搜索
专题十四变异和育种高考生物(北京市选考专用)A组自主命题·北京卷题组五年高考1.(2019北京理综,30,17分)油菜是我国重要的油料作物,培育高产优质新品种意义重大。油菜的杂种一代会出现杂种优势(产量等性状优于双亲),但这种优势无法在自交后代中保持。杂种优势的利用可显著提高油菜籽的产量。(1)油菜具有两性花,去雄是杂交的关键步骤,但人工去雄耗时费力,在生产上不具备可操作性。我国学者发现了油菜雄性不育突变株(雄蕊异常,肉眼可辨),利用该突变株进行的杂交实验如下:①由杂交一结果推测,育性正常与雄性不育性状受对等位基因控制。在杂交二中,雄性不育为性性状。②杂交一与杂交二的F1表现型不同的原因是育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因(A1、A2、A3)决定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3。根据杂交一、二的结果,判断A1、A2、A3之间的显隐性关系是。(2)利用上述基因间的关系,可大量制备兼具品系1、3优良性状的油菜杂交种子(YF1),供农业生产使用,主要过程如下:①经过图中虚线框内的杂交后,可将品系3的优良性状与性状整合在同一植株上,该植株所结种子的基因型及比例为。②将上述种子种成母本行,将基因型为的品系种成父本行,用于制备YF1。③为制备YF1,油菜刚开花时应拔除母本行中具有某一育性性状的植株。否则,得到的种子给农户种植后,会导致油菜籽减产,其原因是。(3)上述辨别并拔除特定植株的操作只能在油菜刚开花时(散粉前)完成,供操作的时间短,还有因辨别失误而漏拔的可能。有人设想:“利用某一直观的相对性状在油菜开花前推断植株的育性”,请用控制该性状的等位基因(E、e)及其与A基因在染色体上的位置关系展示这一设想。答案(17分)(1)①一显②A1对A2为显性;A2对A3为显性(2)①雄性不育A2A3∶A3A3=1∶1②A1A1③所得种子中混有A3A3自交产生的种子、A2A3与A3A3杂交所产生的种子,这些种子在生产上无杂种优势且部分雄性不育(3)解析(1)①根据杂交一中杂合子F1自交后得到的F2为3育性正常∶1雄性不育,推知育性正常与雄性不育性状受一对等位基因控制。根据杂交二的F1均为雄性不育,推知雄性不育为显性性状。②杂交一中P雄性不育株(A2A2)×品系1(A1A1)→F1全为育性正常,说明A1相对A2为显性。杂交二中P雄性不育株(A2A2)×品系3(A3A3)→F1均为雄性不育,说明A2相对A3为显性。(2)①观察虚线框,可将品系3(A3A3)的优良性状与雄性不育性状整合在同一植株上,该植株基因型为A2A3,该植株与品系3杂交,所结种子的基因型及比例为A2A3∶A3A3=1∶1。②将上述种子种成母本行,将基因型为A1A1的品系种成父本行,用于制备YF1。③若不拔除母本行中具有某一育性性状的植株(A3A3),该种植株会自交,该种植株也会与A2A3植株杂交,这样所得种子中混有A3A3自交产生的种子、A2A3与A3A3杂交所产生的种子,这些种子在生产上无杂种优势且部分雄性不育。(3)需辨别植株的基因型为A2A3和A3A3。假设E基因位于A2基因所在染色体上,e基因在A3基因所在染色体上,则母本行中某一育性性状植株基因型为A3A3ee,而雄性不育植株基因型为A2A3Ee。若油菜植株具有E基因对应的显性性状,则其为雄性不育植株;若油菜具有e基因对应的隐性性状,则其为育性正常植株。素养解读本题借助杂交育种相关知识,考查运用所学知识对某些生物学问题进行解释、推理的能力;通过油菜杂交的两种途径体现了科学思维素养中的演绎与推理要素。2.(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。①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。②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,下列育种步骤的正确排序是。a.甲×乙,得到F1b.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。(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)①1和3②a、c、d、b(3)感病、抗病(4)Mp的A1基因发生了突变(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)①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。②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R1r1R2r2R3r3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。(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。素养解读本题通过陌生情境的实验探究考查辨认、比较的理解能力,归因推理的应用能力和论证的思辨能力。突出体现归因、论证的科学思维。知识链接生物防治与化学防治化学防治就是利用化学农药防治害虫,化学防治易对人类生存环境造成污染。生物防治就是利用生物种间关系(寄生、捕食、竞争等)实现害虫的防治,如引入害虫的天敌或引入专门寄生特定害虫的病毒等。现在人们越来越倾向于生物防治。3.(2017北京理综,30,18分)玉米(2n=20)是我国栽培面积最大的作物,近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为,因此在分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无完整的。(2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米授粉,会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1)。①根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结果见图2。 从图2结果可以推测单倍体的胚是由发育而来。②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存在时籽粒为紫色,缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的籽粒中紫∶白=3∶5,出现性状分离的原因是,推测白粒亲本的基因型是。③将玉米籽粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体,过程如下:请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型。(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H),欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)③中的育种材料与方法,育种流程应为:;将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子;选出具有优良性状的个体。答案(1)10减数染色体组(2)①卵细胞②紫粒亲本是杂合子aaRr/Aarr③单倍体籽粒胚的表型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒胚的表型为紫色,基因型为AaRr;二者胚乳的表型均为紫色,基因型为AaaRrr(3)G与H杂交;将所得F1为母本与S杂交;根据籽粒颜色挑出单倍体解析本题考查遗传规律及育种的相关知识。(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为20/2=10,没有同源染色体,因此在减数分裂过程中染色体无法联会,染色体随机分配到子细胞,导致配子中无完整的染色体组。(2)①由图2可以直接看出,F1单倍体胚的基因与母本完全相同,说明单倍体胚是由母本的卵细胞发育而来的。②由紫粒玉米和白粒玉米杂交后代的表型比例3/8=3/4×1/2可以推出,亲本中相关的两对基因,一对基因在两个亲本中都是杂合的,另一对基因在一个亲本中是杂合的,在另一个亲本中是隐性纯合的,所以紫粒亲本的基因型为AaRr,白粒亲本的基因型为aaRr/Aarr。③由题意可知该杂交实验后代中,二倍体籽粒胚的基因来自亲本双方,单倍体籽粒胚的基因只来自母本,二者的胚乳都由精子与极核结合形成的受精极核发育而来,所以单倍体籽粒胚的基因型为ar,表型为白色;二倍体籽粒胚的基因型为AaRr,表型为紫色;二者的胚乳基因型为AaaRrr,表型为紫色。(3)结合(2)③中的育种方法可知,可以通过子代玉米籽粒的颜色筛选出S与普通玉米杂交后代中的单倍体,因此育种流程应为:用G和H杂交,将优良性状组合在一起,再将所得F1为母本与S杂交,获得单倍体籽粒和二倍体籽粒,根据籽粒颜色挑选出单倍体;最后将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子,选出具有优良性状的个体。素养解读本题通过陌生情境的实验探究考查辨认、比较的理解能力,推理、归因的应用能力和论证的思辨能力、设计的创新能力。突出体现推理、设计的科学思维。方法技巧解答本题的关键:①结合题图,明确玉米突变体(S)与普通玉米杂交,所获得的子代基因组成的特点;②以“结出的籽粒中紫∶白=3∶5”为切入点定位基因型与表型的关系,进而判断出亲本的基因型。4.(2014北京理综,30,16分)拟南芥的A基因位于1号染色体上,影响减数分裂时染色体交换频率,a基因无此功能;B基因位于5号染色体上,使来自同一个花粉母细胞的四个花粉粒分离,b基因无此功能。用植株甲(AaBB)与植株乙(AAbb)作为亲本进行杂交实验,在F2中获得了所需的植株丙(aabb)。(1)花粉母细胞减数分裂时,联会形成的经染色体分离、姐妹染色单体分开,最终复制后的遗传物质被平均分配到四个花粉粒中。(2)a基因是通过将T-DNA插入到A基因中获得的,用PCR法确定T-DNA插入位置时,应从图1中选择的引物组合是。 图1(3)就上