高中生物 第6章 从杂交育种到基因工程测评 新人教版必修

第6章 从杂交育种到基因工程测评

(时间:60分钟,满分:100分)

一、选择题(共20小题,每小题3分,共60分)

1.在农作物育种上,采用的方法有杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种。它们的理论依据依次是( )

①基因突变 ②基因互换 ③基因重组 ④染色体变异 A.③①④④ B.③①②④ C.④④①② D.④②①④

解析杂交育种的理论依据是基因重组,诱变育种的理论依据是基因突变,多倍体育种、单倍体育种的理论依据都是染色体变异。 答案A 2.下列关于人工诱变育种的优点,不正确的是( ) A.提高突变率

B.后代能产生新的基因 C.普遍提高产量

D.大幅度改变某些性状

解析基因突变是不定向的,所以不可能普遍提高产量。 答案C 3.能迅速获得纯系植株的育种方法是( ) A.杂交育种 B.诱变育种 C.单倍体育种 D.多倍体育种

解析单倍体育种是将花粉粒直接培养出单倍体植株,再经过人工诱导(如用秋水仙素处理)使其染色体数目加倍。这样它的体细胞中的染色体数目又恢复到正常,且植株体细胞中同源染色体上的成对基因都是纯合的,这样的植株自交产生的后代不会发生性状分离,从而缩短育种年限,迅速获得纯系植株。 答案C 4.能够打破物种界限,定向改造生物遗传性状,按照人类的意愿培育生物新品种的方法有( ) A.诱变育种和基因工程 B.杂交育种和诱变育种 C.杂交育种和基因工程 D.基因工程

解析杂交育种是利用同种生物的不同品种进行杂交,然后选育新品种的方法;诱变育种是利用人工条件诱发基因突变,导致新基因的产生,但基因突变具有不定向性。只有基因工程可以将控制特定性状的基因从一种生物转移到另一种生物体内,使基因实现了跨物种的转移,定向改造生物的性状。 答案D 5.花药离体培养成烟草新品种;用抗倒伏易染锈病的小麦与易倒伏抗锈病的小麦为亲本培育成抗倒

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伏抗锈病的小麦品种;培育无子西瓜;用Co辐射稻种,培育成成熟期提早、蛋白质含量高的品种,以上育种方式依次分别是 ( ) ①诱变育种 ②杂交育种 ③单倍体育种 ④多倍体育种 A.①②③④ B.④③②① C.③④②① D.③②④①

解析花药离体培养用于单倍体育种;用抗倒伏易染锈病的小麦与易倒伏抗锈病的小麦为亲本培育成

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抗倒伏抗锈病的小麦品种属于杂交育种;培育无子西瓜属于多倍体育种;用Co辐射稻种,育成成熟期提早、蛋白质含量高的品种属于诱变育种。 答案D 6.用纯种的高秆(DD)抗锈病(TT)小麦与矮秆(dd)易染锈病(tt)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下,有关叙述正确的是( )

高秆抗锈病 ×

矮秆易染锈病→F1雄配子幼苗选出符合生产 要求的品种

A.此育种方法可以获得具有新性状的植株 B.符合生产要求的品种基因型为dT

C.通过④过程处理后,得到的植株是可育的,而且能稳定遗传

D.如果F1自交,那么F2矮秆抗锈病的植株中能稳定遗传的占1/16

解析题干涉及的育种方法为单倍体育种,没有出现新基因,也就不会产生新性状;④过程表示用秋水仙素处理得到纯合子(ddTT),它是符合生产要求的基因型,而且是可育的,能够稳定遗传;F1的基因型是DdTt,自交后得到矮秆抗锈病的类型是1/16ddTT或2/16ddTt,故F2矮秆抗锈病的植株中能稳定遗传的占1/3。 答案C 7.导学号93810075下图中甲、乙表示水稻的两个品种,A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上两对等位基因,①~⑦表示培育水稻新品种的过程,则下列说法错误的是 ( )

A.①→②过程简便,但培育周期长

B.①和⑦的变异都发生于有丝分裂间期 C.③过程常用的方法是花药离体培养 D.③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同

解析①→②过程属于杂交育种,杂交育种的原理是基因重组,发生在减数分裂的过程中,该育种方法操作简便,但培育周期长。③→⑥过程是单倍体育种,⑦过程是多倍体育种,它们的原理都是染色体变异。 答案B 8.科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段注射到羊的受精卵中,该受精卵发育成的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及( )

①DNA按照碱基互补配对原则自我复制 ②DNA以其一条链为模板合成RNA ③RNA以自身为模板自我复制 ④按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质 A.①② B.③④ C.①②③ D.①②④ 解析此项研究遵循的原理是,无RNA的自我复制。 答案D 9.下列各项育种方式中育种原理相同的一组是( ) A.太空椒与抗虫棉

B.抗除草剂的玉米和无子西瓜

C.高产优质杂交水稻和青霉素高产菌株 D.无子西瓜和八倍体小黑麦 答案D 10.某生物的基因型为AaBB,通过下列技术可以分别将它培育成以下基因型的生物:①AABB;②aB;③AaBBC;④AAaaBBBB。则以下排列正确的是( ) A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合 B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种 C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术 D.多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术

解析由AaBB获得AABB时,可以用单倍体育种、杂交育种、诱变育种等措施;获得aB时,染色体数目减半,所以用花药离体培养;获得AaBBC时,由于多了一个外源基因,所以用基因工程的方法;获得AAaaBBBB时,染色体数目加倍,所以用多倍体育种的方法。 答案B 11.马铃薯连续几年无性繁殖后会使种群退化,可通过有性生殖培育出优良品种,应用的基本原理是( )

A.基因突变 B.基因重组

C.染色体数目加倍 D.染色体结构变异

解析有性生殖产生配子时,减数分裂过程可以发生基因重组,可以产生不同的品种。 答案B 12.下图表示培育高品质小麦的几种方法,下列叙述正确的是( )

A.图中涉及的育种方法有杂交育种、单倍体育种和诱变育种 B.a过程能提高突变频率,从而明显缩短育种年限 C.a、c过程都需要用秋水仙素处理萌发的种子 D.要获得yyRR,b过程需要不断自交来提高纯合率

解析图中涉及杂交育种、单倍体育种和多倍体育种,a过程不能提高突变率,需要秋水仙素处理幼苗,c过程要用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗;b过程需不断自交,提高纯合率。 答案D 13.下列有关育种的叙述,正确的是( )

A.培育无子西瓜是利用生长素促进果实发育的原理 B.培育八倍体小黑麦是利用染色体变异的原理

C.我国用来生产青霉素的菌种的选育原理和杂交育种的原理相同 D.培育无子番茄是利用基因重组原理

解析无子西瓜和八倍体小黑麦的培育利用的是染色体变异的原理,无子番茄是利用生长素促进果实发育的原理,用来生产青霉素的菌种的选育原理是基因突变,而杂交育种的原理是基因重组。 答案B 14.科学家把苏云金杆菌的抗虫基因导入到棉花细胞中,在棉花细胞中抗虫基因经过修饰后得以表达。下列哪一项不是这一技术的理论依据?( ) A.所有生物共用一套遗传密码子 B.基因能控制蛋白质的合成

C.苏云金杆菌的抗虫基因与棉花细胞的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成的 D.苏云金杆菌与棉花有共同的原始祖先

解析不同生物的DNA组成成分和结构相同,基因控制蛋白质的合成过程中所有生物共用一套密码子,这些都是基因工程的理论依据。不同生物有共同的原始祖先不是基因工程的理论依据。 答案D 15.下列实践活动包含基因工程技术的是( )

A.水稻F1花药经培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种 B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦

C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株

D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆

解析A项属于单倍体育种,B项属于杂交育种,C项属于基因工程,D项属于诱变育种。 答案C

16.导学号93810076某植物的一个体细胞如右图所示,将该植物的花粉进行离体培养后,共获得了n株幼苗,其中基因型为aabbdd的个体约有( ) A.n/4株 B.n/8株 C.n/16株 D.0株

解析由细胞图示可知,该植物体细胞的三对等位基因分别位于三对同源染色体上。则雄性个体减数分裂产生的花粉(或由其发育成的幼苗)的基因组成中只含成对基因中的一个,即不会出现基因型为aabbdd的个体。 答案D

17.科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组,并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置,它们彼此能结合的依据是( )

A.基因自由组合定律 B.半保留复制原则 C.基因分离定律 D.碱基互补配对原则

解析用限制酶切割人的DNA分子,获得胰岛素基因,用同一种限制酶切割质粒,产生相同的黏性末端,它们通过碱基互补配对形成重组DNA分子。 答案D 18.下图是高产糖化酶菌株的育种过程,有关叙述错误的是 ( ) 出发菌株选出50株选出5株多轮重复筛选 A.通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株 B.X射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异 C.上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程 D.每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高

解析诱变育种的原理是利用诱变因子诱导基因突变,再从中选择出符合生产要求的个体,基因突变具有不定向性,A项正确;X射线处理,可能导致基因突变,也可能引起染色体变异,B项正确;筛选是人工选择,具有定向作用,C项正确;诱变的不定向性、多向性,使得每轮诱变相关基因突变率不一定提高,D项错误。 答案D 19.基因工程产物可能存在着一些安全性问题,但不必担心 ( ) A.三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼的杂交,进而导致自然种群被淘汰 B.目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性

C.运载体的标记基因(如抗生素抗性基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物 D.目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内,从而可能打破生态平衡

解析三倍体生物在减数分裂形成配子的过程中,染色体联会发生紊乱,所以不能形成可育的配子,也就不能产生后代,所以不必担心正常鲤鱼(自然种群)被淘汰。 答案A 20.下表所列基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容,正确的组合是( ) 供体 剪刀 针线 运载体 受体 A 质粒 限制酶 DNA 提供目的基 大肠杆 连接酶 B C D 提供目的基 因的生物 提供目的基 因的生物 大肠杆 菌等 DNA 连接酶 限制酶 DNA 连接酶 限制酶 DNA 连接酶 限制酶 因的生物 质粒 质粒 提供目的基 因的生物 菌等 大肠杆 菌等 大肠杆 菌等 质粒 答案C 二、非选择题(共40分) 21.导学号93810077(10分)小麦是一种重要的粮食作物,改善小麦的遗传性状是科学工作者不断努力的目标,下图是遗传育种的一些途径。

(1)以矮秆易感病(ddrr)和高秆抗病(DDRR)小麦为亲本进行杂交,培育矮秆抗病小麦品种过程中,F1自交产生F2,其中矮秆抗病植株的比例是 ,选F2矮秆抗病植株连续自交、筛选,直至 。

(2)如想在较短时间内获得上述新品种小麦,可选图中 (填字母)途径所用的方法。其中的F环节是 。

(3)科学工作者欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状,选择图中 (填字母)表示的技术手段最为合理可行,该技术手段的过程主要包

括 。

(4)小麦与玉米杂交,受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象,将种子中的胚取出进行组织培养,得到的是小麦 植株。

(5)图中的遗传育种途径, (填字母)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为多倍体育种。(1)以矮秆易感病(ddrr)和高秆抗病(DDRR)小麦为亲本进行杂交,培育矮秆抗病小麦品种的过程叫做杂交育种,F2中矮秆抗病植株比例是3/16,让F2矮秆抗病植株连续自交、筛选,直至不再发生性状分离,即新的品种培育成功。(2)要尽快获得矮秆抗病类型新品种,应该采用图中E、F、G单倍体育种的方式。(3)欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状,应该使用基因工程的育种方式,其过程包括提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达。(4)小麦与玉米杂交后,由于发育初期受精卵中玉米染色体全部丢失,胚细胞中只剩下小麦生殖细胞中的染色体,因此将胚取出进行组织培养,得到的是小麦单倍体植株。(5)诱变育种、杂交育种都是不定向的过程。 答案(1)3/16 不再发生性状分离

(2)E、F、G 花药离体培养

(3)C、D 提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达

(4)单倍体 (5)A、B

22.(8分)人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质,请根据下面的示意图回答下列问题。

获得甲种生物合成该蛋白质的mRNA目的基因得甲种生物的蛋白质

(1)①过程需要加入的4种核苷酸是

与质粒DNA重组

导入乙种生物细胞

获

。

(2)质粒是常用的运载体,它存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。它常含有 基因,这种基因有助于对受体细胞是否导入了目的基因进行检测。②过程首先要用 酶切断质粒DNA与目的基因,再用 酶将目的基因与质粒DNA连接重组在一起。

(3)在②操作过程中,若目的基因的黏性末端为,则其运载体(质粒)与之相对应的黏性末端是 。

(4)经过③过程导入受体细胞的质粒是否能够自主复制? 。

解析(1)利用人工合成的方法合成目的基因,基因的基本组成单位是脱氧核苷酸(4种)。(2)基因工程中最常用的运载体是大肠杆菌的质粒;目的基因和运载体的连接,需要产生相同的黏性末端,所以要用同一种限制性核酸内切酶切割,再在DNA连接酶的作用下连接起来。(4)质粒带着目的基因在宿主细胞中能够自主复制。

答案(1)腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸

(2)抗性 限制性核酸内切 DNA连接 (3) (4)能

23.(10分)(2016四川高考理综)油菜物种Ⅰ(2n=20)与Ⅱ(2n=18)杂交产生的幼苗经秋水仙素处理后,得到一个油菜新品系(注:Ⅰ的染色体和Ⅱ的染色体在减数分裂中不会相互配对)。

(1)秋水仙素通过抑制分裂细胞中 的形成,导致染色体加倍;获得的植株进行自交,子代 (填“会”或“不会”)出现性状分离。

(2)观察油菜新品系根尖细胞有丝分裂,应观察 区的细胞,处于分裂后期的细胞中含有 条染色体。

(3)该油菜新品系经多代种植后出现不同颜色的种子,已知种子颜色由一对基因A/a控制,并受另一对基因R/r影响。用产黑色种子植株(甲)、产黄色种子植株(乙和丙)进行以下实验: 组别 亲代 F1表现型 实验一 甲×乙 全为产黑色种子植株 实验二 乙×丙 全为产黄色种子植株 F1自交所得F2的表现型及比例 产黑色种子植株∶产黄色种子植株=3∶1 产黑色种子植株∶产黄色种子植株=3∶13 ①由实验一得出,种子颜色性状中黄色对黑色为 性。

②分析以上实验可知,当 基因存在时会抑制A基因的表达。实验二中丙的基因型为 ,F2代产黄色种子植株中杂合子的比例为 。

③有人重复实验二,发现某一F1植株,其体细胞中含R/r基因的同源染色体有三条(其中两条含R基因),请解释该变异产生的原

因: 。让该植株自交,理论上后代中产黑色种子的植株所占比例为 。

解析(1)秋水仙素通过抑制细胞分裂前期纺锤体的形成,使细胞染色体加倍,产生的新植株为纯合子,自交后代不会出现性状分离。(2)由于根部根尖分生区细胞分裂旺盛,观察油菜新品系根尖细胞有丝分裂,应观察分生区的细胞。处于分裂后期的细胞,染色体加倍,油菜物种Ⅰ与Ⅱ杂交形成的子代植株染色体数目是19,秋水仙素处理后为38,有丝分裂后期,染色体着丝点一分为二,细胞中染色体加倍为76条。(3)由实验一可判断种子颜色黑对黄为显性。由实验二F1自交后代表现型比例可判断,F1黄色植株基因型为AaRr,F2黑色植株基因型为A_rr,黄色植株基因型为A_R_、aaR_、aarr,可判断当R基因存在时,会抑制基因A的表达。甲为黑色种子,基因型为AArr,乙为黄色种子,基因型为aarr,丙为黄色种子,基因型为AARR。实验二F2中产黄色种子植株中纯合子的基因型为AARR、aaRR、aarr,占3/13,则杂合子占10/13。F1体细胞中含R/r基因的同源染色体有三条,可能是植株丙在减数第一次分裂后期含R基因的同源染色体未分离,也可能是植株丙在减数第二次分裂后期含R基因的姐妹染色单体未分开。该植株产生的配子的基因型及概率为:1/2A、1/2a;1/6RR、1/3Rr、1/6r、1/3R,自交后代中黑色种子植株(A_rr)的比例=3/4×1/36=1/48。 答案(1)纺锤体 不会

(2)分生 76

(3)①隐 ②R AARR 10/13 ③植株丙在减数第一次分裂后期含R基因的同源染色体未分离(或植株丙在减数第二次分裂后期含R基因的姐妹染色单体未分开) 1/48 24.导学号93810078(12分)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。 请回答下列问题。

(1)自然状态下该植物一般都是 合子。

(2)若采用诱变育种,在γ射线处理时,需要处理大量种子,其原因是基因突变具有 和多害少利性这三个特点。

(3)若采用杂交育种,可通过将上述两个亲本杂交,在F2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)。

解析(1)自然状态下,自花且闭花授粉植物一般不能进行杂交,都是纯合子。(2)诱变育种的原理是基因突变,基因突变具有不定向性、低频性和多害少利性,处理大量种子的目的是增加突变数,为选种提供更多的材料。(3)纯合抗病矮茎个体的基因型为RRDDEE,若采用杂交育种培育纯合抗病矮茎品种,离不开连续自交等纯合化处理和连续选择的环节。若只考虑茎的高度,亲本的基因型为DDEE×ddee,F1的基因型为DdEe,F1自交产生的F2的表现型和比例为高茎(ddee)∶中茎(D_ee和ddE_)∶矮茎(D_E_)=1∶(3+3)∶9=1∶6∶9。(4)利用亲本进行单倍体育种的过程图示如下:

基因型为RrDdEe的抗病矮茎杂合子产生花粉的过程会发生基因重组。诱导单倍体染色体数目加倍的过程中会发生染色体数目的变异。 答案(1)纯

(2)不定向性、低频性

(3)选择 纯合化 年限越长 高茎∶中茎∶矮茎=1∶6∶9 (4)基因重组和染色体变异

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