课时作业 从杂交育种到基因工程
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题5分，共60分)
1．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
解析：本题提供的材料为“缺乏某种抗病性”的水稻品种，故用单倍体育种无法达到改良此性状的目的，因为单倍体育种只是让单倍体原有的染色体及其上面的基因加倍；诱变育种可以产生新基因；基因工程育种可以将抗病基因(即目的基因)导入这种植物，使其获得抗病性；也可让该植物与有抗病性的品种杂交，使后代获得抗病性。
答案：B
2．下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是( )
A．需要限制酶和DNA连接酶
B．必须在细胞内进行
C．抗生素抗性基因可作为标记基因
D．启动子位于目的基因的首端
解析：基因表达载体是目的基因与载体结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶将相同的末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基因(鉴别受体细胞中是否含有目的基因，如抗生素抗性基因)。
答案：B
3．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是( )
A．其化学本质都是蛋白质
B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C．它们不能被反复使用
D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
解析：限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个脱氧核苷酸间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。
答案：A
4．下列有关育种的说法中，正确的是( )
A．杂交育种所依据的主要遗传学原理是基因突变
8
B．生产上通常采用多倍体育种的方法来获得无子番茄
C．诱变育种可以快速获得具有新基因的纯合子
D．植物体细胞杂交育种可以克服远缘杂交不亲和的障碍
解析：杂交育种依据的遗传学原理是基因重组，故A错误；生产上主要利用一定浓度的生长素或生长素类似物来获得无子番茄，故B错误；诱变育种的原理是基因突变，即使得到具有新基因的个体，其基因纯合的可能性也很低，所以诱变育种不能快速获得具有新基因的纯合子，故C错误。
答案：D
5．生物世界广泛存在着变异，人们研究并利用变异可以培育高产、优质的作物新品种。下列能产生新基因的育种方式是( )
A．“杂交水稻之父”袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级水稻
B．用X射线进行大豆人工诱变育种，从诱变后代中选出抗病性强的优良品种
C．通过杂交和人工染色体加倍技术，成功培育出抗逆能力强的八倍体小黑麦
D．通过单倍体育种技术，由高秆抗病玉米培育出矮秆抗病玉米
解析：基因突变能产生新基因，基因重组和染色体变异均不能产生新基因。通过杂交技术培育高产的超级水稻利用的原理是基因重组，八倍体小黑麦的培育采用的是多倍体育种，多倍体育种、单倍体育种利用的原理是染色体数目变异。
答案：B
6．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( )
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和运载体
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达
解析：重组DNA技术所用的工具有三种，其中工具酶是限制酶和DNA连接酶，运载体不是工具酶；限制酶具有专一性，每种限制酶只能识别特定的核苷酸序列；目的基因进入受体细胞不一定就能成功实现表达，需要通过检测来确定。
答案：C
7．已知豌豆红花对白花、高茎对矮茎、子粒饱满对子粒皱缩为显性，控制它们的三对基因自由组合。以纯合的红花高茎子粒皱缩与纯合的白花矮茎子粒饱满植株杂交，F2理论上为( )
A．12种表现型
B．高茎子粒饱满矮茎子粒皱缩为151
C．红花子粒饱满红花子粒皱缩白花子粒饱满白花子粒皱缩为9331
D．红花高茎子粒饱满白花矮茎子粒皱缩为91
8
解析：本题可利用自由组合定律来快速解答，也可设定三对等位基因利用概率法来计算。假定三对等位基因依次为A和a、B和b、D和d，则F1的基因型为AaBbDd，F2中则有2×2×2＝8种表现型，同理可知B选项应为91，同理可知C为正确结果。
答案：C
8．(2015·洛阳统考)下列有关育种的说法中，正确的是( )
A．杂交育种所依据的主要遗传学原理是基因突变
B．生产上通常采用多倍体育种的方法来获得无子番茄
C．诱变育种可以快速获得具有新基因的纯合子
D．植物体细胞杂交育种可以克服远缘杂交不亲和的障碍
解析：杂交育种依据的遗传学原理是基因重组，故A错误；生产上主要利用一定浓度的生长素或生长素类似物来获得无子番茄，故B错误；诱变育种的原理是基因突变，即使得到具有新基因的个体，其基因纯合的可能性也很低，所以诱变育种不能快速获得具有新基因的纯合子，故C错误。
答案：D
9．(2015·天津市和平区质量检测)下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断不正确的是( )
花粉植株A植株B
A．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期
B．通过过程①得到的植株A基因型为aaBB的可能性为1/4
C．过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素
D．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限
解析：秋水仙素的作用是抑制细胞分裂前期纺缍体的形成，使染色体加倍；AaBb基因型植株减数分裂产生AB、ab、Ab、aB四种比例相等的配子，经花药离体培养得到的是基因型为AB、ab、Ab、aB的四种单倍体植株；花药离体培养是利用植物细胞的全能性，将离体花药培养成植物的过程，属于植物组织培养，需要生长素、细胞分裂素等植物激素；由于单倍体植株经秋水仙素诱导染色体加倍后得到的全为纯合植株，自交后代不发生性状分离，和杂交育种相比，就明显缩短了育种年限。
答案：B
10．(2015·福建福州毕业班质检理综)下图是获得抗虫棉的技术流程示意图。卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下列叙述正确的是( )
8
A．构建重组质粒过程中需要限制性内切酶和DNA连接酶
B．愈伤组织的分化产生了不同基因型的植株
C．卡那霉素抗性基因(kanr)中有该过程所利用的限制性内切酶的识别位点
D．抗虫棉有性生殖后代能保持抗虫性状的稳定遗传
解析：质粒与目的基因结合时需要用同一种限制性内切酶切割，用DNA连接酶连接；愈伤组织由相同的细胞分裂形成，分化后产生相同基因型的植株；卡那霉素抗性基因作为标记基因不能有限制性内切酶的切割位点，抗虫棉有性生殖后代可能会发生性状分离，抗虫性状不一定能稳定遗传。
答案：A
11．将某种植物的①②两个植株杂交，得到③，对③的处理如图所示。下列分析不正确的是( )
A．由③到④的育种过程依据的原理是基因突变
B．通过⑤⑥植株杂交得到的⑧植株可能属于新物种
C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
D．由⑦到⑨的过程中会发生突变和重组，可为生物进化提供原材料
解析：由⑦到⑨的过程是通过有丝分裂来实现的，而基因重组发生在减数分裂过程中，故D错误。
答案：D
12.
8
现有甲、乙两种植株(均为二倍体纯种)，其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株，但乙种植株很适宜在盐碱地种植。要利用甲、乙两种植株的各自优势，培育出高产、耐盐的植株，有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中不可行的是( )
A．利用植物体细胞杂交技术，可获得满足要求的四倍体杂种目的植株
B．将乙种植株耐盐基因导入到甲种植株的受精卵中，可培育出目的植株
C．两种植株杂交后，得到的F1再利用单倍体育种技术可较快获得纯种的目的植株
D．诱导两种植株的花粉融合并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素处理，可培育出目的植株
解析：由于并不清楚两种植株的亲缘关系及控制产量和耐盐程度的基因，所以不一定能实现杂交。
答案：C
二、非选择题(共40分)
13．(10分)Ⅰ.利用遗传学原理可进行不同方式的育种，试回答下列育种问题：
(1)返回式卫星搭载的辣椒种子经地面种植，能选育出多个新品种。这是因为太空环境中的各种物理因素能提高________。
(2)育种工作者欲在两年内选育出个大、肉厚、口感好、VC含量高的纯系植株，其最佳的育种方式是________。
(3)水稻的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗稻瘟病(R)对易感稻瘟病(r)为显性，两对性状独立遗传。现有矮秆感病和高秆抗病纯种，分别利用杂交育种和单倍体育种的方法培育矮秆抗病纯种，则在最少的世代内出现的矮秆抗病纯种占当代个体总数的比例分别是________、________。
Ⅱ.玉米是一种雌雄同株的植物，正常植株的基因型为A_B_，其顶部开雄花，下部开雌花；基因型为aaB_的植株不能开出雌花而成为雄株；基因型为A_bb或aabb的植株只开出雌花而成为雌株(两对基因独立遗传)。请回答：
(1)若用基因型为AaBb的玉米自交，后代的表现型是________，其比例为________。
(2)若上述获得的纯合雄株和纯合雌株杂交，其后代表现型可能是________。
(3)如果杂合雄株和杂合雌株杂交产生后代，用柱形图表示后代的表现型及比例(在上图上绘制)。
8
解析：Ⅰ.本题考查遗传规律在育种中的应用。太空育种的原理是利用丰富的宇宙射线提高基因突变的频率，进行诱变育种。育种时间最短的方式是单倍体育种，通常为两年时间获得所需的纯系品种。用亲本为ddrr与DDRR进行杂交育种，在子二代可出现ddRR个体，占子二代总数的1/16；用亲本为ddrr与DDRR进行单倍体育种，用子一代DdRr的花粉进行培育，可获得ddRR个体，占子代总数的1/4。
Ⅱ.本题考查基因的自由组合定律在生产实践中的应用。由基因的自由组合定律分析可知，AaBb个体自交可产生三种表现型的后代：正常植株(A_B_)、雄株(aaB_)、雌株(A_bb和aabb)，比例为934。该子代纯合雄株为aaBB，纯合雌株为AAbb或aabb，它们相互交配，其后代表现型可能为正常植株(AaBb)或雄株(aaBb)。杂合雄株基因型为aaBb，杂合雌株基因型为Aabb，它们杂交后代表现型可能为正常植株(AaBb)占总数的1/4，雄株(aaBb)占总数的1/4，雌株(Aabb、aabb)占总数的2/4。
答案：Ⅰ.(1)基因突变的频率(或突变率)
(2)单倍体育种 (3)1/16 1/4
Ⅱ.(1)正常植株、雄株、雌株 934
(2)正常植株、雄株
(3)如下图
14．(15分)农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育抗病棉花品系。请回答下列问题。
(1)要使载体与该抗病基因连接，首先应使用__________进行切割。假如载体被切割后，得到的分子末端序列为，则能与该载体连接的抗病基因分子末端是( )
A. B.
C. D.
(2)切割完成后，采用____________酶将载体与该抗病基因连接，连接后得到的DNA分子称为________________。
8
(3)再将连接得到的DNA分子导入农杆菌，然后用该农杆菌去________棉花细胞，利用植物细胞具有的________性进行组织培养，从培养出的植株中________出抗病的棉花。
(4)该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是( )
A．淀粉 B．脂质
C．蛋白质 D．核酸
(5)转基因棉花获得的________是由该表达产物来体现的。
解析：在基因工程中，常用的载体是质粒；可以先用限制性内切酶把目的基因和运载体切出相同的黏性末端，再用DNA连接酶将运载体和目的基因连接起来，构成重组DNA分子；用导入重组DNA分子的农杆菌感染棉花细胞，并用组织培养的方法把这样的棉花细胞培育出个体，从中筛选出有抗病性状的棉花，最后进行鉴定。可把普通棉和抗虫棉在同等条件下让害虫吞食，观察其效果即可。
答案：(1)限制性内切酶(限制酶) A
(2)DNA连接 重组DNA
(3)感染 全能 筛选(选择)
(4)C (5)抗病性状
15．(15分)番茄(2n＝24)的正常植株(A)对矮生植株(a)为显性，红果(B)对黄果(b)为显性，两对基因独立遗传。请回答下列问题：
(1)现有基因型AaBB与aaBb的番茄杂交，其后代的基因型有________种，________基因型的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高，自交后代的表现型及比例为________。
(2)在♀AA×♂aa杂交中，若A基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离，产生的雌配子染色体数目为______，这种情况下杂交后代的株高表现型可能是________。
(3)假设两种纯合突变体X和Y都是由控制株高的A基因突变产生的，检测突变基因转录的mRNA，发现X的第二个密码子中第二个碱基由C变为U，Y在第二个密码子第二个碱基前多了一个U，与正常植株相比，________突变体的株高变化可能更大，试从蛋白质水平分析原因：___________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)转基因技术可使某基因在植物体内过量表达，也可以抑制某基因表达。假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高，请完成如下设计，以验证假设是否成立。
①实验设计：(借助转基因技术，但不要求转基因的具体步骤)
a．分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高。
b．___________________________________________________。
c．___________________________________________________。
②支持上述假设的预期结果：_________________________
8
______________________________________________________________________________________________________________________。
③若假设成立，据此说明基因控制性状的方式：
______________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)异常减数分裂对配子染色体数目的影响
减数分裂过程中同源染色体未分离，移向同一极，导致减数第一次分裂结束后的两个细胞均异常，减数第二次分裂可看做一次特殊的有丝分裂，结果不变，因此异常雌配子可能多一条染色体，也可能少一条染色体。
(2)赤霉素含量对植株株高的影响
赤霉素的主要作用是促进细胞伸长，从而引起植株增高，即赤霉素含量高，植株增高。
(3)题干信息的获取和利用
①“转基因技术可使某基因在植物体内过量表达，也可以抑制某基因表达”，由此推出实验设计时一组是促进基因的表达，另一组是抑制基因的表达；
②“分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高”，由此推出接受处理的植株分别是正常植株和矮生植株。
答案：(1)4 aaBb 矮生红果矮生黄果＝31
(2)13或11 正常或矮生
(3)Y Y突变体的蛋白质中氨基酸的改变比X突变体可能更多(或：X突变体的蛋白质可能只有一个氨基酸发生改变，Y突变体的蛋白质氨基酸序列可能从第一个氨基酸后都改变)
(4)①b.通过转基因技术，抑制正常植株A基因的表达，测定其赤霉素含量和株高
c．通过转基因技术，使A基因在矮生植株中过量表达，测定其赤霉素含量和株高
②与对照比较，正常植株在A基因表达被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；与对照比较，A基因在矮生植株中过量表达后，该植株赤霉素含量增加，株高增加
③基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状
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