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第3讲从杂交育种到基因工程(时间：45分钟)A级基础演练1．(2013·南京一模)科学家将豌豆染色体片段导入玉米细胞，培育出具有豌豆优良性状而染色体数目不变的玉米新品种。下列有关叙述正确的是()。A．新品种玉米的培育原理是染色体结构变异B．新品种玉米表现出的豌豆性状一定是单基因控制的性状C．新品种玉米自交后代仍然都具有豌豆的优良性状D．新品种玉米能表现出玉米和豌豆的所有性状解析由题意知新品种玉米的某染色体上加入了豌豆的染色体片段，发生了染色体结构的变异；导入的染色体片段上有多个基因，所以新品种玉米表现出的豌豆性状也可能是多基因控制的性状，且该玉米自交后代可能会发生性状分离，不一定都具有豌豆的优良性状，该玉米不能表现出玉米和豌豆的所有性状。答案A2．(2013·银川、吴忠联考)育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是()。A．这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B．该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C．观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置D．将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系解析由题意可知，该突变也可能是显性突变，A错；基因突变在光学显微镜下是不可见的，C错；花药离体培养得到的是单倍体，需要用秋水仙素处理单倍体幼苗，才能获得能稳定遗传的纯合子，D错。答案B3．(2013·泉州质检)下列有关育种方法的叙述中，正确的是()。A．多倍体育种需在获得单倍体植株的基础上进行B．单倍体育种需在亲本植株染色体数加倍的基础上进行C．杂交育种的亲本双方可以是具有相对性状的杂合子D．诱变育种可以获得目的基因发生定向变异的新类型解析人工诱导多倍体的方法很多，如低温处理，目前最常用而且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，而非在单倍体植株的基础上进行；单倍体育种是先采用花药(花粉)离体培养的方法得到单倍体，然后经过人工诱导使染色体加倍，使其重新恢复到正常植株的染色体数目；杂交育种利用的原理是基因重组，双亲既可以是杂合子，也可以是纯合子；诱变育种的原理是基因突变，基因突变是不定向的，所以育种过程中需要筛选出变异的新类型。答案C4．(2013·苏锡常镇四市一调)通过下列育种方法产生的后代，其染色体数一定发生变化的是()。A．单倍体育种B．植物体细胞杂交育种C．杂交育种D．转基因育种解析单倍体育种过程中用秋水仙素处理幼苗，后代的染色体数没有发生变化；植物体细胞杂交产生的后代的染色体数是两种植物体细胞的染色体数之和。答案B5．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()。A．DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶答案C6．(2012·北京西城区期末)下列有关基因工程操作的叙述正确的是()。A．用同种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因可获得相同黏性末端B．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同C．检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功D．用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接解析因多种密码子可决定一种氨基酸，故以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列不一定完全相同；目的基因在受体细胞中表达才能说明基因工程操作的成功；用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为便于筛选。答案A7．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。(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。－G↓GATCC—―→(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_____________，人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是________。(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？_______________________________。解析本题的第(1)问比较简单，难点是第(2)问，首先要按照碱基互补配对原则，由已知的一条链完成质粒双链上的碱基序列，再根据切点写出切割后形成的黏性末端。(3)要求回答基因能够拼接的原因，不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需要先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒。(4)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(5)为开放性的问题，但要注意回答的理由要与观点相对应。答案(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)(3)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)细菌质粒或动物病毒(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，控制合成的人奶蛋白质成分没有改变(或不安全，因目的基因导入受体细胞后，可能由于羊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．(2012·广东茂名一模，27)已知水稻的光效(光能利用效率)由一对基因(A、a)控制，抗病性由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。高光效抗病水稻的育种方案如下，请回答下列问题。纯合低光效抗病水稻(甲),辐射水稻(乙),自交F1(F1中低光效抗病水稻与高光效抗病水稻＝3∶1)(1)水稻的低光效与高光效这对相对性状中，________是显性性状，而甲的基因型为________。(2)假设辐射处理后得到一株水稻，检测突变基因转录出的mRNA，发现第二个密码子中的一个碱基发生替换，问该水稻的光能利用效率一定提高吗？________，原因是_______________。(3)若用乙培育高光效抗病水稻新品种，为了提高其在子代中的比例，应采用的育种方法是________，其比例为____________。(4)若右图为一株水稻(Aa)减数分裂过程中的一个细胞，同一条染色体两条姐妹染色单体的同一位点上的基因分别是A和a，造成这种结果可能的原因有____________________________________________。若要使水稻的高光效基因在玉米植株中表达，从理论上讲常用的育种方法是________。解析(1)由F1(F1中低光效抗病水稻与高光效抗病水稻＝3∶1)可推出低光效是显性性状，且乙的基因型是AaBB或Aabb，因此，甲的基因型为AABB或AAbb。(2)由于密码子具有简并性，基因突变不一定会引起性状的改变，因此，辐射处理后得到一株水稻，检测突变基因转录出的mRNA，发现第二个密码子中的一个碱基发生替换，该水稻的光能利用效率不一定提高。(3)单倍体育种能在较短时间内得到纯合体。由于乙的基因型是AaBB或Aabb，因此，用乙培育高光效抗病水稻新品种的比例为12。(4)一株水稻(Aa)减数分裂过程中的一个细胞，同一条染色体的两条姐妹染色单体的同一位点上的基因分别是A和a，造成这种结果可能的原因有基因突变或同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换。答案(1)低光效AABB或AAbb(2)不一定密码子具有简并性(或一个氨基酸可以由几个不同的密码子来决定)(3)单倍体育种12(4)基因突变或同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换基因工程B级智能提升9．(2013·西安一模，4)如图表示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，有关说法错误的是()。A．培育品种⑥的最简捷途径是Ⅰ→VB．通过Ⅱ→Ⅳ过程最不容易到达目的C．通过Ⅲ→Ⅵ过程的原理是染色体变异D．过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗解析通过杂交育种获得符合要求的新品种是最简便的方法，A正确；由①―→④属于基因突变，由于突变率很低，故通过Ⅱ―→Ⅳ过程不易达到目的，B正确；Ⅲ―→Ⅵ过程是单倍体育种过程，其原理是染色体变异，C正确；过程Ⅵ是通过花粉的离体培养获得单倍体，不存在种子，D错误。答案D10．(2013·襄阳调研)下列关于育种方法的叙述正确的是()。A．用杂交的方法进行育种，往往从F1自交后代中可筛选出符合人类需要的优良品种B．用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多优良性状C．用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的新品种自交后代中约有14为纯合子D．用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的新品种和原品种杂交一定能产生可育后代解析诱变育种的生物学原理为基因突变，基因突变具有多害少利和不定向的特点，故诱变后的植株不一定比诱变前的植株具备更多优良性状，故B错误。用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，产生的新品种全为纯合子，其自交后代也全为纯合子，故C错误。二倍体植株染色体加倍后成为四倍体植株，四倍体植株和原二倍体植株杂交得到的三倍体植株是高度不育的，故D错误。答案A11．(2011·浙江五校联考，18)下图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e)小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图，下列有关此图的叙述错误的是()。DDEEddee――→①DdEeF1――→②DEDedEde――→③DEDedEde――→④DDEEDDeeddEEddee―→选择ddEE(花药)(单倍体)A．②过程中发生了非同源染色体的自由组合B．实施④过程通常用一定浓度的秋水仙素C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖D．实施①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起解析③过程为花药离体培养过程，依据的主要生物学原理是细胞的全能性；②过程为减数分裂产生配子的过程，发生了非同源染色体的自由组合；实施④过程通常用一定浓度的秋水仙素使染色体数目加倍；①过程为具有相对性状的亲本杂交，其主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起。答案C12．(2012·苏锡常镇四市一调)李振声院士运用小麦与偃麦草(一种野生牧草)远缘杂交并诱导染色体移接，成功培育出多个优良小麦新品种。下列有关叙述中不正确的是()。A．小麦和偃麦草之间存在生殖隔离B．大多数染色体变异对生物体是不利的C．染色体移接属于染色体数目变异D．这项研究体现了生物多样性的价值解析小麦和偃麦草是两个物种，二者之间存在生殖隔离；大多数染色体变异对生物体是不利的；染色体移接属于染色体结构变异；题中所述研究体现了生物多样性的直接价值。答案C13．(2012·南京四校联考)已知水稻的高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对感病(b)为显性，有芒(D)对无芒(d)为显性，三对相对性状独立遗传。请回答下列问题。(1)现有三个纯系水稻品种：①矮秆感病有芒，②高秆感病有芒，③高秆抗病无芒。要在最短时间内获得矮秆抗病无芒纯系新品种，请写出育种过程。第一步：____________________________________。第二步：_____________________________。第三步：___________________________。(2)为获得矮秆无芒的新品种，科研人员设计了育种方案，如图所示。根据预期，F1植株所结种子分株保存、播种后长出的植株应既有高秆，又有矮秆。但研究人员发现有一株植株所结的种子播种后长出的植株全部表现为矮秆，并据此推断F1中有纯合矮秆植株。通过分析认为，F1中纯合矮秆植株出现的原因可能有两种：一是母本去雄不彻底，母本自交；二是父本在减数分裂形成花粉时，一个高秆基因发生了基因突变。要确定是哪一种原因，可以通过分析F2矮秆植株上所结种子的表现情况来进行判断。P纯合矮秆有芒(♀)×纯合高秆无芒()F1植株F1植株上所结的种子分株保存,