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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基上生長,其突變體M和N均不能在基本培養基上生長,但M可在添加了氨基酸甲的基本培養基上生長,N可在添加了氨基酸乙的基本培養基上生長。將M和N在同時添加氨基酸甲和乙的基本培養基中混合培養一段時間后,再將菌體接種在基本培養基平板上,發現長出了大腸桿菌(X)的菌落。據此判斷,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都是由于基因發生突變而得來的C.突變體M的RNA與突變體N混合培養能得到X

D.突變體M和N在混合培養期間發生了DNA轉移

【解析】選C。本題考查基因突變、DNA是遺傳物質的實驗探究。突變體M不能在基本培養基上生長,但可在添加了氨基酸甲的基本培養基上生長,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,致使兩者間發生了細菌轉化現象,而細菌轉化現象則是由于細菌間DNA的轉移(本質是基因重組)實現的,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節劑進行誘導

B.幼苗乙和丙的形成均經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生了基因重組

【解析】選C。本題考查植物組織培養的過程、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獲得的,愈傷組織的形成需要在培養基中添加生長素和細胞分裂素或相應的植物生長調節劑獲得,A項正確。幼苗乙和丙是將花粉經過脫分化、再分化的植物組織培養過程獲得的,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;植株乙和丙產生配子并雜交的過程中發生了基因重組,D項正確。

【知識總結】(1)植物組織培養獲得愈傷組織的過程屬于脫分化,愈傷組織發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節劑。

(3)基因重組是減數分裂形成配子時,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生交換。

3.(2018·江蘇高考·T8)花藥離體培養是重要的育種手段。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上

【解析】選C。在植物組織培養過程中,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出的愈傷組織進行處理,使分裂的細胞中染色體數加倍,可獲得純合的二倍體,C項正確;基質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.經紫外線照射后,獲得紅色素產量更高的紅酵母

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誘導產生更多雌花,提高產量

D.香煙中的苯并芘使抑癌基因中的堿基發生替換,增加患癌風險

【解析】選C。紅酵母的紅色素產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。據圖回答:

(1)可用____________對圖中發芽的種子進行處理。

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

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

幼苗

計數項目

細胞周期

間期

前期

中期

后期

末期

甲株

細胞數

細胞染色體數

x1

/

x2

/

x3

y

x4

2y

x5

/

乙株

細胞染色體數

/

/

2y

4y

/

可以利用表中數值__________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加倍的細胞周期及下一個細胞周期的染色體數變化曲線。

【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目是相關的,故比較間期的細胞數目x1和分裂期中細胞數目之和(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安全。與使用農藥相比,抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和經濟的措施。

(1)水稻對Mp表現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)現有甲(R1R1r2r2r3r3)、乙(r1r1R2R2r3r3)、丙(r1r1r2r2R3R3)三個水稻抗病品種。抗病(R)對感病(r)為顯性,三對抗病基因位于不同染色體上。根據基因的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)研究發現,水稻的抗病表現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現變異。推測甲品種抗病性喪失的原因是__________________。

(5)水稻種植區的Mp是由不同基因型組成的群體。大面積連續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,無法在生產中繼續使用。

(6)根據本題所述水稻與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生性狀分離,若發生性狀分離則為雜合子,不發生性狀分離則為純合子。

(2)①根據電泳結果發現,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表現為感病,r1r1R2R2R3R3表現為抗病。

(4)水稻的基因未發生變異,則說明是Mp的基因發生了變異,即A1發生基因突變導致了基因(型)頻率發生改變,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,無法在生產中繼續使用。

(6)根據水稻和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