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專題24 從雜交育種到基因工程 1．下列關于育種的說法，不正確的是 (　　) A．基因突變普遍存在，可用于誘變育種 B．誘變育種和雜交育種均可產(chǎn)生新的基因型 C．三倍體植物可由受精卵發(fā)育而來 D．培養(yǎng)普通小麥花粉得到的個體是三倍體 答案　D 解析　基因突變具有普遍性，誘變育種的原理是基因突變，A正確；誘變育種可通過基因突變產(chǎn)生新的基因進而形成新的基因型，雜交育種可通過基因重組而產(chǎn)生新的基因型，B正確；三倍體植物可由四倍體和二倍體的生殖細胞形成的受精卵發(fā)育而來，C正確；培養(yǎng)普通小麥花粉得到的個體為單倍體，D錯誤。 2．下列關于基因工程及轉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．通過轉基因技術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)切酶處理運載體DNA D．若轉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 答案　B 3．隨著我國航天技術的發(fā)展，引起了太空誘變育種的熱潮。太空育種一般要經(jīng)過“誘變—自交—雜交”才能獲得具有優(yōu)良性狀的品種。下列敘述錯誤的是 (　　) A．純合品種經(jīng)誘變，后代可能會發(fā)生性狀分離 B．自交的目的是獲得單株具有優(yōu)良性狀的植株 C．雜交的目的是獲得具有多種優(yōu)良性狀的品種 D．太空育種獲得的植物也存在與轉基因植物一樣的安全性問題 答案　D 解析　太空育種只是作物本身遺傳物質發(fā)生改變，提高了突變頻率，與自然界植物的自然變異一樣，沒有外源基因的導入，不存在與轉基因植物一樣的安全性問題。 4．培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下：純種的高稈(D)抗銹病(T)純種的矮稈(d)易染銹病(t)F1雄配子幼苗選出符合要求的品種。下列有關該育種方法的敘述中，正確的是 (　　) A．過程1、2、3是雜交 B．過程4必須使用生長素處理 C．過程3必須經(jīng)過受精作用 D．過程2有減數(shù)分裂 答案　D 解析　該圖表示的是單倍體育種，過程1是雜交，過程4通常用秋水仙素處理，過程3是組織培養(yǎng)過程。 5．下圖是利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖細胞(基因型BbTt)進行實驗的流程示意圖。下列分析不正確的是 (　　) A．基因重組發(fā)生在圖中②過程，過程③中能夠在顯微鏡下看到染色單體的時期是前期和中期 B．秋水仙素用于培育多倍體的原理是其能夠抑制紡錘體的形成 C．植株A為二倍體，其體細胞內(nèi)最多有4個染色體組；植株C屬于單倍體，其發(fā)育起點為配子 D．利用幼苗2進行育種的最大優(yōu)點是明顯縮短育種年限，植株B純合的概率為25% 答案　D 6．現(xiàn)有矮稈不抗病玉米種子，研究人員欲培育高稈抗病玉米。用適宜劑量的γ射線照射，后代中出現(xiàn)白化苗4株(甲)、矮稈抗病1株(乙)和高稈不抗病1株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)高稈抗病、矮稈抗病、高稈不抗病和矮稈不抗病四種表現(xiàn)型。選取F1中高稈抗病植株的花藥進行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經(jīng)秋水仙素處理后篩選出高稈抗病植株(丁)。下列相關敘述不正確的是 (　　) A．出現(xiàn)甲的原因可能是控制葉綠素合成的基因缺失了一段DNA，該變異屬于基因突變 B．丁的培育過程運用了誘變育種、單倍體育種和雜交育種技術 C．F1中高稈抗病植株產(chǎn)生2種配子 D．F1四種表現(xiàn)型的比為1111 答案　C 解析　葉綠素是相關基因表達的結果，白化苗可能是由于其葉綠素相關基因發(fā)生缺失所引起的，基因的部分發(fā)生缺失而產(chǎn)生的變異屬于基因突變，A項正確。這里的育種運用了γ射線，導致植株的基因型發(fā)生改變，這種育種方式為誘變育種；后面的花藥離體培養(yǎng)，秋水仙素誘導染色體加倍，屬于單倍體育種；利用不同表現(xiàn)型的植株雜交得到優(yōu)良性狀的后代為雜交育種，B項正確。設抗病與不抗病基因用A、a表示，高稈與矮稈基因用B、b表示，乙和丙雜交得到F1，F(xiàn)1的基因型有AaBb、Aabb、aaBb、aabb。其中高稈抗病個體的基因型為AaBb，這種基因型個體能夠產(chǎn)生4種類型的配子，C項錯誤。F1四種表現(xiàn)型，其比例為1：1：1：1，D項正確。 7．下列關于育種的敘述，正確的是 (　　) A．培育三倍體無子西瓜的原理是生長素促進果實發(fā)育 B．培育八倍體小黑麥的原理是染色體變異 C．青霉菌高產(chǎn)菌種的選育原理和雜交育種相同 D．花藥離體培養(yǎng)過程中，基因重組、基因突變和染色體變異均有可能發(fā)生 答案　B 8．二倍體早熟易感病茄子(aatt)和四倍體晚熟抗病茄子(AAAATTTT)為材料，培育純合的二倍體早熟抗病茄子。以下有關敘述合理的是 (　　) A．取四倍體植株的花藥離體培養(yǎng)可獲得二倍體植株AATT B．基因型aatt與基因型AATT的植株雜交，可以從F2中直接選出符合要求的植株 C．取B選項中F1植株的花藥進行離體培養(yǎng)，利用的原理是植物細胞具有全能性 D．種植C選項得到的植株，成熟后用秋水仙素處理即可選出符合要求的植株 答案　C 解析　四倍體植株的花藥離體培養(yǎng)獲得的是單倍體植株。基因型aatt與基因型AATT的植株雜交，F(xiàn)1的基因型為AaTt，F(xiàn)2中早熟抗病茄子的基因型為aaTT或aaTt，需要進一步篩選出基因型為aaTT的個體。用B選項中F1的花粉(AT、At、aT、at)離體培養(yǎng)得到四種基因型的幼苗，利用了植物細胞全能性的原理。種植C選項得到的幼苗，用秋水仙素處理可選出符合要求的植株。 9．某農(nóng)科所通過如圖所示的育種過程培育成了高品質的糯小麥(aaBB)。下列敘述正確的是 (　　) A．①過程中運用的遺傳學原理是基因重組 B．②過程需要通過逐代自交來提高純合率 C．①過程需要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子 D．②過程提高了突變率從而縮短了育種年限 答案　B 解析　據(jù)圖分析，①過程是單倍體育種，利用的原理是染色體數(shù)目變異；②過程是雜交育種，要想獲得純種，需要多代自交純化；由二倍體獲得的單倍體不可育，沒有種子，應用秋水仙素處理單倍體幼苗；雜交育種依據(jù)的原理是基因重組，不能提高突變率和縮短育種年限。 10．下列關于基因工程的敘述，正確的是 (　　) A．為育成抗除草劑的作物新品種，導入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體 B．細菌的環(huán)狀DNA是基因工程常用的運載體 C．通常用一種限制性內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性內(nèi)切酶處理運載體DNA D．基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因為標記基因 答案　D 11．為獲得優(yōu)良性狀的純合體，將基因型為Aa的小麥逐代自交，且逐代淘汰aa，下列說法不正確的是 (　　) A．該育種方式與單倍體育種相比所需育種年限長 B．此過程中F1出現(xiàn)aa個體的基礎是等位基因分離 C．育種過程中若不發(fā)生突變，則該種群沒有進化 D．可通過單倍體育種方式得到100%的純合品種 答案　C 解析　自交可以提高純合子的比例，但要獲得純合的顯性個體，需要多年。F1中出現(xiàn)aa個體是由于基因型為Aa的親本減數(shù)分裂過程中等位基因分離，產(chǎn)生了A、a兩種配子。育種過程中逐代淘汰aa，導致a的基因頻率下降，該種群發(fā)生了進化。通過單倍體育種，先獲得基因型為A的單倍體幼苗，再用秋水仙素處理，獲得基因型為AA的純合二倍體植株。 12．將①②兩個植株雜交，得到③植株，將③植株再做進一步處理，如下圖所示，相關分析錯誤的是 (　　) A．由⑤⑥到⑧的育種過程中，應用的主要原理是染色體變異 B．由③到④過程中一定發(fā)生了等位基因分離、非同源染色體上非等位基因的自由組合 C．若③的基因型為AaBbdd，則⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的1/4 D．由③到⑦過程中可能發(fā)生的突變和基因重組為生物進化提供原材料 答案　B 13．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，育種過程見下圖。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(jīng)________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　(1)植物AABB和CC遠緣雜交得到的F1植株ABC是高度不育的，需經(jīng)秋水仙素處理誘導其染色體數(shù)目加倍，才能得到AABBCC的異源多倍體可育植株；另外也可利用植物細胞工程中的植物體細胞雜交技術，將AABB和CC的細胞進行融合形成雜種細胞后再經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到可育植株AABBCC。(2)雜交后代①是AABBCC和AABBDD有性雜交得到的，其染色體組的組成為AABBCD，因每個染色體組中含7條染色體，故進行減數(shù)分裂時AA和BB能分別形成7個四分體，而C和D不能形成四分體；AABBCD 6個染色體組共含42條染色體。(3)在減數(shù)分裂過程中不能正常進行聯(lián)會(同源染色體配對)的染色體很容易丟失。(4)抗病基因存在于C組的染色體上，而普通小麥的染色體中不含C組染色體，故含抗病基因的染色體片段轉接到小麥染色體上是非同源染色體之間的移接，屬于染色體結構變異中的易位。 14．已知水稻的高稈(A)對矮稈(a)為顯性，抗病(B)對感病(b)為顯性，有芒(D)對無芒(d)為顯性，三對相對性狀獨立遺傳。請回答下列問題： (1)現(xiàn)有三個純系水稻品種：①矮稈感病有芒、②高稈感病有芒、③高稈抗病無芒。要在最短時間內(nèi)獲得矮稈抗病無芒純系新品種，請寫出育種過程。 第一步：______________________________________________________________； 第二步：______________________________________________________________； 第三步：______________________________________________________________。 (2)為獲得矮稈無芒的新品種，科研人員設計了育種方案，如圖所示。根據(jù)預期，F(xiàn)1植株所結種子分株保存，播種后長出的植株應既有高稈，又有矮稈。但研究人員發(fā)現(xiàn)有一株植株所結的種子播種后長出的植株全部表現(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，一個高稈基因發(fā)生了基因突變。要確定是哪一種原因，可以通過分析F2矮稈植株上所結種子的表現(xiàn)情況來進行判斷。 ①如果所結種子的表現(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，一個高稈基因發(fā)生了基因突變。 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?、谟忻⒑蜔o芒 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矮稈植株上所結種子全為有芒，則可推測是母本去雄不徹底；②若父本減數(shù)分裂形成花粉時發(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。 15.已知家蠶的性別決定型為ZW型,控制卵色的B基因(黑色)對b基因(白色)為顯性。雄性(ZZ)家蠶利用飼料效率高,繭絲質量好,但是在卵期很難分辨雌雄,育種工作者經(jīng)過下圖過程獲得新品種丙,實現(xiàn)了通過卵色直接分辨雌雄的目的。請回答問題。 (1)①過程是用X射線處理甲蠶的蛹獲得乙,此變異的類型為　　　　　　　　　　變異。 (2)②過程是用經(jīng)輻射的甲蠶和　　　　雄蠶交配,若F1中　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,則說明該蠶已變異成乙,且子代中可以得到丙。 (3)丙家蠶卵色的遺傳　　　　　(填“符合”或“不符合”)交叉遺傳的特點。養(yǎng)蠶人在選種時,用純合白色卵家蠶和丙雜交,淘汰所有　　　　卵即達到篩選出雄蠶的目的。 答案：(1)染色體結構 (2)白色卵　黑色卵都發(fā)育成雌性(♀),白色卵都發(fā)育成雄性(♂) (3)不符合　黑色 16.通過各種方法改善農(nóng)作物的遺傳性狀,提高糧食產(chǎn)量一直是科學家不斷努力追求的目標。下圖表示一些育種途徑,請回答相關問題。 (1)①途徑稱為雜交育種,所利用的原理是　　　　　　　　,這種育種方法除了可以得到符合要求的純合子,還可利用植物的　　　　　　　　提高產(chǎn)量。 (2)最常用的試劑M是　　　　　　　　,該試劑能讓細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍的機理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。相對于①途徑,②途徑的優(yōu)勢在于　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)可定向改變生物遺傳性狀的是　　　途徑。經(jīng)③途徑所得到的植株基因型為　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)基因重組　雜種優(yōu)勢 (2)秋水仙素　抑制紡錘體的形成　明顯縮短育種年限 (3)④　AAaaBBbb