第6章 从杂交育种到基因工程
第1节 杂交育种与诱变育种
第2节 基因工程及其应用
一、单项选择题
1.从自然界分离的菌种产量一般都比较低，要想获得生产用的菌种，下列哪种方法是不可取的（ ）
A．杂交育种 B．细胞工程
C．基因工程 D．诱变育种
2.下图示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，有关说法错误的是（ ）
A．经过Ⅲ培育形成④常用的方法是花药离体培养
B．过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理④的幼苗
C．由品种①直接形成⑤的过程必须经过基因突变
D．由品种①和②培育品种⑥的最快途径是Ⅰ→Ⅴ
3.与杂交育种相比，尽管人工诱变育种具有很大的盲目性，但是该育种方法的独特之处是（ ）[来源:学+科+网Z+X+X+K]
A.可以将不同品种的优良性状集中在一个品种上
B.可在较短时间内获得纯种
C.改变基因结构，创造出前所未有的性状类型
D.能够明显缩短育种年限
4.下图甲、乙表示水稻两个品种，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，则下列叙述错误的是（ ）
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
5.下列关于作物育种的叙述，正确的是（ ）
A.把两个小麦优良性状结合在一起常采用植物体细胞杂交技术
B.改良缺乏某种抗病性的水稻品种常采用单倍体育种
C.无子西瓜的培育利用了多倍体育种的原理
D.袁隆平培育的高产、抗逆性强的杂交水稻是基因突变的结果
6．下列关于生物工程技术的应用，错误的是（ ）
A．利用植物组织培养技术获得无病毒植株
B．利用DNA分子杂交技术，检测病毒的种类
C．用转基因技术抑制抗原决定基因的表达，获得没有免疫排斥反应的供体器官
D．利用单倍体育种技术提高甘蔗的产量
二、双项选择题
7.某种雌雄异株的植物体细胞中有20对同源染色体，若将其花药离体培养，把获得的幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况可能是（ ）
A．38+YY B．38+XX
C．18+XX D．18+YY
8.假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育优良品种AAbb，可采用的方法如下图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方法称为杂交育种
B．⑥过程需要用秋水仙素处理，利用染色体变异的原理
C．可以定向改造生物性状的方法是④，能使玉米产生新的基因(抗虫基因)，遗传原理是基因突变
D．若经过②过程产生的基因型为Aabb的类型再经过③过程，则子代中AAbb与aabb的数量比是2∶1
三、非选择题
9.科学家在水稻中发现了GIF1基因，该基因的表达产物能催化淀粉的生成，当该基因出现突变时，水稻则无法长出正常籽粒。
（1）上述资料表明，基因可通过 ，进而控制生物性状。
（2）水稻的早熟（D）对晚熟（d）为显性，抗病（R）对易感病（r）为显性，两对相对性状独立遗传。现将早熟易感病和晚熟抗病两个纯种植株杂交，得到F1。F1自交，获得F2植株1616株，理论上早熟抗病植株有 株，其中杂合子占 。
（3）要想在较短时间内培育出早熟抗病的新品种，最佳的育种方法是 。
10.白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜-甘蓝”杂种幼苗。
请回答问题：
（1）白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在 隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过 的方式产生后代。雌蕊离体培养获得“白菜-甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有 。
（2）为观察“白菜-甘蓝”染色体的数目和形态，通常取幼苗的 做临时装片，用 染料染色。观察、计数染色体的最佳时期是 。
（3）二倍体“白菜-甘蓝”的染色体数为 。这种植株通常不育。原因是减数分裂过程中 。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜-甘蓝”，这种变异属于 。
11.野生香蕉是二倍体，通常有大量的硬子，无法食用。无子香焦栽培品种多为三倍体，容易受到病毒、真菌等感染。有一种真菌感染引起的香蕉叶斑病正在全球蔓延，严重影响香蕉的生产。为此，蕉农通过喷洒大量化学药剂来防治叶斑病，但这对环境造成了极大的污染。目前科学家正在努力寻找能抵抗这种真菌的野生香蕉，以便培育出新的香蕉品种。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)野生香蕉变异成无子香蕉栽培品种，这种变异类型属于 。
(2)一段时间后，蕉农发现再喷洒同等剂量的化学药剂不能有效地阻止真菌进一步传播，试分析原因： 。
(3)若科学家找到了携带该真菌抗性基因的野生香蕉，如何通过多倍体育种的方法培育出抗该真菌的无子香蕉?(写出简要思路) 。
(4)香蕉表面发黑是因为表皮细胞内的酚胺类物质逸出液泡，这些物质与细胞质基质的多酚氧化酶(最适催化温度为30 ℃)相遇而被氧化成棕黑色所造成的。实验表明香蕉皮在4 ℃时比在常温时发黑得更快。请分析回答：[来源:学,科,网]
①温度从常温降至4 ℃，香蕉细胞内的多酚氧化酶活性会有何变化? 。 。
②请分析香蕉皮在4 ℃时比在常温时更快发黑的原因：
。
(5)除培育抗病新品种或喷洒化学药剂防治香蕉叶斑病外，你认为还可通过什么途径来防治香蕉叶斑病?
。
12. 2007年我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制，将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上。请回答以下有关家蚕遗传变异的问题：
（1）在家蚕的基因工程实验中，分离基因的做法包括用 对DNA进行切割，然后将DNA片段与 结合成重组DNA，再将重组DNA转入大肠杆菌进行扩增等。
(2）家蚕的体细胞共有56条染色体，对家蚕基因组进行分析（参照人类基因组计划要求），应测定家蚕 条双链DNA分子的核苷酸序列。
(3）决定家蚕丝心蛋白H链的基因编码区有16000个碱基对，其中有1000个碱基对的序列不编码蛋白质，该序列叫 ；剩下的序列最多能编码 个氨基酸（不考虑终止密码子），该序列叫 。
(4）为了提高蚕丝的产量和品质，可以通过家蚕遗传物质改变引起变异和进一步的选育来完成，这些变异的来源有： 。
（5）在家蚕遗传中，黑色（B)与淡赤色（b）是有关蚁蚕（刚孵化的蚕）体色的相对性状，黄茧(D）与白茧（d）是有关茧色的相对性状，假设这两对性状自由组合，杂交后得到的子代数量比如下表：
子代
亲本
黑蚁[来源:学科网ZXXK]
黄茧
黑蚁
白茧
淡赤蚁
黄茧
淡赤蚁
白茧
组合一
9
3
3
1
组合二
0
1
0
1
组合三
3
0
1
0
①请写出各组合中亲本可能的基因型：
组合一： 。
组合二： 。
组合三： 。
②让组合一杂交子代中的黑蚁白茧类型自由交配，其后代中黑蚁白茧的概率是 。
参考答案
1.解析：一般来说，用于生产的菌种都是不进行有性生殖的（例如细菌、放线菌；只有真菌类可以有性生殖，但形式多样难以进行，通常也是利用其无性生殖）。所以不能通过杂交育种获得所需菌种。而后面三种方法都可以改变其基因，因此后三种都可以。
答案：A
2.解析：Ⅰ杂交，Ⅱ基因突变，Ⅲ花药离体培养，Ⅳ自交，Ⅴ自交，Ⅵ利用水仙素诱导染色体加倍。Ⅰ→Ⅴ培育周期最长。
答案：D
3.解析：基因突变能产生新的基因，创造出前所未有的性状类型。
答案：C
4.解析：①是杂交，其过程没有发生变异。
答案：B
5.解析：把两个小麦优良性状结合在一起常采用植物杂交技术；改良缺乏某种抗病性的水稻品种，采用诱变育种、基因工程育种、杂交育种，单倍体育种由于缺少抗性基因而不适宜采用；袁隆平培育的高产、抗逆性强的杂交水稻是杂交育种的结果。
答案：C
6.解析：提高甘蔗的产量应该进行多倍体育种。
答案：D[来源:学+科+网Z+X+X+K]
7.解析：花粉的染色体组成是19+X或19+Y，把获得的单倍体幼苗用秋水仙素处理，所得植株的染色体组成状况可能是38+XX或38+YY。
答案：AB
8.解析：可以定向改造生物性状的方法是④，能使玉米产生新的基因(抗虫基因)，遗传原理是基因重组。若经过②过程产生的基因型为Aabb的类型再经过③过程，则子代中AAbb与aabb的数量比是1∶1。
答案：AB
9.（1）控制酶的合成来控制代谢过程（2）909 8/9（808）
（3）单倍体育种（先进行杂交育种，再进行单倍体育种）
10.解析：本题综合性强。涉及的知识点多而简单，包括生殖隔离、植物组织培养、细胞的全能性、细胞的有丝分裂、减数分裂、染色体变异及多倍体育种等知识。组织答案时要以课本基础知识为依据，紧扣生物学的基本术语或课本中的结论性语句等。相关知识如下：
白菜与甘蓝是两个物种，两物种之间一定存在生殖隔离，在此条件下，它们不能通过杂交的方式产生后代，植物离体细胞或组织培养获得新个体，其理论基础是植物细胞的全能性。二倍体“白菜-甘蓝”的染色体数=白菜配子中染色体数+甘蓝配子中染色体数=1/2×20+1/2×18=19条。由于减数分裂过程中没有同源染色体配对的现象，形成可育配子的几率极低。为使其可育，可通过人工诱导使染色体数目加倍，其变异类型为染色体变异。
在植物有丝分裂实验中常采用植物的分生组织，如根的分生区、芽的顶端分生组织等做实验材料，常用龙胆紫或醋酸洋红（碱性染料）来使染色体着色，有利于观察。在有丝分裂中期，染色体的着丝点在赤道板上排列整齐，染色体形态、数目清晰可见，是观察染色体的最佳时期。
答案：（1）生殖 杂交（有性生殖） 全能性
（2）根尖（茎尖） 醋酸洋红（龙胆紫、碱性） 有丝分裂中期
（3）19 没有同源染色体配对现象 染色体变异
11.(1)染色体数目变异
(2)由于化学药剂的选择作用，具有抗药性的真菌增多，农药杀灭真菌的效果会降低
(3)用秋水仙素处理具抗性的二倍体野生香蕉的幼苗，获得四倍体香蕉；用四倍体香蕉作为母本与二倍体野生香蕉杂交，获得三倍体香蕉，然后从中选育出抗病的品种
(4)①多酚氧化酶活性降低
②4 ℃时香蕉细胞内的液泡膜透性增加，酚胺类物质容易溢出液泡，且在此温度下多酚氧化酶仍然起催化作用
(5)引入该真菌的天敌进行生物防治
12.解析：考查了基因工程、遗传变异的相关内容。通过基因工程获得目的基因的途径有：鸟枪法、反转录法和人工合成法。最简单的方式是用限制酶对DNA进行切割获得目的基因。将获得的DNA片段与载体结合，得到重组DNA后，再导入受体细胞。家蚕是ZW性别决定，含有Z、W两条性染色体，所以在对家蚕基因组进行分析时应分析27条常染色体和2条性染色体（Z、W染色体）。家蚕的基因分为编码区和非编码区，编码区又有内含子和外显子之分，其中外显子能编码氨基酸，由此可知丝心蛋白H链的基因编码区有16000个碱基对，其中有1000个碱基对的序列不编码蛋白质，能编码氨基酸的个数为（16000-1000）/3=5000个。对家蚕而言，可遗传的变异来源有三个：基因突变、基因重组和染色体变异。
组合一：根据后代性状比为黑蚁∶淡赤蚁=3∶1,黄茧∶白茧=3∶1,说明了双亲控制两对相对性状的基因组合均为杂合体，即双亲组合基因型为BbDd(或BbDd×BbDd)。
组合二：根据后代性状比为黑蚁∶淡赤蚁=1∶1，后代只有白茧一种性状，说明了双亲控制体色基因组合是Bb、bb，而茧色只有一种基因组合：dd,即双亲组合基因型为BBdd、bbdd(或BBdd×bbdd)。[来源:Z&xx&k.Com]
组合三：根据后代性状比为黑蚁∶淡赤蚁=3∶1，说明了双亲控制体色基因组合均是Bb，而茧色全为黄色说明了双亲之一必为纯合体：DD，由此可推知双亲的基因组合为BbDD、BbDd、Bbdd(或BbDD×BbDD、BbDd×BbDD、BbDD×Bbdd)。
组合一中黑蚁白茧的基因型为BBdd和Bbdd,其中前者占1/3，后者占2/3。它们自由交配随机组合：BBdd×BBdd、２（BBdd×Bbdd）、Bbdd×Bbdd，将这三种组合产生黑蚁白茧的概率相加即可。
答案：（1）限制酶（或限制性内切酶） 运载体（或质粒）
（2）29
（3） 内含子 5000 外显子
（4）基因突变、基因重组、染色体变异
（5）①组合一：BbDd（或BbDd×BbDd）
组合二：Bbdd、bbdd（或Bbdd×bbdd）
组合三：BbDD、BbDd、Bbdd（或BbDD×BbDD、BbDd×BbDD、BbDD×Bbdd）
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