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練案[23]　從雜交育種到基因工程 一、選擇題 1．下列關(guān)于育種的敘述，正確的是(　B　) 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 [解析]　培育三倍體無子西瓜和八倍體小黑麥的原理都是染色體變異。雜交育種的原理是基因重組，而青霉菌高產(chǎn)菌種的選育原理是基因突變。花藥離體培養(yǎng)形成單倍體過程中進行的是有絲分裂，只可能發(fā)生基因突變和染色體變異，不會發(fā)生基因重組。 2．二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(guān)敘述合理的是(　C　) 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 [解析]　四倍體植株的花藥離體培養(yǎng)獲得的是單倍體植株?；蛐蚢att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。 3．(2017泰安測試)某農(nóng)科所通過如圖所示的育種過程培育成了高品質(zhì)的糯小麥(aaBB)。下列敘述正確的是(　B　) 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 [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(yīng)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。 4．(2017石家莊測試)下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是(　D　) 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 [解析]　植物體細胞也能為目的基因的受體細胞，A錯；基因工程常用的運載體有質(zhì)粒、病毒等，B錯；通常用同一種限制酶處理含目的基因的DNA和運載體DNA，獲得相同黏性末端再用DNA連接酶連接，C錯；基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因為標記基因，來鑒定受體細胞是否含目的基因，D正確。 5．(2017山東省棗莊市高三期末)下列有關(guān)育種的敘述，錯誤的是(　D　) A．雜交育種的育種周期長，選擇范圍有限 B．雜交育種進程緩慢，過程繁瑣，雜種后代會出現(xiàn)性狀分離 C．單倍體育種時，秋水仙素主要作用于有絲分裂前期 D．雜交育種和基因工程育種都可以按照人類的意愿定向改變生物的性狀 [解析]　雜交育種的育種周期長，可以獲得穩(wěn)定遺傳的個體，但選擇范圍有限，A正確；雜交育種進程緩慢，過程繁瑣，雜種后代有純合體也有雜合體，自交后代會出現(xiàn)性狀分離，B正確；單倍體育種過程中獲得單倍體植株后，經(jīng)染色體加倍即得純合體，所以單倍體育種可明顯縮短育種年限，迅速獲得純合品系，其中秋水仙素主要作用于有絲分裂前期，抑制紡錘體的形成，C正確；雜交育種不能按照人類的意愿定向改變生物的性狀，基因工程育種可以按照人類的意愿定向改變生物的性狀，D錯誤。 6．(2017河北省衡水中學屆高三下學期一模)將兩個抗蟲基因A(完全顯性)導入大豆(2n＝40)中，篩選出兩個抗蟲A基因成功整合到染色體上的抗蟲植株M(每個A基因都能正常表達)，將植株M自交，子代中抗蟲植株所占的比例為15/16。取植株M某部位的一個細胞放在適宜條件下培養(yǎng)，讓其連續(xù)正常分裂兩次，產(chǎn)生4個子細胞。用熒光分子檢測A基因(只要是A基因，就能被熒光標記)。下列敘述正確的是(　D　) A．獲得植株M的原理是染色體變異，可為大豆的進化提供原材料 B．若每個子細胞都只含有一個熒光點，則子細胞中的染色體數(shù)是40 C．若每個子細胞都含有兩個熒光點，則細胞分裂過程發(fā)生了交叉互換 D．若子細胞中有的不含熒光點，則是因為同源染色體分離而非同源染色體自由組合 [解析]　由于植株M的自交后代中抗蟲植株占15/16，由此可知，導人細胞中的兩個A基因于非同源染色體上，該變異屬于基因重組，A項錯誤；若每個子細胞都含有一個熒光點，說明細胞中只含有一個A基因，則細胞發(fā)生了減數(shù)分裂，故子細胞的染色體數(shù)是20，B項錯誤；若每個子細胞都含有兩個熒光點，說明細胞中含有2個A基因，則細胞發(fā)生了有絲分裂，而細胞減數(shù)分裂過程才會發(fā)生交叉互換，C項錯誤；如果子代細胞中有的不含熒光點，則是進行了減數(shù)分裂，含A基因的兩對非同源染色體各自分離，然后不含A基因的兩條非同源染色體組合，D項正確。 7．下圖為由幼苗1→植株A(二倍體玉米)植株B的培育過程流程圖。下列分析正確的是(　A　) A．①過程可能發(fā)生基因突變 B．②過程需要對花粉高壓滅菌 C．植株B屬于單倍體D．幼苗1和2的基因組成是相同的 [解析]　本題考查育種相關(guān)知識，意在考查考生能運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論能力。圖中①過程會發(fā)生在細胞的增殖過程中，有DNA復制，可能發(fā)生基因突變，A項正確；對花粉進行高壓滅菌會殺死花粉，可以用乙醇滅菌法、化學試劑法等，B項錯誤；花藥離體培養(yǎng)形成單倍體，而植株B又經(jīng)過秋水仙素處理，為二倍體，C項錯誤；幼苗1為二倍體，幼苗2為單倍體，基因型不同，D項錯誤。 8．(2017山東省棗莊市高考一模)下列有關(guān)可遺傳變異的說法，錯誤的是(　D　) A．肺炎雙球菌由R型轉(zhuǎn)化為S型屬于基因重組 B．雜交育種的主要遺傳學原理是基因自由組合 C．XYY個體的產(chǎn)生，一般與父方減數(shù)第二次分裂異常有關(guān) D．染色體變異與基因突變都屬于突變，都可以產(chǎn)生新的基因 [解析]　肺炎雙球菌由R型轉(zhuǎn)化為S型屬于基因重組，A正確；雜交育種的主要遺傳學原理是基因自由組合，B正確；XYY個體的產(chǎn)生，一般與父方減數(shù)第二次分裂異常有關(guān)，C正確；只有基因突變能產(chǎn)生新的基因，D錯誤。 9．(2017湖南省衡陽市高考生物一模)在栽培二倍體水稻(2N)的過程中，有時會發(fā)現(xiàn)單體植株(2N－1)，例如有一種單體植株就比正常植株缺少一條6號染色體，稱為6號單體植株。利用6號單體植株進行雜交實驗，結(jié)果如表所示。下列分析錯誤的是(　A　) 雜交親本 實驗結(jié)果 6號單體(♀) 正常二倍體(♂) 子代中單體占25%， 正常二倍體占75% 6號單體(♂) 正常二倍體(♀) 子代中單體占4%， 正常二倍體占96% A．該單體可由花粉粒直接發(fā)育而來 B．該單體變異類型屬于染色體數(shù)目的變化 C．從表中可以分析得出N1型配子的雄配子育性很低 D．產(chǎn)生該單體的原因可能是其親本在減數(shù)分裂中同源染色體沒有分離 [解析]　該單體植株就比正常植株缺少一條6號染色體，是由受精卵發(fā)育而來，仍屬于二倍體，A錯誤；該單體變異類型屬于染色體數(shù)目的變化，是個別染色體數(shù)目的變化，B正確；在雜交親本6號單體(♂)正常二倍體(♀)的后代中，子代中單體占4%，正常二倍體占96%，說明N1型配子的雄配子育性很低，C正確；產(chǎn)生該單體的原因可能是其親本在減數(shù)第一次分裂后期，有一對同源染色體沒有分離形成的，D正確。 10．下列有關(guān)變異與育種的敘述中，有幾項是錯誤的(　B　) ①DNA分子中堿基對的增添、缺失和替換不一定都是基因突變 ②某植物經(jīng)X射線處理后未出現(xiàn)新的性狀，則沒有新基因產(chǎn)生 ③二倍體植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)后便可得到穩(wěn)定遺傳的植株 ④轉(zhuǎn)基因技術(shù)能讓A物種表達出B物種的某優(yōu)良性狀 ⑤通過雜交育種能培養(yǎng)出具有雜種優(yōu)勢的新品種 A．一項 B．二項 C．三項 D．四項 [解析]?、貲NA分子中堿基對的增添、缺失和替換不一定都是基因突變，如突變發(fā)生在非編碼區(qū)，則沒有引起基因結(jié)構(gòu)的改變，①正確；②經(jīng)X射線處理后未出現(xiàn)新的性狀，可能形成新基因，如AA突變成Aa，②錯誤；③二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到的單倍體高度不育，③錯誤；④轉(zhuǎn)基因技術(shù)能將B物種的基因轉(zhuǎn)給A物種，讓A物種表達出B物種的某優(yōu)良性狀，④正確；⑤通過雜交育種能培養(yǎng)出具有雜種優(yōu)勢的新品種，⑤正確；故選擇B。 11．假設(shè)A、b代表水稻的優(yōu)良基因，這兩種基因獨立遺傳。現(xiàn)有AABB、aabb兩個品種，為了培育出優(yōu)良品種AAbb，可采用的方法如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是(　B　) A．雜交育種過程中從子一代開始選種 B．經(jīng)過①②③過程培育出新品種的育種方法應(yīng)用的原理和④相同 C．⑥過程需要用低溫或者秋水仙素處理種子或者幼苗 D．過程⑦育種過程可以定向改造生物的遺傳性狀 [解析]　雜種第一代的基因型是AaBb，表現(xiàn)型只有一種，無法選擇，應(yīng)是從第二代開始選擇，A項錯誤；①②③過程培育出新品種的育種方法是雜交育種，原理是基因重組；經(jīng)過④培育出新品種的方法是基因工程，其原理是基因重組，B項正確；⑥過程是用低溫或者秋水仙素處理幼苗，因為單倍體高度不育，不會產(chǎn)生種子，C項錯誤；⑦過程育種方法是誘變育種，其原理是基因突變，基因突變具有不定向性，不能定向改造生物的遺傳性狀，D項錯誤。 12．下列生物育種技術(shù)操作合理的是(　D　) A．用紅外線照射青霉菌以提高其繁殖能力，從而一定能選育出青霉素高產(chǎn)菌株 B．年年制種推廣的雜交水稻一定是能穩(wěn)定遺傳的純合子 C．單倍體育種一般要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 D．基因工程育種是分子水平的設(shè)計施工，需要限制酶等專門的工具 [解析]　由于基因突變是不定向的，誘變育種不能定向改造生物的性狀，所以用紅外線照射青霉菌不一定使青霉菌的繁殖能力增強，A錯誤；由于雜合體自交后代會出現(xiàn)性狀分離，所以年年制種推廣的雜交水稻中含有雜合體，B錯誤；單倍體植株不育，不產(chǎn)生種子，所以單倍體育種時需用秋水仙素處理其幼苗，C錯誤；基因工程是在DNA上進行分子水平的設(shè)計施工，需要有專門的工具，其中剪切基因的是限制酶，拼接基因的工具是DNA連接酶，搬運目的基因的運載工具是運載體，常用的運載體有質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒，D正確。 二、填空題 13．(2017株洲測試)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：__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)為獲得矮稈無芒的新品種，科研人員設(shè)計了育種方案，如圖所示。根據(jù)預期，F(xiàn)1植株所結(jié)種子分株保存，播種后長出的植株應(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(jié)種子的表現(xiàn)情況來進行判斷。 P純合矮稈有芒(♀)純合高稈無芒(♂) ↓ 　F1植株 ↓? F1植株上所結(jié)的種子分株保存 ↓播種 觀察F1各植株所結(jié)種子長出的植株性狀 ①如果所結(jié)種子的表現(xiàn)型為__全為有芒__，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__有芒和無芒__，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。 [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(jié)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。 14．(2017北京市順義區(qū)高三期末)小黑麥由小麥和黑麥雜交育成，其中六倍體小黑麥(AABBRR,6N＝42)由硬粒小麥(AABB,4N＝28)與二倍體黑麥(RR,2N＝14)雜交育成。 (1)由于小麥和黑麥兩種植物之間存在__生殖隔離__，理論上雜交得到的F1應(yīng)高度不孕，其主要原因是F1減數(shù)分裂過程中__無同源染色體、無法聯(lián)會__，不能形成正常的配子。 (2)培育小黑麥的過程首先是小麥和黑麥雜交得到F1，再用秋水仙素處理F1的__萌發(fā)的種子或幼苗__，使染色體加倍。此育種過程依據(jù)的遺傳學原理是__染色體數(shù)目變異__，秋水仙素的作用是__抑制紡錘體形成__。 (3)在北方某地越冬種植“中飼 232”品系的小黑麥，第二年春天發(fā)現(xiàn)全部凍死，為解決小黑麥的越冬問題，有人用“中飼 232”小黑麥做母本，與能在當?shù)卦蕉囊环N黑麥(RR,2N＝14)進行雜交，培育能在本地越冬的新品種。①取“中飼 232”小黑麥的根尖，經(jīng)解離、漂洗，用__龍膽紫__染色后，通過觀察細胞中的__染色體的形態(tài)和數(shù)目__，確定“中飼 232”為六倍體小黑麥。 ②取F1花藥進行染色，觀察花粉母細胞減數(shù)第一次分裂中期細胞，發(fā)現(xiàn)細胞中的染色體狀態(tài)如圖所示。從理論上分析，狀態(tài)Ⅰ和狀態(tài)Ⅱ的染色體數(shù)目應(yīng)依次為__14__條、__7__對。