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精練14　理解原理、把握操作,全面解決生物育種問題 一、選擇題(每小題6分,共66分) 1.用高稈抗銹病(DDTT)和矮稈不抗銹病(ddtt)的二倍體水稻品種進行育種時,方法一是雜交得到F1,F1再自交得到F2,然后選育所需類型;方法二是用F1的花藥進行離體培養(yǎng),再用秋水仙素處理幼苗得到相應植株。下列敘述正確的是(　　) A.方法二所得植株中純合子、可用于生產的類型比例分別為1/2、1/4 B.方法一所得F2中重組類型、純合子各占3/8、1/4 C.方法一和方法二依據(jù)的主要原理分別是基因重組和染色體結構變異 D.方法二的最終目的是獲得單倍體植株,秋水仙素可提高基因突變頻率 2.改良缺乏某種抗病性的水稻品種,不宜采用的方法是(　　) 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.誘變 B.花藥離體培養(yǎng) C.基因工程 D.雜交 3.現(xiàn)有基因型aabb和AABB的水稻品種,利用不同的育種方法可培育出不同的類型,相關敘述錯誤的是(　　) A.通過雜交育種獲得AAbb,原理是受精作用過程中發(fā)生基因重組 B.通過單倍體育種獲得aaBB,原理是基因重組和染色體變異 C.通過誘變育種獲得aaBb,原理是基因突變 D.通過多倍體育種獲得AAAABBBB,原理是染色體變異 4.豌豆的高產和抗病基因分別用A、B表示,為了培育能穩(wěn)定遺傳的高產抗病豌豆植株,某同學做了如圖所示的育種圖解,下列說法合理的是(　　)  A.基因的自由組合僅發(fā)生在圖示①、③過程中 B.圖中①、②、③屬于單倍體育種,過程③所獲得的豌豆不但弱小且高度不育 C.圖中③、④過程均需要用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 D.④過程得到的是四倍體高產抗病豌豆 5.如下圖所示,將二倍體植株①和②雜交得到③,再對③做進一步處理。對此分析錯誤的是(　　) A.由⑤得到⑥的育種原理是基因重組 B.圖中秋水仙素的作用是使染色體數(shù)目加倍 C.若③的基因型是AaBbdd,則⑨的基因型可能是aBd D.③至④的過程中,所產生的變異都有利于生產 6.下列有關人工培育作物新品種的說法,不正確的是(　　) A.誘變育種和雜交育種均能定向改變種群的基因頻率 B.雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學原理是基因重組 C.只有單倍體育種能明顯縮短育種年限 D.基因工程屬于定向改造新品種,選擇育種屬于定向選擇新品種 7.下圖是與水稻有關的育種途徑,相關敘述不正確的是(　　) A.A→B過程可獲得原水稻沒有的優(yōu)良性狀 B.C→D過程能定向改變水稻的性狀 C.E→H過程依據(jù)的原理是基因重組 D.E→G過程用秋水仙素處理成熟植株 8.利用兩個純合的玉米品種嘗試多種育種方式,如下圖所示。有關敘述正確的是(　　) A.過程⑥通常利用適宜濃度秋水仙素處理萌發(fā)種子或幼苗 B.過程①②③和過程①⑤⑥所示育種方式的原理都有基因重組 C.γ射線使a基因發(fā)生了定向突變 D.個體AAbbC的產生意味著產生了新的物種 9.下列關于作物育種的敘述,正確的是(　　) A.人工誘變可提高突變頻率,獲得新物種 B.改良缺乏某種抗病性的水稻品種可用轉基因育種 C.雜交育種一般都需連續(xù)自交5、6代才能獲得穩(wěn)定遺傳的純合子 D.單倍體育種和多倍體育種原理相同,且都需要進行植物組織培養(yǎng) 10.下圖為利用純合高稈(D)抗病(E)水稻和純合矮稈(d)易染病(e)水稻快速培育優(yōu)良品種純合矮稈抗病水稻(ddEE)的示意圖,下列有關此圖敘述正確的是(　　) A.①過程的主要目的是讓控制不同優(yōu)良性狀的基因組合到一起 B.②過程中非同源染色體的自由組合發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前期 C.③過程獲得的植株為單倍體,單倍體就是指體細胞中含有一個染色體組的個體 D.獲得無子番茄所用原理與④過程相同 11.芥酸會降低菜籽油的品質。油菜由兩對獨立遺傳的等位基因(H和h,G和g)控制菜籽的芥酸含量,下圖是獲得低芥酸油菜新品種(HHGG)的技術路線。已知油菜單個花藥由花藥壁(2n)及大量花粉(n)等組分組成,這些組分的細胞都具有全能性。 據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是(　　) A.①、②兩過程均需要植物激素來誘導細胞脫分化 B.與④過程相比,③過程可能會產生二倍體再生植株 C.圖中三種途徑中,利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株(HHGG)的效率最高 D.F1減數(shù)分裂時,H基因所在染色體會與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會 二、非選擇題(共34分) 12.(12分)谷蛋白是水稻種子中含量較高的貯藏蛋白,是稻米蛋白中可供人體吸收的主要成分。而低谷蛋白稻米可以滿足蛋白質代謝障礙患者的特殊需求。有人利用普通水稻品種,進行高產低谷蛋白水稻新品系的選育,過程如下圖,對不同水稻品種相關指標進行測定,結果如表。 名稱 株高 (cm) 每穗粒數(shù) 千粒重 (g) 谷蛋白含量/ 種子干重(%) 武育粳3號 89.3 141.0 27.6 6.5 南粳46 99.3 206.4 22.8 5.8 南粳47 103.7 160.9 21.0 7.4 LGC-1 92.4 85.6 21.4 4 新品種Ⅰ 93.8 181.5 24.3 4.1 新品種Ⅱ 94.5 223.8 27.1 3.8 新品種Ⅲ 116.8 228.3 23.0 4.6 (1)育種過程中選擇的A品種是表中　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　。 (2)試驗田中除種植雜交親本和創(chuàng)新品系外,還種植了常規(guī)水稻,并對其相應指標進行測量,目的是　　　　　。 (3)研究發(fā)現(xiàn)低谷蛋白特性受顯性單基因控制,在雜交育種中,進行多代自交的原因是　　　　　　　　　　　。 (4)根據(jù)各品種的綜合表現(xiàn),表中　　　　品種可滿足蛋白質代謝異常的患者等特殊人群對蛋白質攝入量的要求,并可進行大規(guī)模生產。 (5)研究中發(fā)現(xiàn)水稻細胞內存在DNA相似性達99.8%的兩個谷蛋白基因GluB4和GluB5,GluB5基因末端缺失一段3.5 kb的DNA序列,喪失了終止子(終止轉錄過程的密碼子),兩基因末端尾尾連接。GluB5在轉錄時與GluB4發(fā)生通讀,從而形成RNA的發(fā)夾結構,造成出現(xiàn)低谷蛋白性狀。分析出現(xiàn)低谷蛋白性狀的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 13.(10分)二倍體大麥是一種閉花受粉植物,每株約有6~20朵花,若大面積雜交育種,會造成十分繁重的人工操作,因此應用這種育種方式不切合實際。研究表明雄性可育基因M對雄性不育(植株不能產生花粉或花粉敗育而不能受粉的現(xiàn)象)基因m為顯性,褐色種皮基因R對黃色種皮基因r為顯性。某育種工作者獲得三體大麥,其減數(shù)分裂僅能產生兩種配子,其是否可育如下圖所示(注意:有些雄配子盡管具有M基因,但是由于其比正常配子多一條染色體,導致不能與卵細胞進行正常受精而不育)。請回答下列問題(不考慮交叉互換): (1)若采用二倍體大麥雜交育種,需要對母本進行　　　、　　　　、　　　　等操作。 (2)由二倍體大麥變?yōu)槿w大麥屬于　　　　變異。 (3)若以上述三體大麥為實驗材料,選育出適合進行大面積雜交育種的母本,需對三體大麥進行自交,將子代中表現(xiàn)型為　　　　　　　　　的植株作為選育出的母本,表現(xiàn)型為　　　　　　　　　的植株繼續(xù)作為選育上述母本的材料。 14.(12分)羅漢果甜苷具有重要的藥用價值,它分布在羅漢果的果肉、果皮中,種子中不含這種物質,而且有種子的羅漢果口感很差。為了培育無子羅漢果,科研人員利用秋水仙素處理二倍體羅漢果,誘導其染色體加倍,得到下表所示結果。請分析回答: 處理 秋水仙素溶液濃度(%) 處理株數(shù)(棵) 處理時間(d) 成活 率(%) 變異 率(%) 滴芽尖 生長點 0.05 30 5 100 1.28 0.1 86.4 24.3 0.2 74.2 18.2 (1)在誘導染色體數(shù)目加倍的過程中,秋水仙素的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。選取芽尖生長點作為處理的對象,理由是　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)上述研究中,自變量是　　　　　　　　　　,因變量是　　　　　　　　　　　　　　。該研究中,誘導羅漢果染色體加倍的最適處理方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)鑒定體細胞中染色體數(shù)目是確認羅漢果染色體數(shù)目是否加倍最直接的證據(jù)。首先取變異植株幼嫩的芽尖進行固定,再經(jīng)解離、　　　　、　　　　和制片,制得變異植株芽尖的臨時裝片,最后選擇處于　　　　　　的細胞進行染色體數(shù)目統(tǒng)計。 (4)獲得了理想的變異株后,要培育無子羅漢果,還需要繼續(xù)進行的操作是 　　　　　　　　　。 答案全解全析 一、選擇題 1.B　方法二所得植株中純合子比例為1,可用于生產的類型比例為1/4,A錯誤;方法一F2中重組類型占1-(9/16+1/16)=3/8,純合子占1/21/2=1/4,B正確;方法一依據(jù)的原理是基因重組,方法二依據(jù)的原理是染色體數(shù)目變異,C錯誤;方法二的最終目的是獲得純合二倍體,秋水仙素可誘導染色體數(shù)目加倍,D錯誤。 2.B　改良缺乏某種抗病性的水稻品種,可以用基因工程的方法,定向導入該種抗病基因以改變其性狀;也可以用雜交育種的方法,將該水稻品種與另一有該抗病性狀的水稻品種雜交,使優(yōu)良性狀集中在一起;或者采用誘變育種的方法,誘導該水稻品種發(fā)生基因突變,產生該抗病基因。 3.A　基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,而非受精作用過程中,A錯誤;單倍體育種獲得aaBB,原理是基因重組和染色體變異,B正確;利用基因型為aabb的個體形成aaBb的個體,原理是基因突變,C正確;AABB個體通過誘導染色體組加倍獲得AAAABBBB個體,原理是染色體變異,D正確。 4.D　基因的自由組合發(fā)生在①減數(shù)分裂過程中,在減數(shù)第一次分裂后期,隨同源染色體分離的同時,非同源染色體上的非等位基因自由組合,A錯誤;圖中①、②、③屬于單倍體育種過程,③為人工誘導染色體加倍的過程,所獲得的豌豆為可育的純合二倍體,B錯誤;過程③用秋水仙素處理的是單倍體幼苗,題述單倍體無種子產生,過程④可以用秋水仙素處理二倍體萌發(fā)的種子或幼苗獲得四倍體,C錯誤、D正確。 5.D?、荨薜挠N方式是雜交育種,其原理是基因重組,A正確;秋水仙素可以抑制細胞分裂過程中紡錘體的形成,從而導致染色體數(shù)目加倍,B正確;若③的基因型是AaBbdd,其能產生4種配子,則⑨的基因型可能是aBd,也可能是ABd、Abd或abd,C正確;基因突變具有多害少利性,故③→④過程中產生的變異大多數(shù)不利于生產,D錯誤。 6.C　育種過程是人們有目的地淘汰部分個體,保留人類生產生活所需要的個體的過程,因此種群的基因頻率會發(fā)生定向改變,A正確;雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學原理是基因重組,B正確;基因工程育種也可明顯縮短育種年限,C錯誤;基因工程屬于按照人們意愿定向改造新品種,選擇育種屬于定向選擇新品種,D正確。 7.D　圖中A→B過程是誘變育種,可獲得原水稻沒有的優(yōu)良性狀,A正確;C→D過程是基因工程育種,能定向改變水稻的性狀,B正確;E→H過程是雜交育種,依據(jù)的原理是基因重組,C正確;E→G過程是單倍體育種,應該用秋水仙素處理幼苗,D錯誤。 8.B　由于過程⑤為花藥離體培養(yǎng),該過程得不到種子,只能得到單倍體幼苗,所以過程⑥只能利用適宜濃度的秋水仙素處理幼苗,從而抑制細胞分裂過程中紡錘體的形成,使細胞內的染色體數(shù)目加倍,A錯誤;過程①②③育種方式為雜交育種,其原理是基因重組,過程①⑤⑥所示育種方式的原理是基因重組和染色體變異,B正確;γ射線使a基因發(fā)生突變,但突變是不定向的,C錯誤;新物種形成的標志是產生生殖隔離,個體AAbbC的產生并不意味著產生了新的物種,D錯誤。 9.B　人工誘變可以提高基因的突變頻率,改良生物的性狀,但是并不一定會產生新的物種,新物種形成的標志是產生生殖隔離,A錯誤;轉基因育種可在不同物種之間進行基因轉移,定向地改造生物的某些性狀,B正確;一般地,雜交育種從F2開始挑選,原因是從F2開始發(fā)生性狀分離,選育后是否連續(xù)自交或自交代數(shù)的多少取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是隱性,C錯誤;單倍體育種和多倍體育種原理均是染色體變異,單倍體育種需要進行植物組織培養(yǎng),D錯誤。 10.A　題圖所示為單倍體育種過程,①是雜交過程,目的是將控制優(yōu)良性狀的基因集中到一個個體上,A正確;②是減數(shù)分裂形成配子的過程,非同源染色體的自由組合發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期,B錯誤;③過程是花藥離體培養(yǎng),獲得的植株為單倍體,單倍體是指體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體,C錯誤;④過程是人工誘導染色體數(shù)目加倍,通常使用一定濃度的秋水仙素處理幼苗,獲得無子番茄的方法是使用一定濃度的生長素類似物處理未受精的雌蕊,染色體數(shù)目沒有發(fā)生改變,D錯誤。 11.D　本題主要考查雜交育種、單倍體育種及減數(shù)分裂的特點等知識。通過雜交方法可將不同個體中的控制優(yōu)良性狀的基因集中到同一個體中;通過單倍體育種可大大縮短育種年限。分析題圖可知,①、②兩過程均為細胞脫分化的過程,均需要植物激素來誘導,故A正確;花藥由花藥壁(2n)和大量花粉(n)等組分組成,由花藥壁培養(yǎng)成的再生植株為二倍體,故B正確;利用花粉培養(yǎng)成的再生植株為單倍體,用秋水仙素處理,使其染色體數(shù)目加倍,成為可育的純合子,大大縮短了育種年限,故C正確;由于H基因所在的染色體與G基因所在的染色體不是一對同源染色體,因此,在減數(shù)分裂過程中,二者不會發(fā)生聯(lián)會現(xiàn)象,故D錯誤。 二、非選擇題 12.答案　(1)LGC-1　LGC-1具有低谷蛋白的特性 (2)對照 (3)得到純合子 (4)新品種Ⅱ (5)GluB5基因中堿基對的缺失,造成轉錄出異常RNA,不能完成翻譯過程,谷蛋白含量低 解析　(1)比較表格中的武育粳3號、南粳46、南粳47以及LGC-1可知,武育粳3號、南粳46、南粳47都具有高產、高谷蛋白的特點,只有LGC-1有低谷蛋白的特性,由此可以確定育種過程中選擇的A品種是表中的LGC-1。(2)試驗田中除種植雜交親本和創(chuàng)新品系外,還種植了常規(guī)水稻,并對其相應指標進行測量,目的是對照。(3)由于選育的低谷蛋白特性是由顯性基因控制的性狀,多代自交才能得到純合子,因此在雜交育種中,需要進行多代自交并篩選出能夠穩(wěn)定遺傳的品種。(4)根據(jù)各品種的綜合表現(xiàn),表中新品種Ⅱ的谷蛋白含量低等優(yōu)點,可滿足蛋白質代謝異常的患者等特殊人群對蛋白質攝入量的要求,并且該品種具有低株高、高產等優(yōu)點,可進行大規(guī)模生產。(5)根據(jù)題意可知,“GluB5基因末端缺失一段3.5 kb的DNA序列”,即發(fā)生了堿基對的缺失,導致轉錄出異常的mRNA,從而不能完成翻譯過程,最終導致谷蛋白含量低。 13.答案　(1)去雄(或“花蕾期去雄”)　套袋　人工授粉(或“授粉”) (2)染色體(或“染色體數(shù)目”) (3)黃色種皮雄性不育　褐色種皮雄性可育 解析　(1)由于二倍體大麥是閉花受粉植物,所以采用二倍體大麥雜交育種時,應在花未開放時(花蕾期)去雄,避免自花傳粉,同時要套袋,避免其他植株花粉的干擾,然后人工授粉。(2)三體大麥比正常二倍體大麥多了一條染色體,屬于染色體數(shù)目變異。(3)由題意可知,雄性配子只有一種可育(mr),而雌配子都可育(MmRr、mr)。三體大麥進行自交,子代基因型為MmmRrr(褐色種皮雌性可育、褐色種皮雄性可育)、mmrr(黃色種皮雌性可育、黃色種皮雄性不育),故可選取黃色種皮雄性不育(mmrr)的植株作為選育出的母本,褐色種皮雄性可育(MmmRrr)的植株繼續(xù)作為選育題述母本的材料進行自交。 14.答案　(1)抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成　芽尖生長點細胞分裂旺盛,易變異 (2)秋水仙素溶液的濃度　被處理植株的成活率和變異率　以濃度為0.1%的秋水仙素溶液滴芽尖生長點 (3)漂洗　染色　有絲分裂中期 (4)用四倍體羅漢果與二倍體羅漢果雜交,獲得三倍體無子羅漢果 解析　(1)在誘導染色體數(shù)目加倍的過程中,秋水仙素的作用是抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成,使被處理的組織細胞染色體數(shù)目加倍。(2)根據(jù)表中信息可知,該實驗的自變量是秋水仙素溶液的濃度,因變量是被處理植株的成活率和變異率;表中數(shù)據(jù)顯示,使用濃度為0.1%的秋水仙素溶液處理芽尖生長點,變異率最高。(3)制作芽尖細胞有絲分裂臨時裝片時要經(jīng)過解離、漂洗、染色、制片等過程,在顯微鏡下觀察時,應在視野中觀察處于有絲分裂中期的細胞,因為處于此時期的細胞中的染色體形態(tài)比較穩(wěn)定,數(shù)目比較易于觀察,便于進行染色體數(shù)目的統(tǒng)計。(4)本題可借鑒三倍體無子西瓜的培育過程,即選用四倍體羅漢果與二倍體羅漢果雜交,便可獲得三倍體無子羅漢果。