从杂交育种到基因工程(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(每小题5分，共50分)1．下列有关作物育种的叙述错误的是( )A．在杂交育种中，F1自交后代可筛选出符合人类需要的优良品种B．单倍体育种可以明显缩短育种的年限C．人工诱导多倍体常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗D．诱变育种可以定向的把多个品种的优良性状集中在一起，获得新的品种【解析】 诱变育种的原理是基因突变，而基因突变是不定向的。由此判断D项说法错误。【答案】 D2．下列关于育种的叙述不正确的是( )A．人工诱变育种不一定出现人们所需要的性状B．杂交育种和基因工程育种都用到了基因重组这一原理C．单倍体育种过程中还需要用到植物组织培养技术D．无子西瓜的“无子”属于不可遗传的变异，原因是无子西瓜无子不能产生后代【解析】 “无子”西瓜的培育应用的原理为染色体变异，属可遗传变异。【答案】 D3．下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是( )A．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因B．通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNAD．若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题【解析】 基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中一定要注意用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。【答案】 B4．让植株①、②杂交得到③，再将③分别作如图所示处理。有关分析正确的是( )8\nA．由③到⑦的过程中发生了等位基因的分离B．获得④和⑧植株的育种原理基本上相同C．图中秋水仙素的作用是使DNA数目加倍D．由③至④过程中产生的变异都有利于生长【解析】 获得④和⑧植株的育种原理分别为基因突变、染色体变异；图中秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，使染色体加倍；由③至④过程中产生的变异为基因突变，而基因突变多数是不利的。【答案】 A5．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是( )A．其化学本质都是蛋白质B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C．它们不能被反复使用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶【解析】 限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个脱氧核苷酸间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。【答案】 A6．下列关于动植物杂交选种的操作中，不完全正确的是( )A．在植物杂交育种中到了F1代后，可以采用不断自交选育新品种B．在哺乳动物杂交育种中到了F2代后，再采用测交鉴别选出纯合个体C．如果是用植物的营养器官来繁殖的，则只要杂交后代出现所需性状即可留种D．在植物杂交育种中到了F2代后，即可通过测交检验选出新品种【解析】 在植物杂交育种中到了F2代后，不可通过测交检验选出新品种，如果使用测交，则后代都会是杂合子了。【答案】 D7．玉米的高产、抗病性状分别由a、b两基因控制，这两种基因分别位于两对同源染色体上。现有基因型为AAbb、aaBB的两个品种，为培育优良品种aabb，可采用的方法如图所示。下列有关分析错误的是( )8\nA．途径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的育种原理分别为基因重组、染色体变异、基因突变B．培养优良品种aabb时，途径Ⅱ最显著的优点并没有得到充分体现C．过程④、⑤可以用特定的化学药品处理萌发的种子，从而达到育种目的D．过程③涉及花药离体培养，过程①、②、⑥涉及杂交或自交【解析】 途径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ使用的方法分别是杂交育种，单倍体育种、诱变育种，育种原理分别为基因重组、染色体变异、基因突变。单倍体育种最显著的优点是明显缩短育种年限，但是当培育隐性纯合个体时，该优点没有得到充分体现。过程④常用一定浓度的秋水仙素处理，⑤可以用碱基类似物等化学药品处理，但是过程③只能得到幼苗，得不到种子。【答案】 C8．下图是以番茄植株(HhRr)为材料培育新品种的途径，下列有关叙述，错误的是( )A．途径2、3依据的生物学原理均为植物细胞的全能性B．品种A与途径3中幼苗基因型相同的概率为1/4C．品种C与B为同一物种D．途径4与杂交育种相比，突出的优点在于能够产生新基因【解析】 品种B为二倍体，品种C为四倍体，两者杂交后产生的子代不可育，即两品种间存在生殖隔离，应为两个物种。【答案】 C9．下列育种或生理过程中，没有发生基因重组的是( )【解析】8\n A涉及的技术手段为基因工程，其原理为基因重组；B项为花药离体培养，其原理依据植物细胞的全能性；C项S型细菌和R型细菌的DNA发生了重组；D项涉及减数第一次分裂过程，有四分体时期的交叉互换及减Ⅰ后期的非同源染色体上非等位基因的自由组合。【答案】 B10．粮食问题是当今举世瞩目的迫切问题之一。改善农作物的遗传性状，提高粮食产量是科学工作者不断努力的目标，如图是遗传育种的一些途径。下列有关分析不正确的是( )A．若要在较短时间内获得图示新品种小麦，可选图中E→F→G的育种方法B．H→I、J→K都必须用到与G过程相同的技术操作C．C→D和H→I过程都可以克服远缘杂交不亲和的障碍D．图示的遗传育种途径中，A→B所表示的方法具有典型的不定向性【解析】 图中A→B为诱变育种，C→D为基因工程育种，E→F→G为单倍体育种，H→I为细胞工程育种，J→K为多倍体育种。要尽快获得新品种小麦，应该采用单倍体育种法，故A正确。G过程是用秋水仙素诱导染色体数目加倍，H→I过程是植物体细胞杂交，不需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍，故B错误。基因工程育种和植物体细胞杂交都克服了远缘杂交不亲和的障碍，故C正确。诱变育种、杂交育种都具有不定向性，故D正确。【答案】 B二、非选择题(共50分)11．(14分)玉米非糯性基因(W)对糯性基因(w)是显性，黄胚乳基因(Y)对白胚乳基因(y)是显性，这两对等位基因分别位于第9号和第6号染色体上。W－和w－表示该基因所在染色体发生部分缺失(缺失区段不包括W和w基因)，缺失不影响减数分裂过程。染色体缺失的花粉不育，而染色体缺失的雌配子可育。请回答下列问题：(1)现有基因型分别为WW、Ww、ww、WW－、W－w、ww－6种玉米植株，通过测交可验证“染色体缺失的花粉不育，而染色体缺失的雌配子可育”的结论，写出测交亲本组合的基因型_________________________________________。(2)以基因型为Ww－个体作为母本，基因型为W－w个体作为父本，子代的表现型及其比例为____________。(3)基因型为Ww－Yy的个体产生可育雄配子的类型及其比例为____________。(4)现进行正、反交实验，正交：WwYy(♀)×W－wYy(♂)，反交：W－wYy(♀)×WwYy(♂8\n)，则正交、反交后代的表现型及其比例分别为___________、____________________________________________________________________。(5)以wwYY和WWyy为亲本杂交得到F1，F1自交产生F2。选取F2中的非糯性白胚乳植株，植株间相互传粉，则后代的表现型及其比例为________。【解析】 (1)题干中给出了6种植株的基因型，要求通过测交实验验证“染色体缺失的花粉不育，而染色体缺失的雌配子可育”的结论。解题的题眼是测交的概念：测交亲本之一为杂合体，符合题意的有①Ww和②W－w；另外一个为隐性纯合体，符合题意的有③ww和④ww－。其中①③测交，因为没有染色体缺失，不能选；①④测交，正反交结果相同，无法判断，也不能选；②④测交虽然正反交结果不相同，但由于雌、雄配子中同时出现染色体缺失，不能得出“染色体缺失的花粉不育，而染色体缺失的雌配子可育”的结论；只有②③组合是符合题意的，故测交亲本组合为ww(♀)×W－w(♂)、W－w(♀)×ww(♂)。(2)根据题意，写出相应的遗传图解，进而得出答案。(3)Ww－Yy的个体可产生雄配子4种：WY、Wy、w－Y、w－y，后2种均不育。(5)以wwYY和WWyy为亲本杂交得到F1基因型为WwYy，F1自交产生的F2中非糯性白胚乳植株的基因型有2种：WWyy和Wwyy，比例分别为1/3和2/3；“植株间相互传粉”这句话是关键，意味着这2种基因型的植株是自由交配的，所以需要计算W、w的基因频率。W＝[(1/3)×2＋2/3]/2＝2/3，w＝[2/3]/2＝1/3，所以非糯性白胚乳＝WWyy＋Wwyy＝(2/3)×(2/3)＋2×(1/3)×(2/3)＝4/9＋4/9＝8/9，糯性白胚乳＝wwyy＝(1/3)×(1/3)＝1/9，则非糯性白胚乳∶糯性白胚乳＝(8/9)∶(1/9)＝8∶1。【答案】 (1)ww(♀)×W－w(♂)；W－w(♀)×ww(♂)(2)非糯性∶糯性＝1∶1(3)WY∶Wy＝1∶1(4)非糯性黄胚乳∶非糯性白胚乳∶糯性黄胚乳∶糯性白胚乳＝3∶1∶3∶1 非糯性黄胚乳∶非糯性白胚乳∶糯性黄胚乳∶糯性白胚乳＝9∶3∶3∶1(5)非糯性白胚乳∶糯性白胚乳＝8∶112．(20分)科学家发现多数抗旱性农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞和茎部细胞中却很难找到。(1)该代谢产物能够使细胞液的渗透压________(填“增大”或“减小”)。(2)这种代谢产物在茎部和叶肉细胞中很难找到，而在根部细胞中却能产生的根本原因是_____________________________________________________。(3)现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r(旱敏基因)：R、r的部分核苷酸序列为r∶ATAAGCATGACATTA；R∶ATAAGCAAGACATTA。抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是________。研究得知与抗旱有关的代谢产物主要是糖类，该抗旱基因控制抗旱性状是通过______________________________________________________________实现的。8\n(4)已知抗旱性和多颗粒属显性，各由一对等位基因控制，且分别位于两对同源染色体上。纯合的旱敏多颗粒植株与纯合的抗旱少颗粒植株杂交，F1自交：①F2抗旱多颗粒植株中双杂合子占的比例是________。②若拔掉F2中所有的旱敏型植株后，剩余植株自交。从理论上讲F3中旱敏型植株的比例是________。③某人用一植株和一旱敏型多颗粒的植株做亲本进行杂交，发现后代出现4种类型，性状的统计结果显示：抗旱∶旱敏＝1∶1，多颗粒∶少颗粒＝3∶1。若只让F1中抗旱多颗粒植株相互授粉，F2的性状分离比是________。(5)请设计一个快速育种方案，利用抗旱少颗粒(Rrdd)和旱敏多颗粒(rrDd)两植物品种做亲本，通过一次杂交，使后代个体全部都是抗旱多颗粒杂交种(RrDd)，用文字简要说明。【解析】 (1)根部细胞通过渗透的方式吸收水分，根细胞的渗透压大于土壤溶液的渗透压时根细胞才能正常吸水，因此分析该代谢产物能够使细胞液的渗透压增大。(2)对同一个体而言，所有体细胞的基因组成是相同的，但不同细胞产生不同代谢产物，根本原因是基因选择性表达。(3)从给出的核苷酸序列不难看出，抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是碱基对发生了替换，根据题意，该抗旱基因控制抗旱性状是通过基因控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程实现的。(4)①根据题意，这两对相对性状的遗传符合自由组合定律，F1全部是双杂合子，则F2抗旱多颗粒植株中双杂合子占的比例是4/9。②F2中抗旱和旱敏的比例是3∶1，拔掉F2中所有的旱敏型植株后，剩余植株的基因型及比例为1/3RR,2/3Rr，让其自交，后代中旱敏型植株的比例为：2/3×1/4＝1/6。③由题意抗旱∶旱敏＝1∶1，多颗粒∶少颗粒＝3∶1不难分析出双亲的基因型分别是：RrDd、rrDd，则F1中抗旱多颗粒植株的基因型及比例为：1/3RrDD和2/3RrDd，让其相互授粉，即随机交配，F2的性状分离比是24∶8∶3∶1。(5)题目要求的条件是通过一次杂交使后代个体全部都是抗旱多颗粒杂交种，因此只能考虑单倍体育种的方法，通过花药离体培养，再用秋水仙素处理获得的单倍体幼苗，可得到RRdd和rrDD的植株，然后让它们杂交得杂交种RrDd。【答案】 (1)增大 (2)基因选择性表达 (3)碱基对替换 基因控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程 (4)4/9 1/6 24∶8∶3∶1 (5)先用(Rrdd)和(rrDd)通过单倍体育种得到(RRdd)和(rrDD)，然后让它们杂交得杂交种(RrDd)13．(16分)通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答下面的问题。8\n(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是________。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。(3)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，原因是___________________________________________________________________。(4)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指____________________。(5)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？________________________________________________________________。【解析】 (1)基因工程的操作工具中“剪刀”为限制酶，“针线”是DNA连接酶。(3)人体蛋白质基因整合到羊的染色体DNA中，说明人体和羊的DNA都具有规则的双螺旋结构，即结构基础相同。(4)目的的基因的表达指人体蛋白质基因在羊体细胞内进行了转录、翻译，即控制合成了人体蛋白质。(5)对于这种转基因技术有两种观点：认为安全可靠的原因是在羊体内合成的蛋白质成分未改变；认为不安全，是由于在羊体内合成的蛋白质成分可能有改变。【答案】 (1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶(3)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)8\n(4)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质(5)安全。因目的基因导入受体细胞后，控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或不安全。由于羊体细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变)8
