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知識點9

生物的變異及育種

1.(2018·全國卷Ⅰ·T6)某大腸桿菌能在基本培養(yǎng)基上生長,其突變體M和N均不能在基本培養(yǎng)基上生長,但M可在添加了氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上生長,N可在添加了氨基酸乙的基本培養(yǎng)基上生長。將M和N在同時添加氨基酸甲和乙的基本培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)一段時間后,再將菌體接種在基本培養(yǎng)基平板上,發(fā)現(xiàn)長出了大腸桿菌(X)的菌落。據(jù)此判斷,下列說法不合理的是

()

A.突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性喪失

B.突變體M和N都是由于基因發(fā)生突變而得來的C.突變體M的RNA與突變體N混合培養(yǎng)能得到X

D.突變體M和N在混合培養(yǎng)期間發(fā)生了DNA轉(zhuǎn)移

【解析】選C。本題考查基因突變、DNA是遺傳物質(zhì)的實驗探究。突變體M不能在基本培養(yǎng)基上生長,但可在添加了氨基酸甲的基本培養(yǎng)基上生長,因此突變體M催化合成氨基酸甲所需酶的活性喪失,A項合理;大腸桿菌沒有染色體,可遺傳的變異只有基因突變,B項合理;M和N的混合培養(yǎng),致使兩者間發(fā)生了細菌轉(zhuǎn)化現(xiàn)象,而細菌轉(zhuǎn)化現(xiàn)象則是由于細菌間DNA的轉(zhuǎn)移(本質(zhì)是基因重組)實現(xiàn)的,故C項不合理、D項合理。

2.(2018·天津高考·T2)蘆筍是雌雄異株植物,雄株性染色體為XY,雌株為XX;其幼莖可食用,雄株產(chǎn)量高。以下為兩種培育雄株的技術路線。有關敘述錯誤的是

()

A.形成愈傷組織可通過添加植物生長調(diào)節(jié)劑進行誘導

B.幼苗乙和丙的形成均經(jīng)過脫分化和再分化過程

C.雄株丁的親本的性染色體組成分別為XY、XX

D.與雄株甲不同,雄株丁培育過程中發(fā)生了基因重組

【解析】選C。本題考查植物組織培養(yǎng)的過程、原理及變異的相關知識。雄株甲是將頂芽通過植物組織培養(yǎng)獲得的,愈傷組織的形成需要在培養(yǎng)基中添加生長素和細胞分裂素或相應的植物生長調(diào)節(jié)劑獲得,A項正確。幼苗乙和丙是將花粉經(jīng)過脫分化、再分化的植物組織培養(yǎng)過程獲得的,故幼苗乙和丙只有性染色體中的一條,即X或Y;染色體數(shù)目加倍后,植株乙和丙的染色體組成為XX、YY(或YY、XX),B項正確、C項錯誤;植株乙和丙產(chǎn)生配子并雜交的過程中發(fā)生了基因重組,D項正確。

【知識總結】(1)植物組織培養(yǎng)獲得愈傷組織的過程屬于脫分化,愈傷組織發(fā)育成幼苗的過程屬于再分化。

(2)脫分化、再分化過程中需要一定比例的細胞分裂素和生長素,或相應功能的植物生長調(diào)節(jié)劑。

(3)基因重組是減數(shù)分裂形成配子時,非同源染色體上的非等位基因的自由組合,或在減數(shù)分裂形成四分體時期,同源染色體上的等位基因隨非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換。

3.(2018·江蘇高考·T8)花藥離體培養(yǎng)是重要的育種手段。如圖是某二倍體植物花藥育種過程的示意圖,下列敘述正確的是

()

A.為了防止微生物污染,過程①所用的花藥需在70%

乙醇中浸泡

min

B.過程②的培養(yǎng)基中需添加較高濃度的細胞分裂素以利于根的分化

C.過程③逐步分化的植株中可篩選獲得純合的二倍體

D.過程④應將煉苗后的植株移栽到含有蔗糖和多種植物激素的基質(zhì)上

【解析】選C。在植物組織培養(yǎng)過程中,對外植體可用

70%

乙醇進行擦拭消毒,而不能浸泡30

min,否則細胞會死亡,A項錯誤;脫分化過程中培養(yǎng)基中應加入比例適中的生長素和細胞分裂素以達到脫分化的效果,而非加入高濃度的細胞分裂素,B項錯誤;由于用秋水仙素對由花藥培養(yǎng)出的愈傷組織進行處理,使分裂的細胞中染色體數(shù)加倍,可獲得純合的二倍體,C項正確;基質(zhì)中不含蔗糖和多種植物激素,D項錯誤。

4.(2018·江蘇高考·T15)下列過程不涉及基因突變的是

()

A.經(jīng)紫外線照射后,獲得紅色素產(chǎn)量更高的紅酵母

B.運用CRISPR/Cas9技術替換某個基因中的特定堿基

C.黃瓜開花階段用2,4-D誘導產(chǎn)生更多雌花,提高產(chǎn)量

D.香煙中的苯并芘使抑癌基因中的堿基發(fā)生替換,增加患癌風險

【解析】選C。紅酵母的紅色素產(chǎn)量更高應是紫外線誘導其基因突變的結果;基因中堿基對被替換屬于基因突變;香煙中的苯并芘使抑癌基因中的堿基發(fā)生替換也屬于基因突變;而黃瓜在開花階段用生長素類似物(2,4-D)處理,誘導產(chǎn)生更多的雌花,不能誘導其基因突變,C項正確。

5.(2018·天津高考·T9)為獲得玉米多倍體植株,采用以下技術路線。據(jù)圖回答:

(1)可用____________對圖中發(fā)芽的種子進行處理。

(2)篩選鑒定多倍體時,剪去幼苗根尖固定后,經(jīng)過解離、漂洗、染色、制片,觀察

________區(qū)的細胞。若裝片中的細胞均多層重疊,原因是____________________。統(tǒng)計細胞周期各時期的細胞數(shù)和細胞染色體數(shù)。下表分別為幼苗Ⅰ中的甲株和幼苗Ⅱ中的乙株的統(tǒng)計結果。

幼苗

計數(shù)項目

細胞周期

間期

前期

中期

后期

末期

甲株

細胞數(shù)

細胞染色體數(shù)

x1

/

x2

/

x3

y

x4

2y

x5

/

乙株

細胞染色體數(shù)

/

/

2y

4y

/

可以利用表中數(shù)值__________和______________,比較甲株細胞周期中的間期與分裂期的時間長短。

(3)依表結果,繪出形成乙株的過程中,誘導處理使染色體數(shù)加倍的細胞周期及下一個細胞周期的染色體數(shù)變化曲線。

【解析】本題考查多倍體的誘導、植物根尖裝片的制作和觀察、細胞分裂周期中染色體數(shù)目的變化等知識。

(1)由圖可知,幼苗Ⅱ是進行了多倍體誘導處理,可采用的手段是秋水仙素處理或低溫誘導。

(2)低溫或秋水仙素處理的原理是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成,容易誘導成功的部位是分生區(qū)細胞;若細胞多層重疊沒有分散開來,原因可能是解離不充分或壓片不充分;細胞周期中分裂時期的長短與該時期的細胞數(shù)目是相關的,故比較間期的細胞數(shù)目x1和分裂期中細胞數(shù)目之和(x2+x3+x4+x5)即可。

(3)若誘導染色體加倍成功,后期開始時染色體數(shù)目加倍(2y),但由于無紡錘體,故加倍的染色體不能移向兩極,不能平均分配到2個子細胞中,但是下一個細胞周期正常,即仍然后期開始加倍,末期形成子細胞時染色體數(shù)減半,如答案圖所示。

答案:(1)秋水仙素(或低溫)(2)分生　解離不充分或壓片不充分　x1　x2+x3+x4+x5

(3)

6.(2018·北京高考·T30)水稻是我國最重要的糧食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌(Mp)侵染水稻引起的病害,嚴重危害我國糧食生產(chǎn)安全。與使用農(nóng)藥相比,抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和經(jīng)濟的措施。

(1)水稻對Mp表現(xiàn)出的抗病與感病為一對相對__________,為判斷某抗病水稻是否為純合子,可通過觀察自交子代__________來確定。

(2)現(xiàn)有甲(R1R1r2r2r3r3)、乙(r1r1R2R2r3r3)、丙(r1r1r2r2R3R3)三個水稻抗病品種?？共?R)對感病(r)為顯性,三對抗病基因位于不同染色體上。根據(jù)基因的DNA序列設計特異性引物,用PCR方法可將樣本中的R1、r1、R2、r2、R3、r3區(qū)分開。這種方法可用于抗病品種選育中基因型的鑒定。

①甲品種與感病品種雜交后,對F2不同植株的R1、r1進行PCR擴增。已知R1比r1片段短。從擴增結果(如圖)推測可抗病的植株有__________。

②為了在較短時間內(nèi)將甲、乙、丙三個品種中的抗病基因整合,選育新的純合抗病植株,下列育種步驟的正確排序是______。

a.甲×乙,得到F1

b.用PCR方法選出R1R1R2R2R3R3植株

c.R1r1R2r2r3r3植株×丙,得到不同基因型的子代

d.用PCR方法選出R1r1R2r2R3r3植株,然后自交得到不同基因型的子代

(3)研究發(fā)現(xiàn),水稻的抗病表現(xiàn)不僅需要自身抗病基因(R1、R2、R3等)編碼的蛋白,也需要Mp基因(A1、A2、A3等)編碼的蛋白。只有R蛋白與相應的A蛋白結合,抗病反應才能被激活。若基因型為R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻,被基因型為a1a1A2A2a3a3的Mp侵染,推測這兩種水稻的抗病性表現(xiàn)依次為__________。

(4)研究人員每年用Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接種水稻品種甲(R1R1r2r2r3r3),幾年后甲品種喪失了抗病性,檢測水稻的基因未發(fā)現(xiàn)變異。推測甲品種抗病性喪失的原因是__________________。

(5)水稻種植區(qū)的Mp是由不同基因型組成的群體。大面積連續(xù)種植某個含單一抗病基因的水稻品種,將會引起Mp種群__________,使該品種抗病性逐漸減弱直至喪失,無法在生產(chǎn)中繼續(xù)使用。

(6)根據(jù)本題所述水稻與Mp的關系,為避免水稻品種抗病性喪失過快,請從種植和育種兩個方面給出建議

____________________________________________。

【解析】(1)抗病與感病為一對相對性狀,判斷某抗病水稻是否為純合子的方法是觀察其自交子代是否發(fā)生性狀分離,若發(fā)生性狀分離則為雜合子,不發(fā)生性狀分離則為純合子。

(2)①根據(jù)電泳結果發(fā)現(xiàn),植株1和植株3含有較短的片段,說明含有R1基因。②為了在較短時間內(nèi)獲得甲、乙、丙三個品種中的抗病基因整合,應先將某兩個品種進行雜交,獲得子一代,再與另外一種進行雜交,將R1、R2、R3的抗性基因先集中到一個植株中,因為雜交的后代中不知道哪一株含有R1、R2、R3抗性基因,所以先利用PCR方法選出R1r1R2r2R3r3的植株,然后自交,再用PCR方法選出純合子。

(3)根據(jù)題意可知,因為基因型為a1a1A2A2a3a3的Mp只能激活含有R2的植株,不能激活含r2r2的植株,所以R1R1r2r2R3R3表現(xiàn)為感病,r1r1R2R2R3R3表現(xiàn)為抗病。

(4)水稻的基因未發(fā)生變異,則說明是Mp的基因發(fā)生了變異,即A1發(fā)生基因突變導致了基因(型)頻率發(fā)生改變,不能激活R1基因,使甲品種抗病性喪失。

(5)Mp種群中編碼激活上述水稻R抗病基因的A基因頻率降低,使得R抗性基因不能激活,使水稻失去了抗性,無法在生產(chǎn)中繼續(xù)使用。

(6)根據(jù)水稻和Mp的關系,為避免水稻品種抗病性喪失過快,在種植方面可以考慮，輪種不同抗病品種的水稻,從育種方面考慮，將多個不同抗病基因通過雜交整合到一個品種中，可以避免水稻品種抗病性喪失過快。

答案:(1)性狀　是否發(fā)生性狀分離(2)①植株1、3

②a、c、d、b(3)感病、抗病(4)Mp的A1基因發(fā)生了突變

(5)(A類)基因(型)頻率改變(6)①種植:輪種不同的抗病品種水稻。②育種:將多個不同抗病基因通過雜交整合到一個品種中，如R1R1R2R2R3R3