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1、第 19 讲 生物变异在生产上的应用第 19 讲 生物变异在生产上的应用 A 组 基础过关 1.下列有关生物育种的叙述中,错误的是( ) A.杂交育种除了能选育新品种外,还能获得杂种表现的优势 B.利用六倍体植物的花粉离体培养,获得的植株为三倍体 C.用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗能诱导染色体加倍 D.基因工程育种能定向改变生物的性状,但不能定向引起基因突变 答案 B 杂交育种除了可以选育新品种外,还可以获得杂种表现的优势,A正确; 利用六倍体植物的花粉离体培养,获得的植株是含有三个染色体组的单倍体,B 错误;在育种过程中用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,可以诱导植物细胞内的 染色体加倍,C 正
2、确;基因工程的原理是基因重组,其能定向改造生物的遗传性状, 但由于基因突变具有不定向性,其不能定向引起基因突变,D 正确。 2.研究人员用抗病黄果肉番茄与易感病红果肉番茄为亲本,通过杂交、选择、纯 合化等手段培育出能稳定遗传的抗病红果肉优良品种。这种育种方法为( ) A.单倍体育种B.杂交育种 C.多倍体育种D.诱变育种 答案 B 由题意可知通过杂交、选择和纯合化等手段最终培育出了能稳定遗传 的所需品种,这属于杂交育种,B 正确。单倍体育种需要先用花药离体培养法,然 后再用秋水仙素处理使染色体数目加倍,A 错误。多倍体育种用低温或秋水仙素 进行处理,C 错误。诱变育种利用物理因素、化学因素引起
3、基因突变或染色体畸 变从而得到新性状,D 错误。 3.野生猕猴桃是一种多年生富含维生素 C 的二倍体(2n=58)小野果。如图是某科 研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无籽新品种的 过程,以下分析正确的是( ) A.该培育过程中不可使用花药离体培养 B.过程必须使用秋水仙素 C.图中 AAA 个体的亲本不是同一物种 D.过程得到的个体是四倍体 答案 C 据图可知,aa 变为 Aa,发生了基因突变,因此对应的育种方式为诱变育 种;Aa 变成 AAaa,表明染色体数目加倍,对应的育种方式是多倍体育种;过程是 将另一种生物的基因 B 导入基因型为 AAA 的个体中,属于基因
4、工程育种。图中 过程可使用花药离体培养技术和用秋水仙素处理的方法,A 错误。过程也可 以利用低温诱导染色体数目加倍,B 错误。过程产生的三倍体(AAA)高度不育, 说明两亲本具有生殖隔离,是不同的物种,C 正确。过程属于基因工程育种,实 质是基因重组,染色体组数保持不变,D 错误。 4.下列有关育种的叙述正确的是( ) A.诱变育种可以定向地改变生物的性状 B.通过杂交育种所获得的新品种均需要从 F3开始选取 C.多倍体育种中,用低温处理与用秋水仙素诱导的作用机理相似 D.获得转基因动物可以用受精卵或体细胞作为受体细胞 答案 C 诱变育种的原理主要是基因突变,基因突变具有多方向性,A错误;杂交
5、 育种一般从F2开始选种,因为从F2开始发生性状分离,故B错误;用低温处理和用 秋水仙素处理植物都能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成,故 C 正确;由于动物 体细胞的全能性受到限制,所以只能用受精卵作为受体细胞,D 错误。 5.下列有关基因工程的叙述正确的是( ) A.大肠杆菌质粒上具有控制质粒 DNA 转移的基因 B.基因工程的基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定存在和高效复制 C.用氯化钙处理植物细胞,可增加细胞壁的通透性 D.将乙肝抗原导入酵母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌 答案 A 基因工程的基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定存在和高效表 达;用氯化钙处理大肠杆菌细胞,可增加细胞壁的
6、通透性;将乙肝抗原基因导入酵 母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌。 6.用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病(DDTT)和矮秆不抗锈病(ddtt)进行育种 时,一种方法是杂交得到F1,F1再自交得到F2;另一种方法是用F1的花粉进行离体 培养,再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是( ) A.用前一种方法所得的 F2中重组类型、纯合子各占 5/8、1/4 B.用后一种方法所得的相应植株中可用于生产的类型比例为 2/3 C.前一种方法的原理是基因重组,实质是非同源染色体自由组合 D.后一种方法的原理是染色体畸变,是由染色体结构发生改变引起的 答案 C 用前一种方法所得的 F2中重组类型、
7、纯合子各占 3/8、1/4,A 错误;用 后一种方法所得的相应植株都是纯合子,但只有基因型为 ddTT 的个体可用于生 产,所占比例为 1/4,B 错误;前一种方法是杂交育种,原理是基因重组,实质是非 同源染色体自由组合,C正确;后一种方法是单倍体育种,原理是染色体数目变异。 7.(2018 北京理综,30,17 分)水稻是我国最重要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟病 菌(Mp)侵染水稻引起的病害,严重危害我国粮食生产安全。 与使用农药相比,抗稻 瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。 (1)水稻对 Mp 表现出的抗病与感病为一对相对 。 为判断某抗病水稻是否 为纯合子,可通过观察自
8、交子代 来确定。 (2)现有甲(R1R1r2r2r3r3)、乙(r1r1R2R2r3r3)、丙(r1r1r2r2R3R3)三个水稻抗病品种, 抗病(R)对感病(r)为显性,三对抗病基因位于不同染色体上。根据基因的 DNA 序 列设计特异性引物,用 PCR 方法可将样本中的 R1、r1、R2、r2、R3、r3区分开。这 种方法可用于抗病品种选育中基因型的鉴定。 甲品种与感病品种杂交后,对 F2不同植株的 R1、 r1进行 PCR 扩增。 已知 R1比 r1 片段短。从扩增结果(下图)推测可抗病的植株有 。 为了在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合,选育新的纯合抗 病植株,下列育种步骤
9、的正确排序是 。 a.甲乙,得到 F1 b.用 PCR 方法选出 R1R1R2R2R3R3植株 c.R1r1R2r2r3r3植株丙,得到不同基因型的子代 d.用 PCR 方法选出 R1r1R2r2R3r3植株,然后自交得到不同基因型的子代 (3)研究发现,水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因(R1、R2、R3等)编码的蛋白, 也需要 Mp 基因(A1、A2、A3等)编码的蛋白。只有 R 蛋白与相应的 A 蛋白结合,抗 病反应才能被激活。若基因型为 R1R1r2r2R3R3和 r1r1R2R2R3R3的水稻,被基因型为 a1a1A2A2a3a3的 Mp 侵染,推测这两种水稻的抗病性表现依次为 。
10、(4)研究人员每年用 Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接种水稻品种甲(R1R1r2r2r3r3),几年后 甲品种丧失了抗病性,检测水稻的基因未发现变异。推测甲品种抗病性丧失的原 因是 。 (5)水稻种植区的 Mp 是由不同基因型组成的群体。 大面积连续种植某个含单一抗 病基因的水稻品种,将会引起 Mp 种群 ,使该品种抗病性 逐渐减弱直至丧失,无法在生产中继续使用。 (6)根据本题所述水稻与 Mp 的关系,为避免水稻品种抗病性丧失过快,请从种植 和育种两个方面给出建议 。 答案 (1)性状 性状是否分离 (2)1 和 3 a、 c、 d、 b (3)感病、 抗病 (4)Mp 的A1基因发生
11、了突变 (5)(A类)基因(型)频率改变 (6)将含有不同抗病基因的 品种轮换/间隔种植;将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中 解析 (1)水稻的抗病与感病为一对相对性状。为判断某抗病水稻是否为纯合体, 可让其自交。 若自交后代出现性状分离,则该水稻为杂合子;若自交后代没出现性 状分离,则该水稻为纯合子。(2)由于基因 R1比 r1片段短,可判断植株 1、3 中 含有 R1,故植株 1、3 抗病。为培育 R1R1R2R2R3R3植株,可先将甲乙杂交,获得 F1(R1r1R2r2r3r3),然后将 F1与丙杂交,从二者后代中用 PCR 方法选出 R1r1R2r2R3r3 植株,再将 R1r
12、1R2r2R3r3自交获得不同基因型的子代,用 PCR 方法从中选出 R1R1R2R2R3R3植株即可。(3)只有 R 蛋白与相应 A 蛋白结合后,水稻的抗病反应才 能 被 激 活 ,基 因 型 为 a1a1A2A2a3a3的 Mp 可 产 生 A2蛋 白 ,故 被 该 Mp 侵 染 时,R1R1r2r2R3R3水稻表现为不抗病,r1r1R2R2R3R3水稻表现为抗病。 (4)每年用基因 型为 A1A1a2a2a3a3的 Mp 人工接种水稻品种甲 R1R1r2r2r3r3,两者只要有一者发生突 变,水稻品种就可能失去抗性,若检测水稻基因未发现变异,那说明很可能是 Mp 的A1基因发生了突变。
13、(5)由于自然选择,大面积连续种植单一抗病基因水稻品种, 会引起 Mp 种群基因频率的改变,使水稻品种的抗病性逐渐减弱直至丧失。(6)为 避免水稻品种的抗病性丧失过快,我们可以将不同水稻品种间隔种植,或将多个 不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中。 B 组 能力提升 1.诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种都是传统的育种技术,转基因 技术是 20 世纪 90 年代发展起来的新技术。下列叙述错误的是( ) A.杂交育种和单倍体育种过程中通常都涉及基因重组原理 B.采用上述技术的目的是获得具有所需性状的品种 C.上述技术中,仅多倍体育种会育出与原物种生殖隔离的个体 D.与传统育种比较,转基因
14、的优势是能使物种出现新基因和性状 答案 D 杂交育种和单倍体育种过程中通常都涉及基因重组原理,A 正确;采用 题述技术的目的是获得具有所需性状的品种,B正确;一般而言,题述技术中,仅多 倍体育种会育出与原物种生殖隔离的个体,C 正确;与传统育种比较,转基因的优 势是能使物种出现新基因型和性状组合类型,D 错误。 2.下列有关生物变异和育种的叙述,正确的是( ) A.单倍体育种的目的是获得茎秆粗壮、营养丰富的植株 B.杂交育种可将优良性状从一个物种转移到另一个物种 C.诱变育种能定向改变生物的性状,获得人们所需的品种 D.秋水仙素在单倍体育种和多倍体育种过程中的作用相同 答案 D 一般来讲,单倍
15、体育种的目的是获得能够稳定遗传的纯合子,A 错误;杂 交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育, 获得新品种的方法,B 错误;诱变育种的原理是基因突变和染色体畸变,而基因突 变和染色体畸变具有不定向性,C错误;秋水仙素在单倍体育种和多倍体育种过程 中的作用相同,都是抑制纺锤体的形成,D 正确。 3.现有基因型 ttrr 与 TTRR 的水稻品种,通过不同的育种方法可以培育出不同的 类型。下列叙述正确的是( ) A.单倍体育种可获得 TTrr,其育种原理主要是基因突变 B.将 ttrr 人工诱变可获得 ttRr,其等位基因的产生来源于基因重组 C.杂交育种可获得 T
16、Trr,其变异发生在减数第二次分裂后期 D.多倍体育种获得的 TTttRRrr,其染色体数目加倍可发生在有丝分裂的后期 答案 D 亲本 ttrr 与 TTRR 杂交产生 F1,将 F1的花药离体培养成单倍体幼苗再 用秋水仙素处理,从中可筛选出 TTrr 的植株,此过程为单倍体育种,育种原理是 染色体畸变,A 错误;将 ttrr 人工诱变可获得 ttRr 属于诱变育种,其等位基因的 来源是基因突变,B 错误;杂交育种可获得 TTrr,其原理是减数第一次分裂中的基 因重组,C 错误;多倍体育种获得 TTttRRrr 的原理是染色体数目变异,其染色体数 目加倍可发生在有丝分裂的后期,D 正确。 4.
17、下列有关三倍体无籽西瓜的叙述正确的是( ) A.三倍体无籽西瓜是用生长素处理单倍体西瓜幼苗获得的 B.三倍体无籽西瓜因其不存在同源染色体而无法产生种子 C.秋水仙素可以促进三倍体无籽西瓜果实的发育 D.利用植物组织培养技术可获得大量三倍体无籽西瓜幼苗 答案 D 三倍体无籽西瓜是用四倍体植株作母本,用二倍体植株作父本,进行杂 交,得到的种子种下去是三倍体植株,再用二倍体西瓜的花粉刺激三倍体植株的 雌蕊获得的,A 错误;三倍体无籽西瓜因同源染色体有 3 条,联会时出现紊乱,不能 产生正常的配子而无法产生种子,B错误;秋水仙素处理可使细胞中染色体数加倍, 生长素能促进三倍体无籽西瓜果实的发育,C错误
18、;利用植物组织培育技术培养三 倍体无籽西瓜的细胞,可获得大量幼苗,D 正确。 5.如图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图,据图 判断下列叙述错误的是( ) 花粉植株 A植株 B A.通过过程得到的植株 A 即可用于推广种植 B.过程中有细胞的分裂、分化现象 C.通过过程得到的植株 B 基因型为 AABB 的可能性为 1/4 D.过程通常使用的试剂是秋水仙素,作用时期为有丝分裂前期 答案 A 通过过程花药离体培养得到的植株 A 属于单倍体植株,高度不育,不 适合推广种植,A 错误;花药离体培养涉及细胞的分裂、分化,B 正确;基因型为 AaBb 的该植株产生的花粉有
19、AB、Ab、aB、ab 四种类型,通过秋水仙素诱导加倍 得到 AABB 植株的可能性为 1/4,C 正确;过程通常使用秋水仙素处理,作用时期 为有丝分裂前期,作用是抑制纺锤体的形成,D 正确。 6.(2017 江苏单科,27,8 分)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变 异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题: (1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的 物质是否发生了变化。 (2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。 如果变异株是个别基因的 突变体,则可采用育种方法,使早熟基因逐渐 ,培育成新品种 1。为了 加快这一进程,还可以采集变异株的 进行处理,获
20、得高度纯合的后代,选 育成新品种 2,这种方法称为 育种。 (3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体 有多种联会方式,由此造成不规则的 ,产生染色体数目不等、 生活力很 低的 ,因而得不到足量的种子。 即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗 传。这种情况下,可考虑选择育种方法,其不足之处是需要不断制备 , 成本较高。 (4)新品种 1 与新品种 3 均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种 1 选育过程中基因发生了多次 ,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中 保留下来。 答案 (1)遗传 (2)纯合 花药 单倍体 (3)染色体分离 配子 组培苗 (4
21、)重组 解析 本题考查育种的相关知识。 (1)要判断该变异株是否可用于育种,首先必须 明确该变异是否为遗传物质改变引起的。 (2)育种方法 1 为杂交育种,含有早熟基 因的杂合子经过不断自交和选育,含有早熟基因的纯合子比例逐渐增大。采用花 药离体培养获得的是单倍体植株,再经过人工诱导使染色体数目加倍的育种方法 称为单倍体育种。 (3)如果该变异植株为染色体组变异株,在减数分裂过程中染色 体有多种联会方式,造成不规则的染色体分离,产生染色体数目不等、 生活力很低 的配子,因此种子数量减少。采用植物组织培养技术育种,需要不断制备组培苗。 (4)新品种 1 是采用杂交育种方法获得的,选育过程中基因发
22、生多次重组,后代中 有多种基因型,只有符合要求的部分在选育过程中被保留下来。 7.某自花且闭花授粉植物,抗病性和茎的高度是独立遗传的性状。抗病和感病由 基因 R 和 r 控制,抗病为显性;茎的高度由两对独立遗传的基因(D、d,E、e)控制, 同时含有 D 和 E 表现为矮茎,只含有 D 或 E 表现为中茎,其他表现为高茎。 现有感 病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子,欲培育纯合的抗病矮茎品种。 请回答: (1)自然状态下该植物一般都是 合子。 (2)若采用诱变育种,在 射线处理时,需要处理大量种子,其原因是基因突变具 有 和有害性这三个特点。 (3)若采用杂交育种,可通过将上述两个亲本杂交,在F
23、2等分离世代中 抗 病矮茎个体,再经连续自交等 手段,最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种。据此推测,一般情况下,控制性状的基 因数越多,其育种过程所需的 。若只考虑茎的高度,亲本杂交所得的 F1 在自然状态下繁殖,则理论上 F2的表现型及其比例为 。 (4)若采用单倍体育种,该过程涉及的原理有 。 请用遗传图 解表示其过程(说明:选育结果只需写出所选育品种的基因型、 表现型及其比例)。 答案 (1)纯 (2)多方向性、稀有性 (3)选择 纯合化 年限越长 高茎中 茎矮茎=169 (4)基因重组和染色体畸变 解析 本题主要考查学生对自由组合定律知识的掌握和灵活运用能力。(1)由题 干信息 “某自花且
24、闭花授粉植物” 可推知自然状态下该植物一般都是纯合子。 (2) 诱变育种时需要处理大量种子的主要原因在于基因突变具有多方向性、稀有性 (低频性)和有害性。(3)因为育种目的是培育抗病矮茎品种,所以可在 F2等分离 世代中选择抗病矮茎个体,经过连续自交等纯合化育种手段,最后得到稳定遗传 的抗病矮茎品种。 一般情况下,杂交育种需要连续自交选育,因此控制性状的基因 数越多,使每对基因都达到纯合的自交代数越多,所需的年限越长。 茎的高度由两 对独立遗传的基因控制,同时含有 D 和 E 表现为矮茎,只含有 D 或 E 表现为中茎, 其他表现为高茎,若只考虑茎的高度,亲本基因型为 DDEE 和 ddee,F1自交得到的 F2中,D_E_(D_ee+ddE_)ddee=961。(4)遗传图解见答案。