是細菌，可以選用枯草桿菌、炭疽桿菌等 D．④過程中用的原料不含有A、U、G、C 答案：B 解析：①過程是逆轉錄，利用逆轉錄酶合成DNA片段，需要的原料是A、T、G、C；②是目的基因與質粒DNA重組階段，需要限制酶切斷質粒DNA，再用DNA連接酶將目的基因與質粒連接在一起；③如果受體細胞是細菌，則不應該用致病菌，而炭疽桿菌是致病菌；④過程是基因的表達過程，原料中含有A、U、G、C。 6．用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗病小麥新品種的方法如下，下列有關此育種方法的敘述中，正確的是(　　) 高稈抗銹病矮稈易染銹病F1雄配子幼苗選出符合生產要求的品種 A．過程①的作用原理為染色體變異 B．過程③必須經過受精作用 C．過程④必須使用生長素處理幼苗 D．此育種方法可選出符合生產要求的品種占1/4 答案：D 解析：圖示為單倍體育種，過程①原理為基因重組；③是將花藥培育為幼苗，屬于植物組織培養(yǎng)；④過程應該用一定濃度的秋水仙素處理幼苗。 7．某線性DNA分子含有5000個堿基對(bp)，先用限制酶a切割，再把得到的產物用限制酶b切割，得到的DNA片段大小如下表，限制酶a和b的識別序列和切割位點如圖所示，下列有關說法正確的是(　　) 酶a切割產物(bp) 酶b再次切割產物(bp) 2100∶1400∶1000∶500 1900∶200∶800∶600∶1000∶500 A．在該DNA分子中，酶a與酶b的識別序列分別有3個和2個 B．酶a與酶b切出的黏性末端不能相互連接 C．酶a與酶b切斷的化學鍵不相同 D．用酶a切割與該線性DNA堿基序列相同的質粒，得到4種切割產物 答案：A 解析：依線性DNA分子用限制酶a切割后產生4個DNA片段，可推知該DNA分子中含有3個酶a的切點；經酶a切割后再用酶b切割，產生了6個片段，說明該DNA分子中含有2個酶b的切點，故A正確。依圖示可知酶a和酶b切割后將產生相同的黏性末端，因此能夠相互連接，故B錯誤；酶a與酶b切斷的化學鍵均為核苷酸之間的磷酸二酯鍵，故C錯誤；若用酶a切割環(huán)狀DNA分子，將獲得3種切割產物，故D錯誤。 8．如圖所示為由①②兩個水稻品種培育出④⑤⑥三個品種的過程，下列敘述正確的是(　　) A．步驟Ⅲ中通常使用花藥離體培養(yǎng)法 B．步驟Ⅳ中通常用物理或化學的方法進行誘變育種 C．由③經步驟Ⅲ、Ⅴ培育出⑤的方法屬于多倍體育種 D．由①和②經步驟Ⅰ、Ⅱ培育出⑤，育種時間最短 答案：A 解析：由③經④到⑤為單倍體育種，也是時間最短的育種方法，所以步驟Ⅲ通常使用花藥離體培養(yǎng)法，A正確，C、D錯誤；由③經步驟Ⅳ培育的⑥為多倍體育種而不是誘變育種，B錯誤。 9．為獲得純合高蔓抗病番茄植株，采用了下圖所示的方法： 圖中兩對相對性狀獨立遺傳。據圖分析，不正確的是(　　) A．過程①的自交代數(shù)越多，純合高蔓抗病植株的比例越高 B．過程②可以取任一植株的適宜花藥作培養(yǎng)材料 C．過程③包括組織培養(yǎng)的過程 D．圖中篩選過程不改變抗病基因頻率 答案：D 解析：過程①屬于雜交育種，通過連續(xù)自交，不斷淘汰不需要的類型，后代純合高蔓抗病植株的比例越來越高；過程②屬于單倍體育種，由于F1植株的基因型相同，所以取任一植株的花藥離體培養(yǎng)都能達到相同的目的；過程③是植物組織培養(yǎng)的過程。圖中篩選過程使抗病基因頻率升高。 10．現(xiàn)有高稈不抗病(Bbcc)和矮稈抗病(bbCc)兩作物品種，為了達到長期培育高稈抗病(BbCc)雜交種的目的。下列有關快速育種方案的敘述中，正確的是(　　) A．每年讓高稈不抗病(Bbcc)和矮稈抗病(bbCc)雜交就可以達到目的 B．利用誘變育種技術可以達到快速育種的目的 C．制備純合的親本對長期培育雜交種是必要的 D．只要使用單倍體育種技術就能實現(xiàn)快速育種的目的 答案：C 解析：達到長期培育高稈抗病(BbCc)雜交種的目的，就必須先培育出BBcc和bbCC的純合子，可以利用單倍體育種或連續(xù)自交的方法，選出純合子。 11．用純合的二倍體水稻品種高稈抗銹病(DDTT)和矮稈不抗銹病(ddtt)進行育種時，一種方法是雜交得到F1，F(xiàn)1再自交得F2；另一種方法是用F1的花藥進行離體培養(yǎng)，再用秋水仙素處理幼苗得到相應植株。下列敘述正確的是(　　) A．前一種方法所得的F2中重組類型和純合子各占5/8、1/4 B．后一種方法所得的植株中可用于生產的類型比例為2/3 C．前一種方法的原理是基因重組，原因是非同源染色體自由組合 D．后一種方法的原理是染色體變異，是由于染色體結構發(fā)生改變 答案：C 解析：根據題意可知F1基因型是DdTt，F(xiàn)1自交得F2，根據基因的自由組合定律可得F2中重組類型占3/8，純合子占1/4。后一種方法所得的植株中可用于生產的類型比例為1/4。后一種方法的原理是染色體變異，是由于染色體數(shù)目發(fā)生改變。 12．(xx山東德州模擬)玉米(2n＝20)是一種雌雄同株植物。下表表示5個玉米純系的表現(xiàn)型、相應的基因型及基因所在的染色體。其中②～⑤品系均只有一個性狀屬隱性，其他性狀均為顯性。 品系 ① ②粒色 ③節(jié)長 ④果穗長短 ⑤莖高 表現(xiàn)型(基因型) 顯性(純合子) 白粒(bb) 短節(jié)(ee) 短果穗(aa) 矮莖(dd) 所在染色體 Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ Ⅰ Ⅰ Ⅲ Ⅳ (1)如果研究玉米的基因組，應測定________條染色體上的DNA堿基序列。 (2)若要進行自由組合定律的實驗，選擇品系②和③作親本是否可行？________；原因是___________________________________。 (3)選擇品系③和⑤做親本雜交得F1，F(xiàn)1再自交得F2，則F2表現(xiàn)為長節(jié)高莖的植株中，純合子的幾率為________。 (4)為了提高玉米的產量，在農業(yè)生產中使用的玉米種子都是雜交種?，F(xiàn)有長果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黃粒(B)兩個玉米雜合子品種，為了達到長期培育長果穗黃粒(AaBb)玉米雜交種的目的，科研人員設計了以下快速育種方案。 ①請在括號內填寫相關的基因型。 ②處理方法A和B分別是指________、________。以上方案所依據的育種原理有________。 答案：(1)10 (2)不可行　控制粒色和節(jié)長的基因位于同一對同源染色體(Ⅰ)上 (3)1/9 (4)①答案如圖 ②花藥離體培養(yǎng)　秋水仙素處理　基因重組和染色體變異 解析：(1)由于玉米是雌雄同株的植物，不含性染色體，所以研究玉米基因組時測定10條染色體。 (2)由于控制粒色和節(jié)長的基因在一對同源染色體上，所以選擇品系②和③研究基因自由組合定律不可行。 (3)品系③和⑤控制節(jié)長、莖高的基因型分別是eeDD和EEdd，雜交得F1再自交得F2，則F2表現(xiàn)為長節(jié)高莖E_D_的植株占：3/43/4＝9/16，其中純合子的幾率為1/9。 (4)欲快速獲得長果穗黃粒(AaBb)玉米雜交種，需選擇單倍體育種的方法，選擇的親本分別是長果穗白粒和短果穗黃粒，待它們開花后取花藥離體培養(yǎng)，并用秋水仙素處理加倍得到可育植株，然后讓這兩種可育植株雜交獲得AaBb種子，該過程利用的原理是基因重組和染色體變異。 1. (xx海南單科)已知小麥無芒(A)與有芒(a)為一對相對性狀，用適宜的誘變方式處理花藥可導致基因突變。為了確定基因A是否突變?yōu)榛騛，有人設計了以下4個雜交組合，雜交前對每個組合父本的花藥進行誘變處理，然后與未經處理的母本進行雜交。若要通過對雜交子一代表現(xiàn)型的分析來確定該基因是否發(fā)生突變，則最佳的雜交組合是(　　) A．♂無芒♀有芒(♂AA♀aa) B．♂無芒♀有芒(♂Aa♀aa) C．♂無芒♀無芒(♂Aa♀Aa) D．♂無芒♀無芒(♂AA♀Aa) 答案：A 解析：本題考查育種原理及其應用的知識。在四個選項中，A選項中♀、♂個體均為純合子，是具有相對性狀的親本組合，其雜交后代只有一種表現(xiàn)型，即顯性性狀，若♂無芒個體中A突變?yōu)閍，則雜交后代將會出現(xiàn)有芒和無芒，A選項適合；而B、C、D選項中，其親本♀、♂個體，均有雜合子，故通過雜交實驗無法檢測♂無芒個體中的基因A是否突變?yōu)榛騛。 2．(xx浙江理綜)玉米的抗病和不抗病(基因為A、a)、高稈和矮稈(基因為B、b)是兩對獨立遺傳的相對性狀?，F(xiàn)有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進行以下實驗： 取適量的甲，用合適劑量的γ射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈1株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈。選取F1中抗病高稈植株上的花藥進行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經秋水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。 另一實驗表明，以甲和丁為親本進行雜交，子一代均為抗病高稈。 請回答： (1)對上述1株白化苗的研究發(fā)現(xiàn)，控制其葉綠素合成的基因缺失了一段DNA，因此該基因不能正常________，功能喪失，無法合成葉綠素，表明該白化苗的變異具有________的特點，該變異類型屬于________。 (2)上述培育抗病高稈玉米的實驗運用了________、單倍體育種和雜交育種技術，其中雜交育種技術依據的原理是________________。 (3)從基因組成看，乙與丙植株雜交的F1中抗病高稈植株能產生________種配子。 (4)請用遺傳圖解表示乙與丙植株雜交得到F1的過程。 答案：(1)表達　有害性　基因突變 (2)誘變育種　基因重組 (3)4 (4) 解析：此題考查基因突變、遺傳育種等知識。 (1)γ射線照射玉米種子，可能會導致葉綠素合成基因發(fā)生突變，產生白化苗，該種變異對幼苗本身是有害的。(2)本實驗中運用了多種育種方法。γ射線照射種子是運用了誘變育種方法；抗病矮稈(乙)和不抗病高稈(丙)雜交得到F1，運用了雜交育種方法；最后選取F1中抗病高稈植株的花藥進行離體培養(yǎng)獲得幼苗，再用秋水仙素處理后得到純合二倍體的抗病高稈植株，這是單倍體育種方法?；ㄋ庪x體培養(yǎng)過程中，可通過誘導愈傷組織分化成胚狀體獲得再生植株，也可直接誘導愈傷組織分化出根、芽，獲得再生植株。(3)不抗病矮稈(甲)和抗病高稈(丁)雜交，子一代均為抗病高稈，這說明抗病、高稈均為顯性，故甲、丁基因型分別為aabb、AABB。由甲突變來的乙、丙植株基因型分別為Aabb、aaBb。乙與丙雜交得到的F1中抗病高稈植株基因型為AaBb，AaBb植株可產生Ab、AB、aB、ab四種配子。(4)乙、丙植株基因型分別為Aabb、aaBb。書寫遺傳圖解時注意不要漏寫P、配子、F1及各種表現(xiàn)型的比例等。 3．(xx江蘇單科)科學家將培育的異源多倍體的抗葉銹病基因轉移到普通小麥中，育成了抗葉銹病的小麥，育種過程見圖。圖中A、B、C、D表示4個不同的染色體組，每組有7條染色體，C染色體組中含攜帶抗病基因的染色體。請回答下列問題： (1)異源多倍體是由兩種植物AABB與CC遠緣雜交形成的后代，經________________方法培育而成，還可用植物細胞工程中________方法進行培育。 (2)雜交后代①染色體組的組成為________，進行減數(shù)分裂時形成________個四分體，體細胞中含有________條染色體。 (3)雜交后代②中C組的染色體減數(shù)分裂時易丟失，這是因為減數(shù)分裂時這些染色體___________________________。 (4)為使雜交后代③的抗病基因穩(wěn)定遺傳，常用射線照射花粉，使含抗病基因的染色體片段轉接到小麥染色體上，這種變異稱為______________。 答案：(1)秋水仙素誘導染色體數(shù)目加倍　植物體細胞雜交 (2)AABBCD　14　42 (3)無同源染色體配對 (4)染色體結構變異 解析：此題考查多倍體及多倍體育種相關的知識。(1)異源多倍體AABBCC是由兩種植物AABB與CC遠緣雜交產生的后代ABC，再經過秋水仙素誘導染色體數(shù)目加倍形成。在生產中還可由AABB細胞與CC細胞通過誘導融合產生。(2)親本AABBCC和AABBDD雜交，雜交后代①的基因組成為AABBCD。雜交后代①體細胞中染包體數(shù)目為76＝42條，該個體減數(shù)分裂時，由于C、D組染色體無同源染色體配對，因此只形成72＝14個四分體。(3)C組染色體由于無同源染色體配對，故減數(shù)分裂時易丟失。(4)射線照射有可能引起C組攜帶抗病基因的染色體片段裂斷，而后又重接到普通小麥的A或B組染色體上，這種變異稱為易位，屬于染色體結構變異。