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2019-2020年高考生物一輪復習 第3單元第3講 從雜交育種到基因工程 1．科學家將豌豆染色體片段導入玉米細胞，培育出具有豌豆優(yōu)良性狀而染色體數(shù)目不變的玉米新品種。下列有關敘述正確的是 (　　) A．新品種玉米的培育原理是染色體結構變異 B．新品種玉米表現(xiàn)出的豌豆性狀一定是單基因控制的性狀 C．新品種玉米自交后代仍然都具有豌豆的優(yōu)良性狀 D．新品種玉米能表現(xiàn)出玉米和豌豆的所有性狀 解析　由題意知新品種玉米的某染色體上加入了豌豆的染色體片段，發(fā)生了染色體結構的變異；導入的染色體片段上有多個基因，所以新品種玉米表現(xiàn)出的豌豆性狀也可能是多基因控制的性狀，且該玉米自交后代可能會發(fā)生性狀分離，不一定都具有豌豆的優(yōu)良性狀，該玉米不能表現(xiàn)出玉米和豌豆的所有性狀。 答案　A 2．各種育種方法或技術都有其優(yōu)劣之處，下列相關敘述不正確的是 (　　) A．傳統(tǒng)的育種方法周期長，可選擇的范圍有限 B．通過人工誘變，人們有目的地選育新品種，能避免育種的盲目性 C．雜交育種難以克服遠緣雜交不親和的障礙，過程繁雜緩慢，效率低 D．基因工程可以實現(xiàn)基因在不同物種之間的轉(zhuǎn)移，人們可以定向選育新品種 解析　雜交育種的缺點：育種周期長，可選擇的范圍有限；誘變育種的原理是基因突變，突變是不定向的，避免不了盲目性；雜交育種必須選擇同種生物進行雜交，不能克服遠緣雜交不親和的障礙?；蚬こ炭稍诓煌锓N之間進行基因轉(zhuǎn)移，定向地改造生物的某些性狀。 答案　B 3．在實驗田中偶然出現(xiàn)了一株抗旱、抗鹽的玉米，設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應有 (　　) ①誘變育種　②單倍體育種?、坜D(zhuǎn)基因技術　④組織培養(yǎng)技術 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析　題干中強調(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，將抗性基因轉(zhuǎn)入后進行組織培養(yǎng)獲得的植株為雜合子，需要對其進行單倍體育種才能獲得穩(wěn)定遺傳的抗性水稻品種。 答案　B 4．通過下列育種方法產(chǎn)生的后代，其染色體數(shù)一定發(fā)生變化的是 (　　) A．單倍體育種 B．植物體細胞雜交育種 C．雜交育種 D．轉(zhuǎn)基因育種 解析　單倍體育種過程中用秋水仙素處理幼苗，后代的染色體數(shù)沒有發(fā)生變化；植物體細胞雜交產(chǎn)生的后代的染色體數(shù)是兩種植物體細胞的染色體數(shù)之和。 答案　B 5．如圖為DNA分子的某一片段，其中①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應的酶依次是 (　　) A．DNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶 B．限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶、DNA連接酶 C．解旋酶、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶 D．限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、解旋酶 答案　C 6．下列關于限制酶和DNA連接酶的理解，正確的是 (　　) A．其化學本質(zhì)都是蛋白質(zhì) B．DNA連接酶可以恢復DNA分子中的氫鍵 C．它們不能被反復使用 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連接酶的化學本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接的是兩個DNA片段間相鄰兩個堿基間的磷酸二酯鍵；酶在化學反應前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復利用；DNA聚合酶是在細胞內(nèi)DNA分子復制時發(fā)揮作用的，不能替代DNA連接酶。 答案　A 7．如圖表示某種農(nóng)作物品種①和②培育出⑥的幾種方法，有關說法錯誤的是 (　　) A．培育品種⑥的最簡捷途徑是Ⅰ→V B．通過Ⅱ→Ⅳ過程最不容易到達目的 C．通過Ⅲ→Ⅵ過程的原理是染色體變異 D．過程Ⅵ常用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 解析　通過雜交育種獲得符合要求的新品種是最簡便的方法，A正確；由①―→④屬于基因突變，由于突變率很低，故通過Ⅱ―→Ⅳ過程不易達到目的，B正確；Ⅲ―→Ⅵ過程是單倍體育種過程，其原理是染色體變異，C正確；過程Ⅵ是通過花粉的離體培養(yǎng)獲得單倍體，不存在種子，D錯誤。 答案　D 8．無子西瓜的培育過程如下列簡圖所示： 根據(jù)上述圖解，結合你所學過的生物學知識，下列敘述中正確的是 (　　) A．①過程只能用秋水仙素處理，它的作用主要是抑制細胞有絲分裂前期紡錘體的形成 B．由三倍體種子發(fā)育成無子西瓜，與中心體有密切的關系 C．四倍體西瓜與二倍體西瓜不存在生殖隔離，它們屬于同一物種 D．四倍體植株所結的西瓜，果皮細胞內(nèi)含有4個染色體組 解析　除秋水仙素外，還可低溫誘導染色體加倍；西瓜屬于高等植物，無中心體；四倍體和二倍體雜交不能產(chǎn)生可育后代，存在生殖隔離；果皮、種皮的染色體組成和植株相同。 答案　D 9．現(xiàn)有甲、乙兩種植株（均為二倍體純種），其中甲種植株的光合作用能力高于乙種植株，但乙種植株很適宜在鹽堿地種植。要利用甲、乙兩種植株各自的優(yōu)勢，培育出高產(chǎn)、耐鹽的植株，有多種生物技術手段可以利用。下列所采用的技術手段中不可行的是 （　　） A．利用植物細胞融合技術，可獲得滿足要求的四倍體雜種目的植株 B．將乙種植株耐鹽基因?qū)爰追N植株的受精卵中，可培育出目的植株 C．兩種植株雜交后，得到的F1取其花粉，進行花藥離體培養(yǎng)獲得目的植株 D．誘導兩種植株的花粉融合并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素處理，可培育出目的植株 解析　甲、乙為不同物種，不同物種間存在生殖隔離，不能雜交或雜交產(chǎn)生的后代不育，所以C項不可行。A、D兩項均利用了植物體細胞雜交技術。體細胞雜交技術可以克服植物體遠源雜交不親和障礙，因此是可行的。B項是利用的基因工程技術，基因工程技術就是人為地讓目的基因在宿主細胞中表達，因此也是可行的。 答案　C 10．下列品種的培育與育種原理相符的是 （　　） A．無子西瓜的培育——染色體數(shù)目變異 B．高產(chǎn)青霉菌株的培育——基因重組 C．用花粉（Ab）培養(yǎng)成幼苗，再用秋水仙素處理獲得純種植株（AAbb）——基因突變 D．培育能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌——染色體結構變異 解析　A項的育種方式屬于多倍體育種，原理是染色體數(shù)目變異。B項的育種方式屬于誘變育種，原理是基因突變。C項的育種方式是單倍體育種，原理是染色體數(shù)目變異。D項的育種方式是基因工程育種，原理是基因重組。 答案　A 11．通過DNA重組技術使原有基因得以改造的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物。運用這一技術可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，下圖表示這一技術的基本過程，在該工程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點是—G↓GATCC—，請回答下面的問題。 (1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是________________，人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊體細胞染色體中需要的酶是________。 (2)請畫出質(zhì)粒被切割形成黏性末端的過程圖。 －G↓GATC C—―→ (3)人體蛋白質(zhì)基因之所以能連接到羊的染色體DNA中，原因是_____________，人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蚣毎麜r常用的工具是________。 (4)此過程中目的基因的檢測與表達中的表達是指________________。 (5)你認為此類羊產(chǎn)的奶安全可靠嗎？理由是什么？ _______________________________。 解析　本題的第(1)問比較簡單，難點是第(2)問，首先要按照堿基互補配對原則，由已知的一條鏈完成質(zhì)粒雙鏈上的堿基序列，再根據(jù)切點寫出切割后形成的黏性末端。(3)要求回答基因能夠拼接的原因，不同生物的DNA化學組成和空間結構相同，即都具有相同的物質(zhì)基礎和結構基礎。目的基因?qū)胧荏w細胞需要先與運載體結合，最常用的運載體是質(zhì)粒，也可以用動物病毒。(4)基因的表達是指基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀，即通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程合成相應的蛋白質(zhì)。(5)為開放性的問題，但要注意回答的理由要與觀點相對應。 答案　(1)限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶 (2) (3)具有相同的物質(zhì)基礎和結構基礎(有互補的堿基序列)　細菌質(zhì)粒或動物病毒　(4)人體蛋白質(zhì)基因在羊體細胞內(nèi)控制合成人體蛋白質(zhì)　(5)安全。因目的基因?qū)胧荏w細胞后，控制合成的人奶蛋白質(zhì)成分沒有改變(或不安全，因目的基因?qū)胧荏w細胞后，可能由于羊細胞中某些成分的影響，合成的蛋白質(zhì)成分可能發(fā)生一定的改變) 12．葉銹病對小麥危害很大，傘花山羊草的染色體上攜帶抗體基因能抗葉銹病。傘花山羊草不能和普通小麥進行雜交，只能與其親緣關系相近的二粒小麥雜交。這三種植物的染色體組成如下表所示： 植物種類 傘花山羊草 二粒小麥 普通小麥 染色體組成 2x＝14，CC 4x＝28，AABB 6x＝42，AABBDD 注：x表示染色體組，每個字母表示一個(含有7條染色體的)染色體組 為了將傘花山羊草攜帶的抗葉銹病基因轉(zhuǎn)入小麥，研究人員做了如圖所示的操作。 (1)雜種P由于_________________________________________________， 不能正常產(chǎn)生生殖細胞，因而高度不育。用秋水仙素處理，使________，形成異源多倍體。 (2)雜種Q的染色體組成可表示為____________，在其減數(shù)分裂過程中有________個染色體組的染色體因無法配對而隨機地趨向某一極，這樣形成的配子中，有的配子除了含有ABD組全部染色體以外，還可能含有________。當這樣的配子與普通小麥的配子融合后，能夠產(chǎn)生多種類型的后代，選擇其中具有抗性的后代——雜種R，必然含有攜帶抗葉銹病基因的染色體。 (3)研究人員采用射線照射雜種R的花粉，目的使攜帶抗葉銹病基因的染色體片段能________到小麥的染色體上。經(jīng)照射誘變的花粉再授粉到經(jīng)過________處理的普通小麥花上，選擇抗葉銹病的子代普通小麥，經(jīng)________可獲得穩(wěn)定遺傳的抗葉銹病普通小麥。 Ⅱ.小麥品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合子(有一對基因雜合即可稱為雜合子)，生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉(Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種。請分別設計小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明。(寫出包括親本在內(nèi)的前三代即可) 解析　Ⅰ.(1)傘花山羊草和二粒小麥雜交，子代P染色體組成為ABC，因無同源染色體而不能產(chǎn)生可育配子。用秋水仙素處理可使其染色體加倍(六個染色體組)而形成多倍體。(2)異源多倍體與普通小麥配子的染色體組分別為：ABC和ABD，故雜種Q染色體組成為AABBCD，在其減數(shù)分裂過程中，因C、D兩個染色體組不能正常聯(lián)會配對而隨機移向細胞的某極。(3)因雜交得到的抗銹病普通小麥只攜帶一個抗病基因，故需要通過多代自交獲得純合子。 Ⅱ.(1)小麥雜交：將基因型為AABB的個體與基因型為aabb的個體作為親本雜交，得F1(基因型為AaBb的小麥)，再讓F1自交，在F2中選矮稈抗病(aaB_)植株再自交(因為其中包含了aaBB、aaBb兩種基因型)，淘汰雜合子，得到基因型為aaBB的純合子。(2)馬鈴薯雜交：由于現(xiàn)有的雜合品種有四種，即基因型分別為YYRr、YyRR、yyRr、Yyrr的個體，我們只能選擇其中的yyRr和Yyrr個體作為親本雜交，得到的后代中有四種表現(xiàn)型：黃肉抗病(YyRr)、黃肉不抗病(Yyrr)、白肉抗病(yyRr)、白肉不抗病(yyrr)，可以根據(jù)其表現(xiàn)型黃肉抗病確定其基因型為YyRr，再利用塊莖來繁殖下一代即得到所要求的品種。如果選擇其他基因型的個體雜交，如選YYRrYyRR或YyRRyyRr，雜交后代中表現(xiàn)為黃肉抗病的個體不止一種基因型，難以確定哪一種符合要求。 答案　Ⅰ.(1)減數(shù)分裂時沒有同源染色體，不能聯(lián)會　染色體加倍 (2)6x＝42，AABBCD　2　(幾條)C組染色體 (3)易位(或移接)　去雄(及套袋)　多代自交(或連續(xù)自交) Ⅱ.如圖所示。 13．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。 P純合矮稈有芒(♀)純合高稈無芒() F1植株 , F1植株上所結的種子分株保存 ,播種 觀察F1各植株所結種子長出的植株性狀 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。 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。 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　②有芒和無芒 14．家蠶是二倍體生物，含56條染色體，ZZ為雄性，ZW為雌性。幼蠶體色中的有斑紋和無斑紋性狀分別由Ⅱ號染色體上的A和a基因控制。雄蠶由于吐絲多，絲的質(zhì)量好，更受蠶農(nóng)青睞，但在幼蠶階段，雌雄不易區(qū)分。于是，科學家采用如圖所示的方法培育出了“限性斑紋雌蠶”來解決這個問題。請回答下面的問題。 (1)家蠶的一個染色體組含有________條染色體。 (2)圖中變異家蠶的“變異類型”屬于染色體變異中的________。由變異家蠶培育出限性斑紋雌蠶所采用的育種方法是________。圖中的限性斑紋雌蠶的基因型為________。 (3)在生產(chǎn)中，可利用限性斑紋雌蠶和無斑紋雄蠶培育出可根據(jù)體色辨別幼蠶性別的后代。請用遺傳圖解和適當?shù)奈淖郑枋鲞x育雄蠶的過程。 解析　(1)二倍體家蠶體細胞中有56條染色體，其生殖細胞中有28條染色體，則其一個染色體組含有28條染色體。(2)由圖示可知，家蠶的變異屬于染色體結構變異中的易位。由變異家蠶培育出限性斑紋雌蠶利用的是雜交育種。圖中的限性斑紋雌蠶的基因型是aaZWA。(3)可以用限性斑紋雌蠶和無斑紋雄蠶雜交，其后代中無斑紋的都是雄蠶，有斑紋的都是雌蠶。 答案　(1)28　(2)染色體結構變異　雜交育種　aaZWA (3)如圖 文字說明：后代中有斑紋的均為雌蠶，應淘汰；無斑紋的為雄蠶，應保留。