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第6章 從雜交育種到基因工程 (時間:60分鐘,滿分:100分) 一、選擇題(共20小題,每小題3分,共60分) 1.在農(nóng)作物育種上,采用的方法有雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種。它們的理論依據(jù)依次是(　　) ①基因突變?、诨蚧Q?、刍蛑亟M?、苋旧w變異 A.③①④④　　　　　　　　 B.③①②④ C.④④①② D.④②①④ 解析：雜交育種的理論依據(jù)是基因重組,誘變育種的理論依據(jù)是基因突變,多倍體育種、單倍體育種的理論依據(jù)都是染色體變異。 答案：A 2.下列關于人工誘變育種的優(yōu)點,不正確的是(　　) A.提高突變率 B.后代能產(chǎn)生新的基因 C.普遍提高產(chǎn)量 D.大幅度改變某些性狀 解析：基因突變是不定向的,所以不可能普遍提高產(chǎn)量。 答案：C 3.能迅速獲得純系植株的育種方法是(　　) A.雜交育種 B.誘變育種 C.單倍體育種 D.多倍體育種 解析：單倍體育種是將花粉粒直接培養(yǎng)出單倍體植株,再經(jīng)過人工誘導(如用秋水仙素處理)使其染色體數(shù)目加倍。這樣它的體細胞中的染色體數(shù)目又恢復到正常,且植株體細胞中同源染色體上的成對基因都是純合的,這樣的植株自交產(chǎn)生的后代不會發(fā)生性狀分離,從而縮短育種年限,迅速獲得純系植株。 答案：C 4.能夠打破物種界限,定向改造生物遺傳性狀,按照人類的意愿培育生物新品種的方法有(　　) A.誘變育種和基因工程 B.雜交育種和誘變育種 C.雜交育種和基因工程 D.基因工程 解析：雜交育種是利用同種生物的不同品種進行雜交,然后選育新品種的方法;誘變育種是利用人工條件誘發(fā)基因突變,導致新基因的產(chǎn)生,但基因突變具有不定向性。只有基因工程可以將控制特定性狀的基因從一種生物轉移到另一種生物體內,使基因實現(xiàn)了跨物種的轉移,定向改造生物的性狀。 答案：D 5.花藥離體培養(yǎng)成煙草新品種;用抗倒伏易染銹病的小麥與易倒伏抗銹病的小麥為親本培育成抗倒伏抗銹病的小麥品種;培育無子西瓜;用60Co輻射稻種,培育成成熟期提早、蛋白質含量高的品種,以上育種方式依次分別是(　　) ①誘變育種　②雜交育種?、蹎伪扼w育種　④多倍體育種 A.①②③④ B.④③②① C.③④②① D.③②④① 解析：花藥離體培養(yǎng)用于單倍體育種;用抗倒伏易染銹病的小麥與易倒伏抗銹病的小麥為親本培育成抗倒伏抗銹病的小麥品種屬于雜交育種;培育無子西瓜屬于多倍體育種;用60Co輻射稻種,育成成熟期提早、蛋白質含量高的品種屬于誘變育種。 答案：D 6.用純種的高稈(DD)抗銹病(TT)小麥與矮稈(dd)易染銹病(tt)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下,有關敘述正確的是(　　) 高稈抗銹病 　　　 矮稈易染銹病→F1雄配子幼苗選出符 合生產(chǎn) 要求的 品種 A.此育種方法可以獲得具有新性狀的植株 B.符合生產(chǎn)要求的品種基因型為dT C.通過④過程處理后,得到的植株是可育的,而且能穩(wěn)定遺傳 D.如果F1自交,那么F2矮稈抗銹病的植株中能穩(wěn)定遺傳的占1/16 解析：題干涉及的育種方法為單倍體育種,沒有出現(xiàn)新基因,也就不會產(chǎn)生新性狀;④過程表示用秋水仙素處理得到純合子(ddTT),它是符合生產(chǎn)要求的基因型,而且是可育的,能夠穩(wěn)定遺傳;F1的基因型是DdTt,自交后得到矮稈抗銹病的類型是1/16ddTT或2/16ddTt,故F2矮稈抗銹病的植株中能穩(wěn)定遺傳的占1/3。 答案：C 7.導學號52240075下圖中甲、乙表示水稻的兩個品種,A、a和B、b表示分別位于兩對同源染色體上兩對等位基因,①~⑦表示培育水稻新品種的過程,則下列說法錯誤的是(　　) A.①→②過程簡便,但培育周期長 B.①和⑦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.③→⑥過程與⑦過程的育種原理相同 解析：①→②過程屬于雜交育種,雜交育種的原理是基因重組,發(fā)生在減數(shù)分裂的過程中,該育種方法操作簡便,但培育周期長。③→⑥過程是單倍體育種,⑦過程是多倍體育種,它們的原理都是染色體變異。 答案：B 8.科學家將含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中,該受精卵發(fā)育成的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。這一過程涉及(　　) ①DNA按照堿基互補配對原則自我復制　②DNA以其一條鏈為模板合成RNA?、跼NA以自身為模板自我復制　④按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質 A.①② B.③④ C.①②③ D.①②④ 解析：此項研究遵循的原理是,無RNA的自我復制。 答案：D 9.下列各項育種方式中育種原理相同的一組是(　　) A.太空椒與抗蟲棉 B.抗除草劑的玉米和無子西瓜 C.高產(chǎn)優(yōu)質雜交水稻和青霉素高產(chǎn)菌株 D.無子西瓜和八倍體小黑麥 答案：D 10.某生物的基因型為AaBB,通過下列技術可以分別將它培育成以下基因型的生物:①AABB;②aB;③AaBBC;④AAaaBBBB。則以下排列正確的是(　　) A.誘變育種、轉基因技術、花藥離體培養(yǎng)、細胞融合 B.雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉基因技術、多倍體育種 C.花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉基因技術 D.多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、轉基因技術 解析：由AaBB獲得AABB時,可以用單倍體育種、雜交育種、誘變育種等措施;獲得aB時,染色體數(shù)目減半,所以用花藥離體培養(yǎng);獲得AaBBC時,由于多了一個外源基因,所以用基因工程的方法;獲得AAaaBBBB時,染色體數(shù)目加倍,所以用多倍體育種的方法。 答案：B 11.馬鈴薯連續(xù)幾年無性繁殖后會使種群退化,可通過有性生殖培育出優(yōu)良品種,應用的基本原理是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.基因突變 B.基因重組 C.染色體數(shù)目加倍 D.染色體結構變異 解析：有性生殖產(chǎn)生配子時,減數(shù)分裂過程可以發(fā)生基因重組,可以產(chǎn)生不同的品種。 答案：B 12.下圖表示培育高品質小麥的幾種方法,下列敘述正確的是(　　) A.圖中涉及的育種方法有雜交育種、單倍體育種和誘變育種 B.a過程能提高突變頻率,從而明顯縮短育種年限 C.a、c過程都需要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子 D.要獲得yyRR,b過程需要不斷自交來提高純合率 解析：圖中涉及雜交育種、單倍體育種和多倍體育種,a過程不能提高突變率,需要秋水仙素處理幼苗,c過程要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗;b過程需不斷自交,提高純合率。 答案：D 13.下列有關育種的敘述,正確的是(　　) A.培育無子西瓜是利用生長素促進果實發(fā)育的原理 B.培育八倍體小黑麥是利用染色體變異的原理 C.我國用來生產(chǎn)青霉素的菌種的選育原理和雜交育種的原理相同 D.培育無子番茄是利用基因重組原理 解析：無子西瓜和八倍體小黑麥的培育利用的是染色體變異的原理,無子番茄是利用生長素促進果實發(fā)育的原理,用來生產(chǎn)青霉素的菌種的選育原理是基因突變,而雜交育種的原理是基因重組。 答案：B 14.科學家把蘇云金桿菌的抗蟲基因導入到棉花細胞中,在棉花細胞中抗蟲基因經(jīng)過修飾后得以表達。下列哪一項不是這一技術的理論依據(jù)?(　　) A.所有生物共用一套遺傳密碼子 B.基因能控制蛋白質的合成 C.蘇云金桿菌的抗蟲基因與棉花細胞的DNA都是由四種脫氧核苷酸構成的 D.蘇云金桿菌與棉花有共同的原始祖先 解析：不同生物的DNA組成成分和結構相同,基因控制蛋白質的合成過程中所有生物共用一套密碼子,這些都是基因工程的理論依據(jù)。不同生物有共同的原始祖先不是基因工程的理論依據(jù)。 答案：D 15.下列實踐活動包含基因工程技術的是(　　) A.水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍,獲得基因型純合新品種 B.抗蟲小麥與矮稈小麥雜交,通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥 C.將含抗病基因的重組DNA導入玉米細胞,經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株 D.用射線照射大豆使其基因結構發(fā)生改變,獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆 解析：A項屬于單倍體育種,B項屬于雜交育種,C項屬于基因工程,D項屬于誘變育種。 答案：C 16.導學號52240076某植物的一個體細胞如右圖所示,將該植物的花粉進行離體培養(yǎng)后,共獲得了n株幼苗,其中基因型為aabbdd的個體約有(　　) A.n/4株 B.n/8株 C.n/16株 D.0株 解析：由細胞圖示可知,該植物體細胞的三對等位基因分別位于三對同源染色體上。則雄性個體減數(shù)分裂產(chǎn)生的花粉(或由其發(fā)育成的幼苗)的基因組成中只含成對基因中的一個,即不會出現(xiàn)基因型為aabbdd的個體。 答案：D 17.科學家運用基因工程技術將人胰島素基因與大腸桿菌的質粒DNA分子重組,并且在大腸桿菌體內獲得成功表達。圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質粒DNA結合的位置,它們彼此能結合的依據(jù)是(　　) A.基因自由組合定律 B.半保留復制原則 C.基因分離定律 D.堿基互補配對原則 解析：用限制酶切割人的DNA分子,獲得胰島素基因,用同一種限制酶切割質粒,產(chǎn)生相同的黏性末端,它們通過堿基互補配對形成重組DNA分子。 答案：D 18.下圖是高產(chǎn)糖化酶菌株的育種過程,有關敘述錯誤的是(　　) 出發(fā)菌株選出50株選出5株多輪重復篩選 A.通過上圖篩選過程獲得的高產(chǎn)菌株未必能作為生產(chǎn)菌株 B.X射線處理既可以引起基因突變也可能導致染色體變異 C.上圖篩選高產(chǎn)菌株的過程是定向選擇過程 D.每輪誘變相關基因的突變率都會明顯提高 解析：誘變育種的原理是利用誘變因子誘導基因突變,再從中選擇出符合生產(chǎn)要求的個體,基因突變具有不定向性,A項正確;X射線處理,可能導致基因突變,也可能引起染色體變異,B項正確;篩選是人工選擇,具有定向作用,C項正確;誘變的不定向性、多向性,使得每輪誘變相關基因突變率不一定提高,D項錯誤。 答案：D 19.基因工程產(chǎn)物可能存在著一些安全性問題,但不必擔心(　　) A.三倍體轉基因鯉魚與正常鯉魚的雜交,進而導致自然種群被淘汰 B.目的基因(如殺蟲基因)本身編碼的產(chǎn)物可能會對人體產(chǎn)生毒性 C.運載體的標記基因(如抗生素抗性基因)可能指導合成有利于抗性進化的產(chǎn)物 D.目的基因通過花粉的散布轉移到其他植物體內,從而可能打破生態(tài)平衡 解析：三倍體生物在減數(shù)分裂形成配子的過程中,染色體聯(lián)會發(fā)生紊亂,所以不能形成可育的配子,也就不能產(chǎn)生后代,所以不必擔心正常鯉魚(自然種群)被淘汰。 答案：A 20.下表所列基因工程中有關基因操作的名詞及對應的內容,正確的組合是(　　) 供體 剪刀 針線 運載體 受體 A 質粒 限制酶 DNA 連接酶 提供目的基 因的生物 大腸桿 菌等 B 提供目的基 因的生物 DNA 連接酶 限制酶 質粒 大腸桿 菌等 C 提供目的基 因的生物 限制酶 DNA 連接酶 質粒 大腸桿 菌等 D 大腸桿 菌等 DNA 連接酶 限制酶 提供目的基 因的生物 質粒 答案：C 二、非選擇題(共40分) 21.導學號52240077(10分)小麥是一種重要的糧食作物,改善小麥的遺傳性狀是科學工作者不斷努力的目標,下圖是遺傳育種的一些途徑。 (1)以矮稈易感病(ddrr)和高稈抗病(DDRR)小麥為親本進行雜交,培育矮稈抗病小麥品種過程中,F1自交產(chǎn)生F2,其中矮稈抗病植株的比例是　　　　　　　　,選F2矮稈抗病植株連續(xù)自交、篩選,直至　　　　　　　　　　　。 (2)如想在較短時間內獲得上述新品種小麥,可選圖中　　　　　(填字母)途徑所用的方法。其中的F環(huán)節(jié)是　　　　　　　　　　　　。 (3)科學工作者欲使小麥獲得燕麥抗銹病的性狀,選擇圖中　　　　　(填字母)表示的技術手段最為合理可行,該技術手段的過程主要包括　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)小麥與玉米雜交,受精卵發(fā)育初期出現(xiàn)玉米染色體在細胞分裂時全部丟失的現(xiàn)象,將種子中的胚取出進行組織培養(yǎng),得到的是小麥　　　　　　　植株。 (5)圖中的遺傳育種途徑,　　　　(填字母)所表示的方法具有典型的不定向性。 解析：圖中A、B為誘變育種,C、D為基因工程育種,E、F、G為單倍體育種,H、I為多倍體育種。 (1)以矮稈易感病(ddrr)和高稈抗病(DDRR)小麥為親本進行雜交,培育矮稈抗病小麥品種的過程叫做雜交育種,F2中矮稈抗病植株比例是3/16,讓F2矮稈抗病植株連續(xù)自交、篩選,直至不再發(fā)生性狀分離,即新的品種培育成功。 (2)要盡快獲得矮稈抗病類型新品種,應該采用圖中E、F、G單倍體育種的方式。 (3)欲使小麥獲得燕麥抗銹病的性狀,應該使用基因工程的育種方式,其過程包括提取目的基因、目的基因與運載體結合、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測和表達。 (4)小麥與玉米雜交后,由于發(fā)育初期受精卵中玉米染色體全部丟失,胚細胞中只剩下小麥生殖細胞中的染色體,因此將胚取出進行組織培養(yǎng),得到的是小麥單倍體植株。 (5)誘變育種、雜交育種都是不定向的過程。 答案：(1)3/16　不再發(fā)生性狀分離 (2)E、F、G　花藥離體培養(yǎng) (3)C、D　提取目的基因、目的基因與運載體結合、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測和表達 (4)單倍體 (5)A、B 22.(8分)人們試圖利用基因工程的方法,用乙種生物生產(chǎn)甲種生物的一種蛋白質,請根據(jù)下面的示意圖回答下列問題。 獲得甲種生物合成該蛋白質的mRNA目的基因與質粒DNA重組導入乙種生物細胞獲得甲種生物的蛋白質 (1)①過程需要加入的4種核苷酸是 　。 (2)質粒是常用的運載體,它存在于許多細菌以及酵母菌等生物中。它常含有　　　　　　基因,這種基因有助于對受體細胞是否導入了目的基因進行檢測。②過程首先要用　　　　　　　酶切斷質粒DNA與目的基因,再用　　　　　酶將目的基因與質粒DNA連接重組在一起。 (3)在②操作過程中,若目的基因的黏性末端為,則其運載體(質粒)與之相對應的黏性末端是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)經(jīng)過③過程導入受體細胞的質粒是否能夠自主復制?　　　　　　。 解析：(1)利用人工合成的方法合成目的基因,基因的基本組成單位是脫氧核苷酸(4種)。(2)基因工程中最常用的運載體是大腸桿菌的質粒;目的基因和運載體的連接,需要產(chǎn)生相同的黏性末端,所以要用同一種限制性核酸內切酶切割,再在DNA連接酶的作用下連接起來。(4)質粒帶著目的基因在宿主細胞中能夠自主復制。 答案：(1)腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸和胸腺嘧啶脫氧核苷酸 (2)抗性　限制性核酸內切　DNA連接 (3) (4)能 23.(10分)(2016四川高考理綜)油菜物種Ⅰ(2n=20)與Ⅱ(2n=18)雜交產(chǎn)生的幼苗經(jīng)秋水仙素處理后,得到一個油菜新品系(注:Ⅰ的染色體和Ⅱ的染色體在減數(shù)分裂中不會相互配對)。 (1)秋水仙素通過抑制分裂細胞中　　　　　　的形成,導致染色體加倍;獲得的植株進行自交,子代　　　　　　(填“會”或“不會”)出現(xiàn)性狀分離。 (2)觀察油菜新品系根尖細胞有絲分裂,應觀察　　　　區(qū)的細胞,處于分裂后期的細胞中含有　　　條染色體。 (3)該油菜新品系經(jīng)多代種植后出現(xiàn)不同顏色的種子,已知種子顏色由一對基因A/a控制,并受另一對基因R/r影響。用產(chǎn)黑色種子植株(甲)、產(chǎn)黃色種子植株(乙和丙)進行以下實驗: 組別 親代 F1表現(xiàn)型 F1自交所得F2的表現(xiàn)型及比例 實驗一 甲乙 全為產(chǎn)黑色種子植株 產(chǎn)黑色種子植株∶產(chǎn)黃色種子植株=3∶1 實驗二 乙丙 全為產(chǎn)黃色種子植株 產(chǎn)黑色種子植株∶產(chǎn)黃色種子植株=3∶13 ①由實驗一得出,種子顏色性狀中黃色對黑色為　　　性。 ②分析以上實驗可知,當　　　　基因存在時會抑制A基因的表達。實驗二中丙的基因型為　　　　　,F2代產(chǎn)黃色種子植株中雜合子的比例為　　　　。 ③有人重復實驗二,發(fā)現(xiàn)某一F1植株,其體細胞中含R/r基因的同源染色體有三條(其中兩條含R基因),請解釋該變異產(chǎn)生的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。讓該植株自交,理論上后代中產(chǎn)黑色種子的植株所占比例為　　　　。 解析：(1)秋水仙素通過抑制細胞分裂前期紡錘體的形成,使細胞染色體加倍,產(chǎn)生的新植株為純合子,自交后代不會出現(xiàn)性狀分離。 (2)由于根部根尖分生區(qū)細胞分裂旺盛,觀察油菜新品系根尖細胞有絲分裂,應觀察分生區(qū)的細胞。處于分裂后期的細胞,染色體加倍,油菜物種Ⅰ與Ⅱ雜交形成的子代植株染色體數(shù)目是19,秋水仙素處理后為38,有絲分裂后期,染色體著絲點一分為二,細胞中染色體加倍為76條。 (3)由實驗一可判斷種子顏色黑對黃為顯性。由實驗二F1自交后代表現(xiàn)型比例可判斷,F1黃色植株基因型為AaRr,F2黑色植株基因型為A_rr,黃色植株基因型為A_R_、aaR_、aarr,可判斷當R基因存在時,會抑制基因A的表達。甲為黑色種子,基因型為AArr,乙為黃色種子,基因型為aarr,丙為黃色種子,基因型為AARR。實驗二F2中產(chǎn)黃色種子植株中純合子的基因型為AARR、aaRR、aarr,占3/13,則雜合子占10/13。F1體細胞中含R/r基因的同源染色體有三條,可能是植株丙在減數(shù)第一次分裂后期含R基因的同源染色體未分離,也可能是植株丙在減數(shù)第二次分裂后期含R基因的姐妹染色單體未分開。該植株產(chǎn)生的配子的基因型及概率為:1/2A、1/2a;1/6RR、1/3Rr、1/6r、1/3R,自交后代中黑色種子植株(A_rr)的比例=3/41/36=1/48。 答案：(1)紡錘體　不會 (2)分生　76 (3)①隱　②R　AARR　10/13?、壑仓瓯跍p數(shù)第一次分裂后期含R基因的同源染色體未分離(或植株丙在減數(shù)第二次分裂后期含R基因的姐妹染色單體未分開)　1/48 24.導學號52240078(12分)某自花且閉花授粉植物,抗病性和莖的高度是獨立遺傳的性狀?？共『透胁∮苫騌和r控制,抗病為顯性;莖的高度由兩對獨立遺傳的基因(D、d,E、e)控制,同時含有D和E表現(xiàn)為矮莖,只含有D或E表現(xiàn)為中莖,其他表現(xiàn)為高莖。現(xiàn)有感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子,欲培育純合的抗病矮莖品種。 請回答下列問題。 (1)自然狀態(tài)下該植物一般都是　　　　　　　合子。 (2)若采用誘變育種,在γ射線處理時,需要處理大量種子,其原因是基因突變具有　　　　　　　　　　　　　　和多害少利性這三個特點。 (3)若采用雜交育種,可通過將上述兩個親本雜交,在F2中　　　　　　抗病矮莖個體,再經(jīng)連續(xù)自交等　　　　　　　手段,最后得到穩(wěn)定遺傳的抗病矮莖品種。據(jù)此推測,一般情況下,控制性狀的基因數(shù)越多,其育種過程所需的　　　　　　　　。若只考慮莖的高度,親本雜交所得的F1在自然狀態(tài)下繁殖,則理論上,F2的表現(xiàn)型及比例為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)若采用單倍體育種,該過程涉及的原理有　　　　　　　　　　　　　。請用遺傳圖解表示其過程(說明:選育結果只需寫出所選育品種的基因型、表現(xiàn)型及其比例)。 解析：(1)自然狀態(tài)下,自花且閉花授粉植物一般不能進行雜交,都是純合子。 (2)誘變育種的原理是基因突變,基因突變具有不定向性、低頻性和多害少利性,處理大量種子的目的是增加突變數(shù),為選種提供更多的材料。 (3)純合抗病矮莖個體的基因型為RRDDEE,若采用雜交育種培育純合抗病矮莖品種,離不開連續(xù)自交等純合化處理和連續(xù)選擇的環(huán)節(jié)。若只考慮莖的高度,親本的基因型為DDEEddee,F1的基因型為DdEe,F1自交產(chǎn)生的F2的表現(xiàn)型和比例為高莖(ddee)∶中莖(D_ee和ddE_)∶矮莖(D_E_)=1∶(3+3)∶9=1∶6∶9。(4)利用親本進行單倍體育種的過程圖示如下: 基因型為RrDdEe的抗病矮莖雜合子產(chǎn)生花粉的過程會發(fā)生基因重組。誘導單倍體染色體數(shù)目加倍的過程中會發(fā)生染色體數(shù)目的變異。 答案：(1)純 (2)不定向性、低頻性 (3)選擇　純合化　年限越長　高莖∶中莖∶矮莖=1∶6∶9 (4)基因重組和染色體變異 9