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2019-2020年高考生物 第24講 從雜交育種到基因工程限時(shí)規(guī)范特訓(xùn) [組題說明] 1.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常常需要進(jìn)行作物育種，以保證正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。下列有關(guān)作物育種方法的敘述，正確的是(　　) A．作物育種中最簡(jiǎn)捷的方法是雜交育種和單倍體育種 B．只有單倍體育種能明顯縮短育種年限 C．采用克隆的方法培育作物品種能保持親本的優(yōu)良性狀 D．體細(xì)胞中染色體組數(shù)為奇數(shù)的作物品種都是經(jīng)花藥培養(yǎng)得來的 解析：雜交育種時(shí)間長(zhǎng)、工作量大；單倍體育種與雜交育種相比，能明顯縮短育種年限，但不是縮短育種年限的唯一方法；克隆是無性生殖，能保持親本的優(yōu)良性狀；三倍體無子西瓜的體細(xì)胞中染色體組數(shù)為奇數(shù)，但其并不是經(jīng)花藥培養(yǎng)得來的。 答案：C 2．小麥高稈(A)對(duì)矮稈(a)為顯性，抗病(B)對(duì)易感病(b)為顯性，如圖表示培育矮稈抗病品種的幾種途徑，下列相關(guān)說法正確的是(　　) A．過程①的原理是基因突變，最大的優(yōu)點(diǎn)是育種周期短 B．過程⑥使用的試劑是秋水仙素，在有絲分裂間期發(fā)揮作用 C．過程⑤為單倍體育種，可明顯縮短育種年限 D．④過程產(chǎn)生的子代中純合子所占比例是2/3 解析：過程①為誘變育種，最大的優(yōu)點(diǎn)是變異頻率高，可在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型；秋水仙素作用于有絲分裂前期；過程②⑤⑥結(jié)合起來稱為單倍體育種；③過程產(chǎn)生的基因型為aaB_的個(gè)體中含有1/3aaBB和2/3aaBb，自交后代純合子所占的比例為1/31＋2/31/2＝2/3。 答案：D 3．下列關(guān)于育種方法的敘述，正確的是(　　) A．用雜交的方法進(jìn)行育種，往往從F1自交后代中可篩選出符合人類需要的優(yōu)良品種 B．用輻射的方法進(jìn)行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀 C．用基因型為DdTt的植株進(jìn)行單倍體育種，所育的新品種自交后代中約有1/4為純合子 D．用基因型為DdTt的植株進(jìn)行多倍體育種，所育的新品種和原品種雜交一定能產(chǎn)生可育后代 解析：誘變育種的生物學(xué)原理為基因突變，基因突變具有多害少利和不定向的特點(diǎn)，故誘變后的植株不一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀，故B錯(cuò)誤；用基因型為DdTt的植株進(jìn)行單倍體育種，產(chǎn)生的新品種全為純合子，其自交后代也全為純合子，故C錯(cuò)誤；二倍體植株染色體加倍后成為四倍體植株，四倍體植株和原二倍體植株雜交得到的三倍體植株是高度不育的，故D錯(cuò)誤。 答案：A 4．將某種植物的①②兩個(gè)植株雜交，得到③，對(duì)③的處理如圖所示。下列分析不正確的是(　　) A．由③到④的育種過程依據(jù)的原理是基因突變 B．通過⑤⑥植株雜交得到的⑧植株不屬于新物種 C．若③的基因型為AaBbdd，則⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占總數(shù)的1/4 D．由⑦到⑨的過程中會(huì)發(fā)生突變和重組，可為生物進(jìn)化提供原材料 解析：由⑦到⑨的過程是通過有絲分裂來實(shí)現(xiàn)的，而基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，故D錯(cuò)誤。 答案：D 5．下圖中甲、乙表示水稻的兩個(gè)品種，A、a和B、b分別表示位于兩對(duì)同源染色體上的兩對(duì)等位基因，①～⑦表示培育水稻新品種的過程，下列敘述不正確的是(　　) A．①→②過程簡(jiǎn)便，但育種周期長(zhǎng) B．②和⑥的變異都發(fā)生于有絲分裂間期 C．③過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng) D．⑤和⑦過程的育種原理不相同 解析：①→②過程為雜交育種，育種年限比較長(zhǎng)；②過程發(fā)生了基因重組，基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂過程中，⑥過程需要用秋水仙素處理幼苗，秋水仙素作用于細(xì)胞分裂前期；③過程為花藥離體培養(yǎng)；⑤過程的原理為基因突變，⑦過程的原理為基因重組。 答案：B 6．在實(shí)驗(yàn)田中偶然出現(xiàn)了一株抗旱、抗鹽的玉米，設(shè)想利用該植株培育能穩(wěn)定遺傳的抗旱、抗鹽水稻品種，用到的育種方法和技術(shù)應(yīng)有(　　) ①誘變育種 　②單倍體育種 　 ③轉(zhuǎn)基因技術(shù) 　 ④組織培養(yǎng)技術(shù) A．①②③ 　　　　　　　 B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：題干中強(qiáng)調(diào)玉米植株中出現(xiàn)了抗性基因，要使水稻植株中含有該抗性基因，必須利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將抗性基因轉(zhuǎn)入后進(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得雜合子植株，還需要對(duì)其進(jìn)行單倍體育種才能獲得能穩(wěn)定遺傳的抗性水稻品種。 答案：B 7．下列有關(guān)育種的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子 B．通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，篩選培育抗病毒新品種 C．誘變育種可提高突變頻率，加速新基因的產(chǎn)生，從而加速育種進(jìn)程 D．三倍體無子西瓜需年年制種，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖 解析：通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育的脫毒苗沒有病毒，但不一定能抗病毒。 答案：B 8．某農(nóng)科所通過如圖所示的兩種育種方法培育成了高品質(zhì)的糯小麥。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．a(chǎn)、b兩過程應(yīng)用的遺傳學(xué)原理分別是染色體變異和基因重組 B．b過程需要通過雜交來提高純合率 C．a(chǎn)過程需要使用秋水仙素，其只能作用于萌發(fā)的種子 D．a(chǎn)過程提高了突變率，從而明顯縮短了育種年限 解析：a過程屬于單倍體育種，原理為染色體變異；由于通過花藥離體培養(yǎng)只能獲得幼苗，故秋水仙素只能作用于幼苗；單倍體幼苗經(jīng)秋水仙素處理后均為純合子，因而可明顯縮短育種年限。b過程屬于雜交育種，原理為基因重組，由YyRr獲得yyRR需要通過連續(xù)自交提高純合率。 答案：A 9．如圖所示某種二倍體農(nóng)作物不同的育種方法，據(jù)圖判斷下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．通過③④⑤途徑培育新品種的過程中，E幼苗和F植株的染色體數(shù)目相同 B．若A、B兩品種的基因型分別是AABBdd、aabbdd，則D植株中不能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占總數(shù)的3/4 C．⑤過程中也可用秋水仙素處理E萌發(fā)的種子來獲得F植株 D．④過程中使用的花藥可以從A、B、C三個(gè)品種植株上采集 解析：③④⑤過程為單倍體育種過程，主要包括花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體幼苗和用秋水仙素處理幼苗獲得正常植株，因此經(jīng)過⑤過程形成的F植株的染色體數(shù)目是E幼苗的2倍，故A錯(cuò)誤；A、B兩品種的基因型分別是AABBdd、aabbdd，可得C的基因型為AaBbdd，其后代中不能穩(wěn)定遺傳的比例為1－1/21/21＝3/4，故B正確；E幼苗是由二倍體的花藥發(fā)育成的，是高度不育的，不能形成種子，故C錯(cuò)誤；④過程中使用的花藥只能在C植株上采集才能獲得新品種，故D錯(cuò)誤。 答案：B 10．下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的理解，正確的是 (　　) A．其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì) B．DNA連接酶可以恢復(fù)DNA分子中的氫鍵 C．它們不能被反復(fù)使用 D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶 解析：限制酶與DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段間相鄰兩個(gè)脫氧核苷酸間的磷酸二酯鍵；酶在化學(xué)反應(yīng)前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復(fù)利用；DNA聚合酶是在細(xì)胞內(nèi)DNA分子復(fù)制時(shí)發(fā)揮作用的，不能替代DNA連接酶。 答案：A 11．下列關(guān)于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，正確的是(　　) A．基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因作為目的基因 B．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用 C．通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內(nèi)切酶處理運(yùn)載體DNA D．若轉(zhuǎn)入甘蔗中的外源基因來源于自然界，則生產(chǎn)出來的甘蔗不存在安全性問題 解析：基因工程常以抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因；在基因工程的實(shí)驗(yàn)操作中一定要注意用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來處理含目的基因的DNA和運(yùn)載體DNA，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端；若轉(zhuǎn)基因甘蔗中的外源基因來源于自然界，則仍可能存在食品安全、環(huán)境安全等安全性問題。 答案：B 12．下圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞 B．質(zhì)粒具有多個(gè)標(biāo)記基因和多個(gè)限制酶切點(diǎn) C．基因與運(yùn)載體的重組只需要DNA連接酶 D．該細(xì)菌的性狀被定向改造 解析：根據(jù)圖示，重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細(xì)菌細(xì)胞，所以X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞；質(zhì)粒作為運(yùn)載體需要有多個(gè)限制酶切位點(diǎn)以便轉(zhuǎn)運(yùn)多種目的基因，同時(shí)具有標(biāo)記基因以便于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入到受體細(xì)胞內(nèi)；基因與運(yùn)載體的重組需要限制酶和DNA連接酶；基因工程的特點(diǎn)是能夠定向改造生物的遺傳性狀。 答案：C 13．已知水稻的高稈(A)對(duì)矮稈(a)為顯性，抗病(B)對(duì)感病(b)為顯性，有芒(D)對(duì)無芒(d)為顯性，三對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。請(qǐng)回答下列問題。 (1)現(xiàn)有三個(gè)純系水稻品種：①矮稈感病有芒、②高稈感病有芒、③高稈抗病無芒。要在最短時(shí)間內(nèi)獲得矮稈抗病無芒純系新品種，請(qǐng)寫出育種過程。 第一步：_____________________________________________。 第二步：_____________________________________________。 第三步：_______________________________________________ ______________________________________________________________________________________________。 (2)為獲得矮稈無芒的新品種，科研人員設(shè)計(jì)了育種方案，如圖所示。根據(jù)預(yù)期，F(xiàn)1植株所結(jié)種子分株保存，播種后長(zhǎng)出的植株應(yīng)既有高稈，又有矮稈。但研究人員發(fā)現(xiàn)有一株植株所結(jié)的種子播種后長(zhǎng)出的植株全部表現(xiàn)為矮稈，并據(jù)此推斷F1中有純合矮稈植株。通過分析認(rèn)為，F(xiàn)1中純合矮稈植株出現(xiàn)的原因可能有兩種：一是母本去雄不徹底，母本自交：二是父本在減數(shù)分裂形成花粉時(shí)，一個(gè)高稈基因發(fā)生了基因突變。要確定是哪一種原因，可以通過分析F2矮稈植株上所結(jié)種子的表現(xiàn)情況來進(jìn)行判斷。 ①如果所結(jié)種子的表現(xiàn)型為____________，則原因是母本去雄不徹底，發(fā)生了自交。 ②如果所結(jié)種子的表現(xiàn)型為____________，則原因是父本在減數(shù)分裂形成花粉時(shí)，一個(gè)高稈基因發(fā)生了基因突變。 解析：(1))根據(jù)育種要求，需通過雜交將矮稈、抗病、無芒基因集中在同一生物體中，因此選擇①和③雜交，F(xiàn)1的基因型為AaBbDd，然后通過單倍體育種方法獲得純合矮稈抗病無芒純合子。(2)采用逆推法，母本的基因型為aaDD，父本的基因型為AAdd，二者雜交形成F1，①若母本去雄不徹底，母本發(fā)生自交，則F1中還有基因型為aaDD的個(gè)體，該植株自交后代全為矮稈有芒，因此，若F2矮稈植株上所結(jié)種子全為有芒，則可推測(cè)是母本去雄不徹底；②若父本減數(shù)分裂形成花粉時(shí)發(fā)生基因突變，則父本的基因型為Aadd，和母本雜交，F(xiàn)1的基因型為aaDd和AaDd，F(xiàn)1自交，后代中既有有芒，也有無芒。 答案：(1)第一步：選擇①和③雜交得到F1　 第二步：取F1的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，獲得單倍體幼苗 　 第三步：用秋水仙素處理單倍體幼苗，然后選育矮稈抗病無芒的純系新品種 (2)①全為有芒 　 ②有芒和無芒 14．下圖為水稻的幾種不同育種方法示意圖，據(jù)圖回答下列問題： (1)B過程常用的方法是________，用到秋水仙素的過程有________(用圖中字母表示)。 (2)打破物種界限的育種方法是________(用圖中的字母表示)，該方法所運(yùn)用的原理是_______________________________________ _______________________。 (3)假設(shè)你想培育一個(gè)穩(wěn)定遺傳的水稻品種，它的性狀都是由隱性基因控制的，最簡(jiǎn)單的育種方法是____________；如果都是由顯性基因控制的，為縮短育種時(shí)間常采用的方法是________(用圖中的字母表示)。 (4)現(xiàn)有三個(gè)水稻品種，①的基因型為aaBBDD，②的基因型為AAbbDD，③的基因型為AABBdd，三對(duì)等位基因分別位于三對(duì)同源染色體上?，F(xiàn)運(yùn)用雜交育種方法，利用以上三個(gè)品種獲得基因型為aabbdd的植株：______________________________________________________________________________________________________________________________________________(用文字簡(jiǎn)要描述獲得過程即可)。 解析：圖中A過程代表雜交，D過程代表自交，B過程代表花藥離體培養(yǎng)，C和F過程代表用秋水仙素處理使染色體加倍，E過程代表基因工程，其中基因工程可以在任何生物之間進(jìn)行，該技術(shù)的原理為基因重組。如果選育的性狀都是隱性性狀，最簡(jiǎn)單的方法是雜交育種，即A→D過程，因?yàn)楸憩F(xiàn)出隱性性狀的個(gè)體為純合子，可穩(wěn)定遺傳；如果選育的性狀都是顯性性狀，雜交育種年限比較長(zhǎng)，可明顯縮短育種年限的育種方法是單倍體育種，即A→B→C過程。(4)中三個(gè)水稻品種的基因型均為“雙顯＋一隱”的組合方式，要利用雜交育種方法培育基因型為aabbdd的品種，可選擇任意兩個(gè)品種作親本雜交得到雜交一代，然后雜交一代與剩下的一個(gè)品種雜交得到雜交二代，雜交二代自交即可得到基因型為aabbdd的種子，由基因型為aabbdd的種子長(zhǎng)成的植株即為符合要求的植株。 答案：(1)花藥離體培養(yǎng)　 CF (2)E　 基因重組 　 (3)AD　 ABC (4)①與②雜交得到雜交一代，雜交一代與③雜交得到雜交二代，雜交二代自交，得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長(zhǎng)成基因型為aabbdd的植株 15．回答下列有關(guān)遺傳和變異以及育種的問題。 (1)設(shè)小麥的高產(chǎn)與低產(chǎn)受一對(duì)等位基因控制，基因型為AA的小麥為高產(chǎn)，基因型為Aa的小麥為中產(chǎn)，基因型為aa的小麥為低產(chǎn)?？逛P病與不抗銹病受另一對(duì)等位基因(用B、b表示)控制，只要有一個(gè)B基因，小麥就表現(xiàn)為抗病。這兩對(duì)等位基因的遺傳遵循自由組合定律?，F(xiàn)有高產(chǎn)不抗銹病與低產(chǎn)抗銹病兩個(gè)純種品系雜交產(chǎn)生F1，F(xiàn)1自交得F2。 ①F2的表現(xiàn)型有________種，其中高產(chǎn)抗銹病個(gè)體的基因型為________，占F2的比例為________。 ②選出F2的高產(chǎn)抗銹病個(gè)體之后，對(duì)高產(chǎn)性狀________(填“需要”或“不需要”)繼續(xù)選育，原因是______________________。 (2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用的玉米都是雜交種，雜交玉米的性狀不能穩(wěn)定遺傳，因此農(nóng)民每年都需要購買玉米雜交種?，F(xiàn)有長(zhǎng)果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黃粒(B)的兩個(gè)玉米雜合品種，為了達(dá)到長(zhǎng)期培育長(zhǎng)果穗黃粒(AaBb)玉米雜交種的目的(即每年都可培育出AaBb的種子)，請(qǐng)你用單倍體育種及其他相關(guān)育種方法，設(shè)計(jì)育種方案。 ①單倍體育種依據(jù)的原理是___________________________。 ②原始親本的基因型是________________________。 ⑧為保證每年都能得到AaBb的種子，則每年必須留下的純合子的基因型為_________________________________________________ ____________。 ④寫出你的育種方案(用遺傳圖解表示，并要求給出適當(dāng)?shù)奈淖终f明)。 解析：(1)純種的高產(chǎn)不抗銹病(AAbb)與低產(chǎn)抗銹病(aaBB)雜交產(chǎn)生F1(AaBb)，F(xiàn)1自交得F2，其中AaAa的后代有3種表現(xiàn)型，BbBb的后代有2種表現(xiàn)型，故F2的表現(xiàn)型有32＝6(種)。在F2中AABB占1/16，AABb占2/16，因此高產(chǎn)抗銹病個(gè)體在F2中占3/16。(2)單倍體育種常用的方法為花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素誘導(dǎo)，依據(jù)的原理為染色體變異。由題干中“現(xiàn)有長(zhǎng)果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黃粒(B)的兩個(gè)玉米雜合品種”可知，原始親本的基因型是Aabb、aaBb。 答案：(1)①6 　 AABB、AABb 　 3/16 　 ②不需要 　表現(xiàn)為高產(chǎn)性狀的個(gè)體都為AA，可以穩(wěn)定遺傳 (2)①染色體變異 　 ②Aabb、aaBb 　 ③aaBB、AAbb　 ④如圖