1、第23讲从杂交育种到基因工程测控导航表知识点题号1.杂交育种及诱变育种的原理、过程及应用等1,2,32.基因工程的原理及应用4,133.生物变异在育种上的应用5,6,7,8,9,10,11,12,14,15一、选择题1.穿梭育种是近年来小麦育种采用的新模式。农业科学家将一个地区的品种与国内外其他地区的品种进行杂交,然后通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定,最终选育出多种抗病高产的小麦新品种。下列关于穿梭育种的叙述,错误的是(D)A.自然选择方向不同使各地区的小麦基因库存在差异B.穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件C.穿梭育种充分地利用了小麦的基因多样性D.穿梭育种利用的
2、主要原理是染色体变异解析:根据题干信息“将一个地区的品种与国内外其他地区的品种进行杂交”可知,穿梭育种利用的主要原理是基因重组。2.下列有关育种的说法,不正确的是(C)A.诱变育种可大幅度改良生物的某种性状和扩大可供选择的范围B.杂交育种通过基因重组和人工选择可定向改变种群的基因频率C.秋水仙素作用于有丝分裂后期,使细胞中染色体的数目加倍D.三倍体无子西瓜的无子性状是可以遗传的解析:秋水仙素作用于有丝分裂前期,抑制纺锤体的形成,使细胞中染色体的数目加倍。3.下列关于杂交育种、诱变育种叙述错误的是(B)A.杂交育种的双亲可以是纯合子也可以是杂合子B.杂交育种不同于基因工程育种的优势是可在不同种生
3、物间进行C.杂交育种能产生新的基因型,诱变育种能产生新基因D.高产“黑农五号”大豆的培育、高产青霉菌株的选育都利用基因突变的原理解析:可在不同种生物间进行是基因工程育种的优势,不是杂交育种的优势。4.下列有关基因工程和酶的相关叙述,正确的是(A)A.限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸B.载体的化学本质与载体蛋白相同C.同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒,因此不具备专一性D.DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键解析:基因工程的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等,它们的本质是DNA,载体蛋白的本质是蛋白质,不相同;同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒,但识别的都是相同的核苷酸序列并
4、且在相同的切点作用,仍然体现了酶的专一性;DNA连接酶可催化DNA片段间形成磷酸二酯键。5.如图所示是由两个水稻品种分别培育出三个品种的过程。据图分析,叙述正确的是(D)A.步骤中通常用物理或化学的方法进行诱变处理B.步骤中通常用秋水仙素处理,处理时期为间期C.由经步骤、培育出的方法属于多倍体育种D.由和经步骤、培育出的占所选性状的1/3解析:步骤通常用花药离体培养的方法;步骤中通常用秋水仙素处理,抑制纺锤体形成,作用于有丝分裂前期;由经步骤、培育出的方法属于单倍体育种;由和经步骤、选出的Abb占F2的3/16,其中AAbb占1/3。6.下列关于生物变异及育种的叙述,正确的是(D)A.花药离体
5、培养过程中,基因重组和染色体变异均有可能发生B.某植物经X射线处理后若未出现新的性状,则没有新基因产生C.在杂交育种中,一般从F1开始选种,因为从F1开始发生性状分离D.在多倍体育种中,用秋水仙素处理单倍体幼苗获得的植株不一定都是二倍体解析:花药离体培养过程中,基因突变和染色体变异均有可能发生,但不可能发生基因重组;基因突变并不一定会改变生物的性状,如AA突变成Aa;杂交育种一般从F2才发生性状分离,所以一般从F2开始选种;单倍体不一定含有一个染色体组,如四倍体产生的配子形成的单倍体含有两个染色体组,因此用秋水仙素处理单倍体幼苗获得的植株不一定都是二倍体。7.下图表示用AAbb和aaBB两个品
6、种的某种农作物培育出AABB品种的过程。相关叙述错误的是(C)A.育种过程的原理是基因重组B.经步骤(人工诱变)处理获得的品种的基因型不一定是AABBC.和所采取的方法分别是杂交和测交D.若该植物是两年生植物(第一年秋冬季播种,第二年春夏季开花、结果),则通过“”途径获得基因型为AABB的植株至少需要3年解析:是杂交,是自交,都可以发生基因重组;由于基因突变是不定向的,所以经步骤(人工诱变)处理获得的品种的基因型不一定是AABB;和所采用的方法分别是杂交和自交;若该植物是两年生植物,则通过“”途径获得基因型为AABB的植株至少需要3年,即第一年秋冬季播种,第二年春夏季开花、结果,第二年秋冬季播
7、种,第三年春夏季开花、结果。8.在作物育种中,使作物具有矮生性状是某些农作物性状改良的方向之一。实验小组利用诱发基因突变的方法从某二倍体野生型水稻(株高正常)田中获得了一株矮生型突变体,将该突变体的花粉离体培养后得到若干单倍体植株,其中矮生植株占50%。下列有关叙述错误的是(B)A.可用矮生型突变体植株逐代自交的方法来获得能稳定遗传的植株B.获得的单倍体矮生植株长势弱小,所结的种子比野生型水稻的小C.单倍体矮生植株与矮生型突变体植株不能进行基因交流D.获得单倍体矮生植株的过程中,细胞的染色体组数目发生了整倍性的变化解析:根据以上分析已知,该突变体是杂合子,因此用矮生型突变体植株逐代自交的方法来
8、获得能稳定遗传的突变体植株;获得的单倍体矮生植株长势弱小,高度不育,没有种子;单倍体矮生植株不能产生配子,因此与矮生型突变体植株不能进行基因交流;获得单倍体矮生植株的过程中,细胞的染色体组数目发生了整倍性的减少。9.芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是(C)A.形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导B.幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程C.雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XXD.与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组解析:植物组织培养过程中,生长素与细胞分裂素用量的比例适中时,可促进
9、愈伤组织的形成;由花粉培养形成幼苗利用的是植物组织培养技术,这一过程需要经过脱分化和再分化;雄株丁(XY)的亲本为乙、丙,乙、丙都是由花粉培育的单倍体幼苗经染色体加倍形成的,故雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XX、YY;植株乙、丙杂交产生植株丁的过程中发生了减数分裂,故会发生非同源染色体上的非等位基因自由组合的基因重组过程。10.某种野生猕猴桃(2n=58)是一种多年生且富含维生素C的小野果。育种专家以野生猕猴桃的种子(基因型为aa)为实验材料,培育出抗虫无子猕猴桃新品种,育种过程如下图所示,其中表示育种过程或方法。下列分析正确的是(C)A.过程都是用物理因素或化学因素处理猕猴桃的种子或幼苗B
10、.过程依据的遗传学原理相同C.基因型为AAA与AAAB的植株体细胞中染色体数最多为174条D.基因B为控制无子性状的基因,基因型为AAAB的植株高度不育解析:过程是用物理因素或化学因素处理猕猴桃的种子或幼苗,而过程是自交;是自交,其原理是基因重组,为多倍体育种,其原理是染色体变异,两者依据的原理是不同的;野生猕猴桃的体细胞染色体数为58条,为二倍体,则基因型为AAA与AAAB的植株体细胞中都含有三个染色体组,最多含有的染色体数=58232=174(条);基因型为AAAB的植株高度不育是因为其含有三个染色体组,无法形成正常的配子,而基因B为控制抗虫性状的基因。11.普通小麦中有高秆抗病(TTRR
11、)和矮秆易感病(ttrr)两个品种,控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验,下列叙述错误的是(B)A.、三类矮秆抗病植株中,都能产生可育配子B.要缩短育种年限,应选择B组的育种方法,依据的原理是基因重组C.A、B、C三组方法中,C组需要处理大量供试材料D.A组育种方法的原理是基因重组,F2矮秆抗病植株中能稳定遗传的占1/3解析:由图可知,B组的育种方法是单倍体育种,依据的原理是染色体数目变异。12.利用基因型为Aa的二倍体植株培育三倍体幼苗,其途径如图所示,下列叙述正确的是(C)A.过程需用秋水仙素处理,并在有丝分裂后期发挥作用B.过程称为单倍
12、体育种,能明显缩短育种年限C.途径一和途径二的三倍体幼苗基因型不完全相同D.两条途径依据的生物学原理分别是基因重组和染色体变异解析:据图分析,过程为利用秋水仙素处理获得多倍体的过程,秋水仙素作用的时期是有丝分裂前期;过程为花药离体培养,是单倍体育种的过程之一;途径一和途径二的三倍体幼苗基因型不完全相同,前者基因型可能为AAA、AAa、Aaa或aaa,后者的基因型可能为AAa或Aaa;两条途径依据的生物学原理都是染色体变异。二、非选择题13.人白细胞介素是一种重要的免疫活性调节因子。科研人员将人白细胞介素基因导入衣藻细胞的叶绿体基因组中并高效表达,该技术被称为叶绿体基因工程。请回答下列问题:(1
13、)质粒是基因工程中最常用的运载体,质粒作为运载体必须具备的条件是 。基因工程的操作工具中,除了运载体外,还需要。(2)在构建基因表达载体时,应将目的基因插入之间,表达载体上标记基因的作用是 。(3)植物叶肉细胞中能使目的基因表达的细胞器除了叶绿体外还有 。从基因工程与环境安全的角度分析,叶绿体基因工程的优点是 。解析:(1)质粒作为运载体必须具备的条件有:具有一个至多个限制酶切割位点;具有标记基因;能在宿主细胞中稳定复制并保存。基因工程常用的工具有运载体、限制酶和DNA连接酶。(2)目的基因必须插入质粒上的启动子与终止子之间才能表达;基因表达载体上的标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否有目的基因
14、,从而将含目的基因的细胞筛选出来。(3)叶绿体和线粒体中都含有少量的DNA和核糖体,都可以进行基因的表达,因此将目的基因导入两者中都可以表达出相关蛋白质。植物受粉时,叶绿体基因不会随着花粉进入受精卵,因此叶绿体基因工程可防止目的基因通过花粉扩散到环境中。答案:(1)具有一个至多个限制酶切割位点;具有标记基因;能在宿主细胞中稳定复制并保存限制酶和DNA连接酶(2)启动子和终止子鉴别受体细胞中是否有目的基因,从而将含目的基因的细胞筛选出来(3)线粒体可防止目的基因通过花粉扩散到环境中(或可防止基因污染环境)14.近几十年来,科学家们广泛开展动植物育种研究,通过人工创造变异选育新品种,这一过程被人们
15、形象地称为“人工进化”。图甲、乙、丙分别表示棉花、小麦、玉米等植物的人工进化过程,请分析回答:(1)图甲中,棉花纤维颜色和棉酚含量出现新性状,是因为60Co导致相应基因发生了碱基对的 ;60Co处理后棉花产生棕色、低酚等新性状,说明基因突变具有 的特点。(2)棕色棉抗虫能力强,低酚棉产量高。从图甲诱变1代中选择表现型为和的植株作为亲本,利用育种方法可以快速获得抗虫高产棉花新品种。(3)图乙中,真菌抗虫基因能整合到小麦DNA上的基础是二者均 ;与图甲中的诱变育种方法相比,该技术最大的特点是 。(4)图丙中方法A处理后所得植株为倍体;方法B处理可使细胞内染色体数目加倍,其原理是 。解析:(1)棉花
16、纤维颜色和棉酚含量出现新性状属于诱变育种,利用的原理为基因突变,即60Co导致相应基因发生了碱基对的增添、缺失和替换;60Co处理后棉花产生棕色、低酚等新性状,说明基因突变具有不定向性。(2)分析图甲可知,棕色为显性性状,低酚为隐性性状。由于棕色棉抗虫能力强,低酚棉产量高,因此从图甲诱变l代中选择表现型为棕色高酚和白色低酚的植株作为亲本进行杂交,再利用单倍体育种方法可以快速获得抗虫高产棉花新品种。(3)图乙中,能将真菌抗虫基因整合到小麦DNA上的基础是二者均由四种脱氧核苷酸构成,且都具有规则的双螺旋结构。与图甲中的诱变育种方法相比,该技术最大的特点是定向改造生物性状。(4)图丙中,处理方法A表
17、示花药离体培养,花药离体培养后所得植株为单倍体。处理方法B表示秋水仙素处理,抑制了细胞分裂时纺锤体的形成,使细胞内染色体数目加倍。答案:(1)增添、缺失和替换多方向性(或不定向性)(2)棕色高酚白色低酚单倍体(3)由四种脱氧核苷酸构成,且都具有规则的双螺旋结构能定向改造生物性状(4)单抑制了细胞分裂时纺锤体的形成15.某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定,只要基因R存在,块根必为红色,rrYY或rrYy为黄色,rryy为白色;在基因M存在时果实为复果型,mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。(1)请写出以二倍体黄色块根、复果型(rrYyMm)植株为原始材料,用杂交育种的方
18、法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。(2)如果原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株,你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子?为什么?解析:(1)可先让原始材料二倍体黄色块根、复果型(rrYyMm)植株自交,从后代中选出白色块根、单果型二倍体植株,并收获其种子(甲);播种种子甲,长出的幼苗用秋水仙素处理后得到白色块根、单果型四倍体植株,并收获其种子(乙),同时播种甲、乙种子,植株长大后,相互杂交,即可得到白色块根、单果型的三倍体种子。(2)因为要得到白色块根、单果型的三倍体种子,可推知原始材料二倍体红色块根、复果型的植株的基因型必须为RryMm,这样自交后代才会出现白色块根、单果型二倍体植株。但原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株基因型中R可能会纯合,这样自交后代均会表现为红色块根。答案:(1)步骤:二倍体植株(rrYyMm)自交得F1;从F1中选择白色块根、单果型的二倍体植株,并收获其种子(甲);播种种子甲,长出的幼苗用秋水仙素处理得白色块根、单果型四倍体植株并收获种子(乙);播种甲、乙两种种子,植株长大后杂交,得到白色块根、单果型三倍体植株。(2)不一定,因为表现型为红色块根、复果型的二倍体植株有多种基因型,但只有基因型为RrYyMm或RryyMm的植株自交后代才能出现基因型rryymm的二倍体植株,进而获得白色块根、单果型的三倍体种子。