必修2第3單元第3講從雜交育種到基因工程

1、第3講從雜交育種到基因工程1科學(xué)家將豌豆染色體片段導(dǎo)入玉米細(xì)胞，培育出具有豌豆優(yōu)良性狀而染色體數(shù)目不變的玉米新品種。下列有關(guān)敘述正確的是()A新品種玉米的培育原理是染色體結(jié)構(gòu)變異B新品種玉米表現(xiàn)出的豌豆性狀一定是單基因控制的性狀C新品種玉米自交后代仍然都具有豌豆的優(yōu)良性狀D新品種玉米能表現(xiàn)出玉米和豌豆的所有性狀解析由題意知新品種玉米的某染色體上加入了豌豆的染色體片段，發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)的變異；導(dǎo)入的染色體片段上有多個(gè)基因，所以新品種玉米表現(xiàn)出的豌豆性狀也可能是多基因控制的性狀，且該玉米自交后代可能會(huì)發(fā)生性狀分離，不一定都具有豌豆的優(yōu)良性狀，該玉米不能表現(xiàn)出玉米和豌豆的所有性狀。 答案A2各種育種

2、方法或技術(shù)都有其優(yōu)劣之處，下列相關(guān)敘述不正確的是()A傳統(tǒng)的育種方法周期長(zhǎng)，可選擇的范圍有限B通過人工誘變，人們有目的地選育新品種，能避免育種的盲目性C雜交育種難以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，過程繁雜緩慢，效率低D基因工程可以實(shí)現(xiàn)基因在不同物種之間的轉(zhuǎn)移，人們可以定向選育新品種解析雜交育種的缺點(diǎn)：育種周期長(zhǎng)，可選擇的范圍有限；誘變育種的原理是基因突變，突變是不定向的，避免不了盲目性；雜交育種必須選擇同種生物進(jìn)行雜交，不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。基因工程可在不同物種之間進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移，定向地改造生物的某些性狀。答案B3在實(shí)驗(yàn)田中偶然出現(xiàn)了一株抗旱、抗鹽的玉米，設(shè)想利用該植株培育能穩(wěn)定遺傳的抗旱、抗

3、鹽水稻品種，用到的育種方法和技術(shù)應(yīng)有()誘變育種單倍體育種轉(zhuǎn)基因技術(shù)組織培養(yǎng)技術(shù)A BC D 解析題干中強(qiáng)調(diào)玉米植株中出現(xiàn)了抗性基因，要使水稻植株中含有該抗性基因，必須利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將抗性基因轉(zhuǎn)入后進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得的植株為雜合子，需要對(duì)其進(jìn)行單倍體育種才能獲得穩(wěn)定遺傳的抗性水稻品種。答案B4通過下列育種方法產(chǎn)生的后代，其染色體數(shù)一定發(fā)生變化的是()A單倍體育種 B植物體細(xì)胞雜交育種C雜交育種 D轉(zhuǎn)基因育種解析單倍體育種過程中用秋水仙素處理幼苗，后代的染色體數(shù)沒有發(fā)生變化；植物體細(xì)胞雜交產(chǎn)生的后代的染色體數(shù)是兩種植物體細(xì)胞的染色體數(shù)之和。答案B5如圖為DNA分子的某一片段，其中分別表示某種酶的

4、作用部位，則相應(yīng)的酶依次是()ADNA連接酶、限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶B限制性核酸內(nèi)切酶、解旋酶、DNA連接酶C解旋酶、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶D限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、解旋酶答案C6下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的理解，正確的是()A其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)BDNA連接酶可以恢復(fù)DNA分子中的氫鍵C它們不能被反復(fù)使用D在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶解析限制酶與DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段間相鄰兩個(gè)堿基間的磷酸二酯鍵；酶在化學(xué)反應(yīng)前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復(fù)利用；DNA聚合酶是在細(xì)胞內(nèi)DNA分子復(fù)制時(shí)發(fā)揮作

5、用的，不能替代DNA連接酶。答案A7如圖表示某種農(nóng)作物品種和培育出的幾種方法，有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A培育品種的最簡(jiǎn)捷途徑是VB通過過程最不容易到達(dá)目的C通過過程的原理是染色體變異D過程常用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗解析通過雜交育種獲得符合要求的新品種是最簡(jiǎn)便的方法，A正確；由屬于基因突變，由于突變率很低，故通過過程不易達(dá)到目的，B正確；過程是單倍體育種過程，其原理是染色體變異，C正確；過程是通過花粉的離體培養(yǎng)獲得單倍體，不存在種子，D錯(cuò)誤。答案D8無子西瓜的培育過程如下列簡(jiǎn)圖所示：根據(jù)上述圖解，結(jié)合你所學(xué)過的生物學(xué)知識(shí)，下列敘述中正確的是 ()A過程只能用秋水仙素處理，它的作用主要

6、是抑制細(xì)胞有絲分裂前期紡錘體的形成B由三倍體種子發(fā)育成無子西瓜，與中心體有密切的關(guān)系C四倍體西瓜與二倍體西瓜不存在生殖隔離，它們屬于同一物種D四倍體植株所結(jié)的西瓜，果皮細(xì)胞內(nèi)含有4個(gè)染色體組解析除秋水仙素外，還可低溫誘導(dǎo)染色體加倍；西瓜屬于高等植物，無中心體；四倍體和二倍體雜交不能產(chǎn)生可育后代，存在生殖隔離；果皮、種皮的染色體組成和植株相同。答案D9現(xiàn)有甲、乙兩種植株（均為二倍體純種），其中甲種植株的光合作用能力高于乙種植株，但乙種植株很適宜在鹽堿地種植。要利用甲、乙兩種植株各自的優(yōu)勢(shì)，培育出高產(chǎn)、耐鹽的植株，有多種生物技術(shù)手段可以利用。下列所采用的技術(shù)手段中不可行的是 （）A利用植物細(xì)胞融合

7、技術(shù)，可獲得滿足要求的四倍體雜種目的植株B將乙種植株耐鹽基因?qū)爰追N植株的受精卵中，可培育出目的植株C兩種植株雜交后，得到的F1取其花粉，進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)獲得目的植株D誘導(dǎo)兩種植株的花粉融合并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素處理，可培育出目的植株 解析甲、乙為不同物種，不同物種間存在生殖隔離，不能雜交或雜交產(chǎn)生的后代不育，所以C項(xiàng)不可行。A、D兩項(xiàng)均利用了植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。體細(xì)胞雜交技術(shù)可以克服植物體遠(yuǎn)源雜交不親和障礙，因此是可行的。B項(xiàng)是利用的基因工程技術(shù)，基因工程技術(shù)就是人為地讓目的基因在宿主細(xì)胞中表達(dá)，因此也是可行的。答案C10下列品種的培育與育種原理相符的是 （）A無子西瓜的培育染色體數(shù)目

8、變異B高產(chǎn)青霉菌株的培育基因重組C用花粉（Ab）培養(yǎng)成幼苗，再用秋水仙素處理獲得純種植株（AAbb）基因突變D培育能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌染色體結(jié)構(gòu)變異解析A項(xiàng)的育種方式屬于多倍體育種，原理是染色體數(shù)目變異。B項(xiàng)的育種方式屬于誘變育種，原理是基因突變。C項(xiàng)的育種方式是單倍體育種，原理是染色體數(shù)目變異。D項(xiàng)的育種方式是基因工程育種，原理是基因重組。答案A11通過DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。運(yùn)用這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，下圖表示這一技術(shù)的基本過程，在該工程中所用的基因“剪刀”能識(shí)別的序列和切點(diǎn)是GGATCC，請(qǐng)回答下面的問題。(1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因

9、的酶是_，人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊體細(xì)胞染色體中需要的酶是_。(2)請(qǐng)畫出質(zhì)粒被切割形成黏性末端的過程圖。GGATC C(3)人體蛋白質(zhì)基因之所以能連接到羊的染色體DNA中，原因是_，人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蚣?xì)胞時(shí)常用的工具是_。(4)此過程中目的基因的檢測(cè)與表達(dá)中的表達(dá)是指_。(5)你認(rèn)為此類羊產(chǎn)的奶安全可靠嗎？理由是什么？_。解析本題的第(1)問比較簡(jiǎn)單，難點(diǎn)是第(2)問，首先要按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，由已知的一條鏈完成質(zhì)粒雙鏈上的堿基序列，再根據(jù)切點(diǎn)寫出切割后形成的黏性末端。(3)要求回答基因能夠拼接的原因，不同生物的DNA化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)相同，即都具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。目的

10、基因?qū)胧荏w細(xì)胞需要先與運(yùn)載體結(jié)合，最常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒，也可以用動(dòng)物病毒。(4)基因的表達(dá)是指基因通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物的性狀，即通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(5)為開放性的問題，但要注意回答的理由要與觀點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。答案(1)限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶(2) (3)具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(有互補(bǔ)的堿基序列)細(xì)菌質(zhì)?；騽?dòng)物病毒(4)人體蛋白質(zhì)基因在羊體細(xì)胞內(nèi)控制合成人體蛋白質(zhì)(5)安全。因目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，控制合成的人奶蛋白質(zhì)成分沒有改變(或不安全，因目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，可能由于羊細(xì)胞中某些成分的影響，合成的蛋白質(zhì)成分可能發(fā)生一定的改變)12葉銹病對(duì)小麥危害很大

11、，傘花山羊草的染色體上攜帶抗體基因能抗葉銹病。傘花山羊草不能和普通小麥進(jìn)行雜交，只能與其親緣關(guān)系相近的二粒小麥雜交。這三種植物的染色體組成如下表所示：植物種類傘花山羊草二粒小麥普通小麥染色體組成2x14，CC4x28，AABB6x42，AABBDD注：x表示染色體組，每個(gè)字母表示一個(gè)(含有7條染色體的)染色體組為了將傘花山羊草攜帶的抗葉銹病基因轉(zhuǎn)入小麥，研究人員做了如圖所示的操作。(1)雜種P由于_，不能正常產(chǎn)生生殖細(xì)胞，因而高度不育。用秋水仙素處理，使_，形成異源多倍體。(2)雜種Q的染色體組成可表示為_，在其減數(shù)分裂過程中有_個(gè)染色體組的染色體因無法配對(duì)而隨機(jī)地趨向某一極，這樣形成的配子中

12、，有的配子除了含有ABD組全部染色體以外，還可能含有_。當(dāng)這樣的配子與普通小麥的配子融合后，能夠產(chǎn)生多種類型的后代，選擇其中具有抗性的后代雜種R，必然含有攜帶抗葉銹病基因的染色體。(3)研究人員采用射線照射雜種R的花粉，目的使攜帶抗葉銹病基因的染色體片段能_到小麥的染色體上。經(jīng)照射誘變的花粉再授粉到經(jīng)過_處理的普通小麥花上，選擇抗葉銹病的子代普通小麥，經(jīng)_可獲得穩(wěn)定遺傳的抗葉銹病普通小麥。.小麥品種是純合子，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮稈(aa)、抗病(BB)的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合子(有一對(duì)基因雜合即可稱為雜合子)，生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉(Yy)、抗病(Rr)的馬鈴薯新品種

13、。請(qǐng)分別設(shè)計(jì)小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡(jiǎn)要說明。(寫出包括親本在內(nèi)的前三代即可) 解析.(1)傘花山羊草和二粒小麥雜交，子代P染色體組成為ABC，因無同源染色體而不能產(chǎn)生可育配子。用秋水仙素處理可使其染色體加倍(六個(gè)染色體組)而形成多倍體。(2)異源多倍體與普通小麥配子的染色體組分別為：ABC和ABD，故雜種Q染色體組成為AABBCD，在其減數(shù)分裂過程中，因C、D兩個(gè)染色體組不能正常聯(lián)會(huì)配對(duì)而隨機(jī)移向細(xì)胞的某極。(3)因雜交得到的抗銹病普通小麥只攜帶一個(gè)抗病基因，故需要通過多代自交獲得純合子。.(1)小麥雜交：將基因型為AABB的個(gè)體與基因型

14、為aabb的個(gè)體作為親本雜交，得F1(基因型為AaBb的小麥)，再讓F1自交，在F2中選矮稈抗病(aaB_)植株再自交(因?yàn)槠渲邪薬aBB、aaBb兩種基因型)，淘汰雜合子，得到基因型為aaBB的純合子。(2)馬鈴薯雜交：由于現(xiàn)有的雜合品種有四種，即基因型分別為YYRr、YyRR、yyRr、Yyrr的個(gè)體，我們只能選擇其中的yyRr和Yyrr個(gè)體作為親本雜交，得到的后代中有四種表現(xiàn)型：黃肉抗病(YyRr)、黃肉不抗病(Yyrr)、白肉抗病(yyRr)、白肉不抗病(yyrr)，可以根據(jù)其表現(xiàn)型黃肉抗病確定其基因型為YyRr，再利用塊莖來繁殖下一代即得到所要求的品種。如果選擇其他基因型的個(gè)體雜

15、交，如選YYRrYyRR或YyRRyyRr，雜交后代中表現(xiàn)為黃肉抗病的個(gè)體不止一種基因型，難以確定哪一種符合要求。答案.(1)減數(shù)分裂時(shí)沒有同源染色體，不能聯(lián)會(huì)染色體加倍(2)6x42，AABBCD2(幾條)C組染色體(3)易位(或移接)去雄(及套袋)多代自交(或連續(xù)自交).如圖所示。13已知水稻的高稈(A)對(duì)矮稈(a)為顯性，抗病(B)對(duì)感病(b)為顯性，有芒(D)對(duì)無芒(d)為顯性，三對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。請(qǐng)回答下列問題。(1)現(xiàn)有三個(gè)純系水稻品種：矮稈感病有芒，高稈感病有芒，高稈抗病無芒。要在最短時(shí)間內(nèi)獲得矮稈抗病無芒純系新品種，請(qǐng)寫出育種過程。第一步：_。第二步：_。第三步：_。(2)為

16、獲得矮稈無芒的新品種，科研人員設(shè)計(jì)了育種方案，如圖所示。根據(jù)預(yù)期，F(xiàn)1植株所結(jié)種子分株保存、播種后長(zhǎng)出的植株應(yīng)既有高稈，又有矮稈。但研究人員發(fā)現(xiàn)有一株植株所結(jié)的種子播種后長(zhǎng)出的植株全部表現(xiàn)為矮稈，并據(jù)此推斷F1中有純合矮稈植株。通過分析認(rèn)為，F(xiàn)1中純合矮稈植株出現(xiàn)的原因可能有兩種：一是母本去雄不徹底，母本自交；二是父本在減數(shù)分裂形成花粉時(shí)，一個(gè)高稈基因發(fā)生了基因突變。要確定是哪一種原因，可以通過分析F2矮稈植株上所結(jié)種子的表現(xiàn)情況來進(jìn)行判斷。P純合矮稈有芒()純合高稈無芒()F1植株,F1植株上所結(jié)的種子分株保存,播種觀察F1各植株所結(jié)種子長(zhǎng)出的植株性狀如果所結(jié)種子的表現(xiàn)型為_，則原因是母本去

17、雄不徹底，發(fā)生了自交。如果所結(jié)種子的表現(xiàn)型為_，則原因是父本在減數(shù)分裂形成花粉時(shí)，一個(gè)高稈基因發(fā)生了基因突變。解析(1)根據(jù)育種要求，需通過雜交將矮稈、抗病、無芒基因集中在同一生物體中，因此選擇和雜交，F(xiàn)1的基因型為AaBbDd，然后通過單倍體育種方法獲得純合矮稈抗病無芒純合子。(2)采用逆推法，母本的基因型為aaDD，父本的基因型為AAdd，二者雜交形成F1，若母本去雄不徹底，母本發(fā)生自交，則F1中還有基因型為aaDD的個(gè)體，該植株自交后代全為矮稈有芒，因此，若F2矮稈植株上所結(jié)種子全為有芒，則可推測(cè)是母本去雄不徹底；若父本減數(shù)分裂形成花粉時(shí)發(fā)生基因突變，則父本的基因型為Aadd，和母本雜交

18、，F(xiàn)1的基因型為aaDd和AaDd，F(xiàn)1自交，后代中既有有芒，也有無芒。答案(1)第一步：選擇和雜交得到F1第二步：取F1的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，獲得單倍體幼苗第三步：用秋水仙素處理單倍體幼苗，然后選育矮稈抗病無芒的純系新品種(2)全為有芒有芒和無芒14家蠶是二倍體生物，含56條染色體，ZZ為雄性，ZW為雌性。幼蠶體色中的有斑紋和無斑紋性狀分別由號(hào)染色體上的A和a基因控制。雄蠶由于吐絲多，絲的質(zhì)量好，更受蠶農(nóng)青睞，但在幼蠶階段，雌雄不易區(qū)分。于是，科學(xué)家采用如圖所示的方法培育出了“限性斑紋雌蠶”來解決這個(gè)問題。請(qǐng)回答下面的問題。(1)家蠶的一個(gè)染色體組含有_條染色體。(2)圖中變異家蠶的“變異類型”屬于染色體變異中的_。由變異家蠶培育出限性斑紋雌蠶所采用的育種方法是_。圖中的限性斑紋雌蠶的基因型為_。(3)在生產(chǎn)中，