第6章   从杂交育种到基因工程

第6章   从杂交育种到基因工程 1、（江苏卷·23）下列关于育种的叙述中，错误的是（    ） A．用物理因素诱变处理可提高突变率     B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因 C．三倍体植物不能由受精卵发育而来     D．诱变获得的突变体多数表现出优良性状 答案:BCD 解析：物理因素可以提高基因的突变率在；杂交育种的原理是基因重组，并没有形成新的基因；三倍体是指由受精卵发育而来，体细胞中含有三个染色体组的个体，如三倍体无籽西瓜；诱变育种的原理是基因突变，而基因突变是不定向的。 2、（广东卷·8）改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是（   ） A．诱变育种        B．单倍体育种            C．基因工程育种        D．杂交育种 答案：B 解析：本题考查育种的几个基本方法的特点。正确把握“缺乏某种抗病性的水稻”及其原因是解答本题的关键。可通过诱变育种或基因工程育种的方法使水稻获得抗性基因，可通过杂交育种培育抗病性水稻。单倍体育种过程，只是让单倍体原有的染色体及其上面的基因加倍，无抗病基因并不能产生相应的变异。 3、（全国一·4） 已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果该线性DNA分子上有3个酶切位点都被该酶切断，则会产生四个不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切割后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（   ） A．3    B.4    C.9    D.12 答案：C 解析：考查了限制性内切酶切割DNA片段的有关知识。这道题目可以转化为单纯的数字计算题。每个DNA分子上至少有1个酶位点被该酶切断，可以切得的种类有：a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、bcd九种。 4、（天津卷·4）为获得纯和高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法： 图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是（   ） A、过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高 B、过程②可以任取一植株的适宜花药作培养材料 C、过程③包括脱分化和再分化两个过程      D、图中筛选过程不改变抗病基因频率 答案：D 解析：考查生物育种的有关知识。从图中可以看出为获得纯合高蔓抗病番茄植株，一共采取了三种育种手段：杂交育种、单倍体育种和基因工程育种。过程①是多次自交和筛选，使得纯合高蔓抗病植株的比例提高；过程②是花药离体培养，采用任一株F1的花药均可；③是植物组织培养获得植株的过程，包括脱分化和再分化两个阶段。筛选纯和高蔓抗病支柱的过程实质就是定向改变基因频率的过程，即使得高蔓抗病基因的频率升高。 5、（重庆卷·31）（21分）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： （l）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： 亲本子代 黑蚁黄茧 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． 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） ②8/9 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条常染色体核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BBdd、bbdd(或BBdd×bbdd)。 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。它们自由交配随即组合：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。或得出淡赤蚁出现的概率，也可得黑蚁白茧的概率。 6、（08天津卷·30Ⅰ）（10分）下图为人β-珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图，①～⑦表示基因的不同功能区。 据图回答： ⑴上述分子杂交的原理是；细胞中β-珠蛋白基因编码区不能翻译的序列是（填写图中序号）。 ⑵细胞中β-珠蛋白基因开始转录时，能识别和结合①中调控序列的酶是。 ⑶若一个卵原细胞的一条染色体上，β-珠蛋白基因编码区中一个A替换成T，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是。 ⑷上述突变基因的两个携带者婚配，其后代中含该突变基因的概率是。 答案：⑴碱基互补配对原则、③和⑤；⑵RNA聚合酶；⑶1/4；⑷3/4 解析：本题考查了真核生物的基因结构。真核生物的基因结构是由编码区和非编码区构成的，编码区又由外显子和内含子构成，其中内含子不能指导蛋白质的合成，通过转录产生的ｍＲＮＡ仅外显子对应的部分进入细胞质指导蛋白质的合成。人β-珠蛋白基因与其ｍＲＮＡ杂交（通过碱基互补配对：Ａ－Ｕ、Ｔ－Ａ、Ｇ－Ｃ、Ｃ－Ｇ）的示意图中，未配对部分是内含子的碱基序列，即③和⑤。非编码区上游有ＲＮＡ聚合酶结合位点，是ＲＮＡ聚合酶结合的部位。若一个卵原细胞的一条染色体上，β-珠蛋白基因的编码区中一个Ａ替换成Ｔ，复制的概染色体进入次级卵母细胞的概率是１／２，该染色体中含突变基因的ＤＮＡ分子的比例为１／２，所以突变基因进入卵细胞的概率是１／２，总概率是１／２×１／２＝１／４。由基因的分离定律可知，上述突变基因的两个携带者婚配，其后代中不含该突变基因的概率是１／２×１／２＝１／４，含该突变基因的概率是１－１／４＝３／４。 7、（全国二·31）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？ 答案：（1）用到的是多倍体育种+杂交育种的方式    （2）不一定，如果亲本有RR基因型或MM基因型则不能培育出白色块根、单果型的三倍体种子 解析：考查了遗传育种的有关知识。由题中信息可知只要有Ｒ存在块根就表现为红色，即基因型为Ｒ　　　　　均为红色；有Ｙ存在而无Ｒ则表现为黄色，即基因型为ｒｒＹ　均为黄色；既无Ｙ也无Ｒ存在表现为白色，即ｒｒｙｙ为白色。单果型（ｍ）相对复国型（Ｍ）为隐性。要获得白色块根、单果型的三倍体种子（ｒｒｒｙｙｙｍｍｍ），选用二倍体黄色块根、复果型（ｒｒＹｙＭｍ）为原始材料，用杂交育种的方法得到目标种子，其流程是：先获得二倍体的白色块根、单果型种子，再获得四倍体的白色块根、单果型种子，将二者进行杂交即可获得目标种子。 二倍体红色块根、复果型的植株基因型有：ＲＲＹＹＭＭ、ＲｒＹＹＭＭ、ＲＲＹｙＭＭ、ＲＲＹｙＭｍ．．．．．．多种基因型，所以并不是所有的该种类型的植株都能通过自交得到白色块根、单果型三倍体种子，只有基因型为ＲｒＹｙＭｍ或ＲｒｙｙＭｍ的植株自交后代才能表现出基因型为ｒｒｙｙｍｍ的红色块根、复果型二倍体植株。再将所获得的二倍体植株用秋水仙素处理获得四倍体的植株，然后再与二倍体的植株杂交才可获得所需种子。　 8、（北京卷·29）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，所依据的理论基础的植物细胞具有。 （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。 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 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。组织答案是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，不能进行杂交，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。将受精后的白菜雌蕊培养成的“白菜－甘蓝”，其染色体数目为１０＋９即１９，细胞内不存在同源染色体、减数分裂时染色体不会联会、不能产生正常的生殖细胞，故不可育。若诱导使其染色体数目变异。 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（碱性燃料）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。