1、第六单元变异、育种与进化专题14变异和育种探考情悟真题【考情探究】考点考向5年考情预测热度高考示例素养要素难度1基因突变和基因重组基因突变2014 北京理综,30,16分生命观念科学思维中基因重组2染色体变异染色体结构变异2017北京理综,30,18分科学思维社会责任中染色体数目变异3生物变异在育种上的应用杂交育种2019北京理综,30,17分科学思维科学探究社会责任中诱变育种单倍体育种2019北京理综,4,6分多倍体育种分析解读本专题从分子水平和细胞水平阐述生命延续过程中的遗传信息的变化以及遗传变异的原理在生产实践中的应用。本专题多以育种作为考查背景,考查的形式多与减数分裂、遗传规律相结合,
2、考查的难点在于各种变异的原因与实质。近两年的北京高考多以非选择题形式出现,重点考查结构与功能观的生命观念,演绎与推理、模型与建模等科学思维方法,通过育种方案的科学探究,体会人类育种工作的艰辛,落实社会责任。【真题探秘】破考点练考向考点一基因突变和基因重组【考点集训】考向1基因突变1.下列关于基因突变的说法,正确的是()A.基因突变的方向与环境没有明确的因果关系B.体细胞产生的基因突变属于不可遗传的变异C.DNA分子不同部位发生突变,不属于基因突变的随机性D.基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失和替换答案A2.下列有关等位基因的叙述,错误的是()A.控制相对性状B.可用A和A表示C.可
3、由基因突变产生D.位于同源染色体的相同位置答案B考向2基因重组3.下列关于基因重组的说法,不正确的是()A.减数第一次分裂后期,非同源染色体上的非等位基因自由组合属于基因重组B.减数分裂四分体时期,同源染色体非姐妹染色单体的局部交换一定使两条姐妹染色单体上的基因实现基因重组C.肺炎双球菌转化实验中,R型菌转化为S型菌,其原理是基因重组D.育种工作者培育无子西瓜,利用的原理不是基因重组答案B4.下列有关基因重组的叙述中,正确的是()A.基因型为Aa的个体自交,因基因重组而导致子代性状分离B.基因A因替换、增添和缺失部分碱基而形成它的等位基因a属于基因重组C.非姐妹染色单体间的互换可能导致基因重组
4、D.造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组答案C考点二染色体变异【考点集训】考向1染色体结构变异1.如图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是()A.个体甲的变异对表现型无影响B.个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常C.个体甲自交的后代,性状分离比为31D.个体乙染色体没有基因缺失,表现型无异常答案B2.下列关于染色体变异的叙述,正确的是()A.染色体结构变异和数目变异都有可能在有丝分裂和减数分裂过程中发生B.染色体结构变异能改变细胞中的基因数量,数目变异不改变基因数量C.染色体结构变异导致生物性状发生改变,数目变异不改变生物性状D.染色体结
5、构变异通常用光学显微镜可以观察到,数目变异观察不到答案A考向2染色体数目变异3.下列有关染色体组和单倍体的叙述正确的是()A.一个染色体组内一定不含有等位基因B.一个染色体组应是配子中的全部染色体C.含有两个染色体组的生物一定不是单倍体D.单倍体生物体细胞内一定不含有等位基因答案A考点三生物变异在育种上的应用【考点集训】1.如图为白色棉的培育过程。以下叙述不正确的是()A.过程的培育原理为基因突变B.过程的培育原理为染色体变异C.过程产生的子代可能出现三种表现型D.过程产生的子代出现白色棉的概率为1/4答案D2.玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下,用纯合非糯非甜粒与糯性甜
6、粒两种亲本进行杂交时,F1表现为非糯非甜粒, F1自交后产生的F2有4种表现型,其数量比为9331。若重复该杂交实验时,偶然发现一个杂交组合,其F1仍表现为非糯非甜粒,但某一F1植株自交,产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释,理论上最合理的是()A.基因中碱基对发生了替换B.基因中碱基对发生了增减C.发生了染色体易位D.染色体组数目整倍增加答案C炼技法提能力方法一“归纳法”总结变异类型的判断方法【方法集训】1.(2015海南单科,21)关于基因突变和染色体结构变异的叙述,正确的是()A.基因突变都会导致染色体结构变异B.基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变
7、C.基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变D.基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察答案C2.如图分别表示不同的变异类型,基因a、a仅有图所示片段的差异。相关叙述正确的是()A.图中4种变异中能够遗传的变异是B.中的变异属于染色体结构变异中的缺失C.中的变异可能是染色体结构变异中的缺失或重复D.都表示同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换答案C方法二“模型图解法”分析育种过程【方法集训】假设A、b代表玉米的优良基因,这两种等位基因遵循自由组合定律。现有AABB、aabb两个品种,为培育出优良品种AAbb,可采用的方法如图所示,有关叙述不正确的是()A.由品种AABB、aabb经过过程
8、培育出新品种的育种方式的优点在于可以将多种优良性状集中在一个生物体上B.与过程的育种方法相比,过程的优势是明显缩短了育种年限C.图中A_bb的类型经过过程,子代中AAbb与aabb的数量比是31D.过程在完成目的基因和运载体的结合时,必须用到的工具酶是限制性核酸内切酶答案D【五年高考】A组自主命题北京卷题组考点一基因突变和基因重组1.(2014北京理综,30,16分)拟南芥的A基因位于1号染色体上,影响减数分裂时染色体交换频率,a基因无此功能;B基因位于5号染色体上,使来自同一个花粉母细胞的四个花粉粒分离,b基因无此功能。用植株甲(AaBB)与植株乙(AAbb)作为亲本进行杂交实验,在F2中获
9、得了所需的植株丙(aabb)。(1)花粉母细胞减数分裂时,联会形成的经染色体分离、姐妹染色单体分开,最终复制后的遗传物质被平均分配到四个花粉粒中。(2)a基因是通过将T-DNA插入A基因中获得的,用PCR法确定T-DNA插入位置时,应从图1中选择的引物组合是。图1(3)就上述两对等位基因而言,F1中有种基因型的植株。F2中表现型为花粉粒不分离的植株所占比例应为。(4)杂交前,乙的1号染色体上整合了荧光蛋白基因C、R。两代后,丙获得C、R基因(图2)。带有C、R基因的花粉粒能分别呈现出蓝色、红色荧光。图2丙获得了C、R基因是由于它的亲代中的在减数分裂形成配子时发生了染色体交换。丙的花粉母细胞进行
10、减数分裂时,若染色体在C和R基因位点间只发生一次交换,则产生的四个花粉粒呈现出的颜色分别是。本实验选用b基因纯合突变体是因为:利用花粉粒不分离的性状,便于判断染色体在C和R基因位点间,进而计算出交换频率。通过比较丙和的交换频率,可确定A基因的功能。答案(1)四分体同源(2)和(3)225%(4)父本和母本蓝色、红色、蓝和红叠加色、无色交换与否和交换次数乙考点二染色体变异2.(2019北京理综,4,6分)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株,再将二者杂交后得到F1,结合单倍体育种技术,培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述,错误的是()
11、A.将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B.通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C.调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株D.经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体答案D考点三生物变异在育种上的应用3.(2018北京理综,30,17分)水稻是我国最重要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌(Mp)侵染水稻引起的病害,严重危害我国粮食生产安全。与使用农药相比,抗稻瘟病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。(1)水稻对Mp表现出的抗病与感病为一对相对。为判断某抗病水稻是否为纯合子,可通过观察自交子代来确定。(2)现有甲(R1R1r2r2r3r3)、乙(r1r1R2R2r3
12、r3)、丙(r1r1r2r2R3R3)三个水稻抗病品种,抗病(R)对感病(r)为显性,三对抗病基因位于不同染色体上。根据基因的DNA序列设计特异性引物,用PCR方法可将样本中的R1、r1、R2、r2、R3、r3区分开。这种方法可用于抗病品种选育中基因型的鉴定。甲品种与感病品种杂交后,对F2不同植株的R1、r1进行PCR扩增。已知R1比r1片段短。从扩增结果(下图)推测可抗病的植株有。为了在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合,选育新的纯合抗病植株,下列育种步骤的正确排序是。a.甲乙,得到F1b.用PCR方法选出R1R1R2R2R3R3植株c.R1r1R2r2r3r3植株丙,得到不同基
13、因型的子代d.用PCR方法选出R1r1R2r2R3r3植株,然后自交得到不同基因型的子代(3)研究发现,水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因(R1、R2、R3等)编码的蛋白,也需要Mp基因(A1、A2、A3等)编码的蛋白。只有R蛋白与相应的A蛋白结合,抗病反应才能被激活。若基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻,被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染,推测这两种水稻的抗病性表现依次为。(4)研究人员每年用Mp(A1A1a2a2a3a3)人工接种水稻品种甲(R1R1r2r2r3r3),几年后甲品种丧失了抗病性,检测水稻的基因未发现变异。推测甲品种抗病性丧失的原因是。
14、(5)水稻种植区的Mp是由不同基因型组成的群体。大面积连续种植某个含单一抗病基因的水稻品种,将会引起Mp种群,使该品种抗病性逐渐减弱直至丧失,无法在生产中继续使用。(6)根据本题所述水稻与Mp的关系,为避免水稻品种抗病性丧失过快,请从种植和育种两个方面给出建议:。答案(1)性状性状是否分离(2)1和3a、c、d、b(3)感病、抗病(4)Mp的A1基因发生了突变(5)(A类)基因(型)频率改变(6)将含有不同抗病基因的品种轮换/间隔种植;将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中4.(2017北京理综,30,18分)玉米(2n=20)是我国栽培面积最大的作物,近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米
15、新品种选育更加高效。(1)单倍体玉米体细胞的染色体数为,因此在分裂过程中染色体无法联会,导致配子中无完整的。(2)研究者发现一种玉米突变体(S),用S的花粉给普通玉米授粉,会结出一定比例的单倍体籽粒(胚是单倍体;胚乳与二倍体籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1)。根据亲本中某基因的差异,通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源,结果见图2。从图2结果可以推测单倍体的胚是由发育而来。玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制,A、R同时存在时籽粒为紫色,缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交,结出的籽粒中紫白=35,出现性状分离的原因是,推测白粒亲本的基因型是。将玉米籽
16、粒颜色作为标记性状,用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体,过程如下:P普通玉米突变体S(白粒,aarr)(紫粒,AARR)F1二倍体籽粒,单倍体籽粒请根据F1籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型。(3)现有高产抗病白粒玉米纯合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子(H),欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合(2)中的育种材料与方法,育种流程应为:;将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子;选出具有优良性状的个体。答案(1)10减数染色体组(2)卵细胞紫粒亲本是杂合子aaRr/Aarr单倍体籽粒胚的表型为白色,基因型为ar;二倍体籽粒胚的表型为紫色,基因型为AaRr;二者胚乳的
17、表型均为紫色,基因型为AaaRrr(3)G与H杂交;将所得F1为母本与S杂交;根据籽粒颜色挑出单倍体B组统一命题、省(区、市)卷题组考点一基因突变和基因重组1.(2019江苏单科,18,2分)人镰刀型细胞贫血症是基因突变造成的,血红蛋白链第6个氨基酸的密码子由GAG变为GUG,导致编码的谷氨酸被置换为缬氨酸。下列相关叙述错误的是()A.该突变改变了DNA碱基对内的氢键数B.该突变引起了血红蛋白链结构的改变C.在缺氧情况下患者的红细胞易破裂D.该病不属于染色体异常遗传病答案A2.(2016海南单科,25,2分)依据中心法则,若原核生物中的DNA编码序列发生变化后,相应蛋白质的氨基酸序列不变,则该
18、DNA序列的变化是()A.DNA分子发生断裂B.DNA分子发生多个碱基增添C.DNA分子发生碱基替换D.DNA分子发生多个碱基缺失答案C3.(2016天津理综,5,6分)枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表:枯草杆菌核糖体S12蛋白第5558位的氨基酸序列链霉素与核糖体的结合在含链霉素培养基中的存活率(%)野生型-P-K-K-P-能0突变型-P-R-K-P-不能100注P:脯氨酸;K:赖氨酸;R:精氨酸。下列叙述正确的是()A.S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性B.链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能C.突变型的产生是由碱基对的缺失所致D.链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变答案A
19、4.(2016课标全国,32,12分)基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题:(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同,前者所涉及的数目比后者。(2)在染色体数目变异中,既可发生以染色体组为单位的变异,也可发生以为单位的变异。(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变),也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变,且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体,则最早在子代中能观察到该显性突变的性状;最早在子代中能观察到该隐性突变的性状;最早在子代中能分离得到显性突变纯合体;最早在子代中能分离得到
20、隐性突变纯合体。答案(1)少(2)染色体(3)一二三二考点二染色体变异5.(2017江苏单科,19,2分)一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa,其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。下列相关叙述正确的是()A.如图表示的过程发生在减数第一次分裂后期B.自交后代会出现染色体数目变异的个体C.该玉米单穗上的籽粒基因型相同D.该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子答案B6.(2016上海单科,23,2分)导致遗传物质变化的原因有很多,图中字母代表不同基因,其中变异类型和依次是()A.突变和倒位B.重组和倒位C.重组和易位D.易位和倒位答案D考点三生物变异在育种上的应用7.(2018天津理综,2,6
21、分)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是()A.形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导B.幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程C.雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XXD.与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组答案C8.(2017江苏单科,27,8分)研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株,决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题:(1)要判断该变异株的育种价值,首先要确定它的物质是否发生了变化。(2)在选择育种方法时,需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的
22、突变体,则可采用育种方法,使早熟基因逐渐,培育成新品种1。为了加快这一进程,还可以采集变异株的进行处理,获得高度纯合的后代,选育成新品种2,这种方法称为育种。(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株,可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式,由此造成不规则的,产生染色体数目不等、生活力很低的,因而得不到足量的种子。即使得到少量后代,早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下,可考虑选择育种方法,其不足之处是需要不断制备,成本较高。(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状,但其他性状有差异,这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次,产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。答案(1)遗传(2)
23、纯合花药单倍体(3)染色体分离配子组培苗(4)重组【三年模拟】时间:60分钟分值:100分一、选择题(每题5分,共25分)1.(2020届北京西城期中,14)研究发现,直肠癌患者体内存在癌细胞和肿瘤干细胞,用姜黄素治疗,会引起癌细胞内BAX等凋亡蛋白高表达,诱发癌细胞凋亡;而肿瘤干细胞因膜上具有高水平的ABCG2蛋白,能有效排出姜黄素,从而逃避凋亡,并增殖分化形成癌细胞,下列说法不正确的是()A.肿瘤干细胞与癌细胞中基因的执行情况不同B.肿瘤干细胞的增殖及姜黄素的排出都需要消耗ATPC.编码BAX蛋白和ABCG2蛋白的基因都属于原癌基因D.用ABCG2抑制剂与姜黄素联合治疗,可促进肿瘤干细胞凋
24、亡答案C2.(2020届北京西城期中,15)c-myc蛋白调控细胞的增殖和分化。c-myc蛋白在正常细胞中很不稳定,合成后很快就被降解,而在癌细胞中稳定性显著提高。研究者用分化诱导剂(PA)处理某种癌细胞,并检测c-myc基因的表达情况,结果如图。以下相关叙述不正确的是()A.c-myc蛋白能抑制癌细胞的分化B.PA(分化诱导剂)可以抑制癌细胞的增殖C.c-myc基因表达增强抑制细胞癌变D.可用“单抗”检测c-myc基因的表达答案C3.(2020届北京海淀期中,19)黄曲霉素是极强的致癌物,会使DNA分子中鸟嘌呤脱氧核苷酸的碱基丢失,导致DNA复制时,子链中对应位置随机填补一个脱氧核苷酸。下列
25、有关叙述中,不正确的是()A.黄曲霉素是化学致癌因子B.黄曲霉素导致碱基对缺失C.随机填补可能会导致基因突变D.随机填补可能不引起性状改变答案B4.(2019北京海淀二模,2)研究者得到B基因突变、P基因突变和B、P基因双突变小鼠,持续在一定剂量紫外线照射条件下培养上述三组小鼠,一段时间后统计小鼠皮肤上黑色素瘤(一种皮肤癌)的数目,得到如图所示结果。下列相关叙述,不正确的是()A.皮肤上的黑色素瘤细胞增殖失去了控制B.黑色素瘤的发生可能是紫外线损伤DNA所致C.仅P基因突变会导致小鼠皮肤上产生大量黑色素瘤D.多基因突变效应叠加会增加黑色素瘤产生的数目答案C5.(2018北京朝阳二模,3)家猪(
26、2n=38)群体中发现一种染色体易位导致的变异,如图所示。易位纯合公猪体细胞无正常13、17号染色体,易位纯合公猪与四头染色体组成正常的母猪交配产生的后代均为易位杂合子。相关叙述错误的是()A.上述变异是染色体结构和数目均异常导致的B.易位纯合公猪的初级精母细胞中含72条染色体C.易位杂合子减数分裂会形成17个正常的四分体D.易位杂合子有可能产生染色体组成正常的配子答案B二、非选择题(共75分)6.(2020届北京海淀期中,23)(10分)科研人员试图将乳腺癌细胞转变成脂肪细胞来治疗癌症,进行了如下研究。(1)癌细胞产生的根本原因是突变,癌细胞具有的特点是。(2)科研人员发现,癌细胞具有类似“
27、干细胞”的特性,能通过细胞转化成多种类型细胞,但科研人员选择转化为脂肪细胞,下列理由中重要程度最低的是(选填下列字母)。a.脂肪细胞不分裂b.转化为脂肪细胞的通路已研究清楚c.脂肪细胞储存更多的能量(3)科研人员推测M蛋白抑制癌细胞向脂肪细胞的转化。为验证上述推测,用M蛋白的抑制剂处理(填“野生型”或“乳腺癌模型”)鼠,实验结果如图所示。请判断实验结果是否支持推测,并阐述理由: 。答案(1)原癌基因和抑癌基因癌细胞表面糖蛋白减少、易转移、无限增殖(2)分化c(3)乳腺癌模型不支持,实验未检测脂肪细胞质量,因此无法判断癌细胞是否转化为脂肪细胞。实验组的癌细胞数量减少可能是转化为脂肪细胞造成的,也
28、可能是癌细胞凋亡造成的或其他原因造成的7.(2020届北京海淀期中,27)(10分)甘蓝与白菜杂交,通过物种间的遗传物质交换,可以产生油菜新品种。(1)科研人员将白菜(染色体组成为AA,2n=20)和甘蓝(染色体组成为CC,2n=18)杂交,由于这两个自然物种间存在,杂交后用对杂种子一代幼苗进行处理,可获得染色体组成为的人工育种油菜。(2)得到的人工育种油菜与自然栽培油菜染色体组成相同,研究者对这两种油菜细胞减数第一次分裂进行观察,拍摄了如图所示图像。注:箭头为行为异常染色体。比较图a和a可知,人工育种油菜在减数第一次分裂期联会异常,出现了“多价体”。“多价体”由两条以上染色体联会而成,导致不
29、同物种来源的染色体发生交叉互换或染色体,产生更多具有优良性状的育种新材料。比较图可知,人工育种油菜在减数第一次分裂中期异常,出现了没有移向赤道板的“单价体”,产生异常配子,导致育性下降。(3)从人工育种油菜细胞的减数分裂行为来看,自然栽培油菜可能在进化上经过了长期过程,才使减数分裂表现出正常二倍体减数分裂的特点,形成了新物种。答案(1)生殖隔离秋水仙素AACC(2)前易位b和b染色体数目(3)自然选择8. (2019北京海淀零模,30)(15分)杂交水稻具有重要的经济价值。我国科研人员对杂交水稻的无融合生殖(不发生雌、雄配子的细胞核融合而产生种子的一种无性繁殖过程)进行了研究。(1)水稻的杂交
30、种在生活力、抗逆性、适应性和产量等方面优于双亲,但由于杂种后代会发生,无法保持其杂种优势,因此需要每年制种用于生产。(2)有两个基因控制水稻无融合生殖过程:含基因A的植株形成雌配子时,减数第一次分裂异常,导致雌配子染色体数目加倍;含基因P的植株产生的雌配子不经过受精作用,直接发育成个体。雄配子的发育不受基因A、P的影响。人们曾用图1所示杂交方案,获得无融合生殖的个体。图1若自交,所结种子的胚的基因型为。若自交,所结种子的胚的染色体组数为。理论上,作为母本能使子代。(3)由于上述无融合生殖技术还存在不足,我国科研人员尝试利用CRISPR/Cas基因编辑技术敲除杂种水稻的4个相关基因,实现了杂种的
31、无融合生殖(如图2所示)。图2CRISPR/Cas基因编辑技术中使用的Cas核酸酶可以实现对DNA分子的定点切割,该酶切断的化学键是。a.氢键b.肽键c.磷酸二酯键d.高能磷酸键请在上边的框内绘制未敲除基因的杂种水稻自交繁殖所产生子代的染色体组成。据图分析,科研人员利用基因编辑技术敲除的4个基因在实现无融合生殖过程中的作用是。(4)无融合技术应用于作物育种,可以使杂种通过无性繁殖得以保持杂种优势,但也会导致多样性降低,应对杂草入侵或病毒侵害的能力降低,因而也藏有生态隐患。(5)有人说“科学技术是一把双刃剑,应当审慎地使用基因编辑技术。”请你谈谈基因编辑技术可能带来的影响。答案(1)性状分离(2
32、)aP或ap3保持母本基因型(3)c答案见下图使减数分裂变成有丝分裂(或“不出现基因重组、配子染色体数目加倍”);受精后,父本来源的染色体消失(4)基因(或“遗传”)(5)有利方面:疾病治疗、作物改良、酶的结构改造提高工业生产效率等。潜在风险:技术上存在隐患,例如脱靶(误切割)带来的新的未知基因突变;使原有基因组改变,导致基因间相互作用关系的改变等。9.(2019北京丰台一模,30)(15分)杂种优势是指杂交后代在生活力、抗逆性、适应性和产量等方面优于双亲的现象。但是由于杂种的后代会发生性状分离,无法保持杂种优势,农民必须每年购买新的种子。袁隆平团队通过研究实现了水稻的无融合生殖(孤雌生殖),
33、使杂种优势的性状得以保持。(1)减数分裂过程中,同源染色体须先经过再分离,才能实现染色体的平均分配。(2)科学家发现在植物中有三个基因osd1、spo11-1、rec8参与了减数分裂,诱导其突变后,突变体的减数分裂结果如图所示:与野生型相比,osd1、spo11-1、rec8三个基因同时突变的纯合子进行减数分裂,形成的子细胞中染色体组成与 (填“生殖细胞”或“体细胞”)相同。请据图说明原因:。(3)种子中的胚由受精卵发育而来,胚乳由受精极核发育而来。科学家在水稻中发现Baby boom(简称B)基因在胚的发育启动过程中有重要作用。野生型和bb突变体种子在外观上没有差别,但是显微观察发现,bb突
34、变体的胚发育早期停滞或者只分裂不分化。用Bb和BB进行正反交,将产生的F1代种子进行萌发实验,结果如表所示:子代亲本组合萌发种子(BB)萌发种子(Bb)未萌发种子(Bb)1BB Bb5962282Bb BB35320推测亲本组合1子代中部分种子不萌发的原因:。为了进一步验证上述推测,选取B基因存在个别碱基差异的J品系和I品系进行杂交,在授粉2.5小时后提取受精卵RNA,进行反转录、PCR扩增B基因,部分测序结果如图所示,结果说明:受精卵中B基因的mRNA由(填“父本”或“母本”)的B基因转录而来。b突变基因中发生了1个碱基对的缺失,导致不能被限制酶SphI切开。Bb自交所得种子中有部分不萌发,
35、将野生型和未萌发种子的B/b基因用SphI进行酶切鉴定,结果如图所示。据图分析,未萌发种子的基因型为。(4)B基因在卵细胞中表达可使其直接发育为单倍体。水稻中另一基因MTL突变后可使受精卵中来自精子的染色体消失,从而发育成单倍体。结合(2)(3)资料,请写出使杂种优势性状得以保持的两种方法:。答案(1)联会(2)体细胞因为spo11-1基因突变导致减数第一次分裂时同源染色体无法联会,ree8基因突变导致减数第一次分裂时着丝点分裂,osd1基因突变导致减数第二次分裂时细胞质无法分裂(3)部分含b的精子受精后没有启动胚胎发育,导致种子不萌发(答“不能受精”不可以,因为能形成种子)父本Bb或bb(4
36、)诱导osd1、spo11-1、rec8基因突变,并在卵细胞中特异性表达B;诱导osd1、spo11-1、rec8和MTL基因突变10.(2018北京丰台一模,30)(15分)水稻是我国主要的粮食作物之一,它是自花传粉的植物。提高水稻产量的一个重要途径是利用杂交种(F1)的杂种优势,即F1的性状优于双亲的现象。(1)杂交种虽然具有杂种优势,却只能种植一代,其原因是,进而影响产量。为了获得杂交种,需要对去雄,操作极为繁琐。(2)雄性不育水稻突变体S表现为花粉败育。在制种过程中,利用不育水稻可以省略去雄操作,极大地简化了制种程序。将突变体S与普通水稻杂交,获得的F1表现为可育,F2中可育与不育的植
37、株数量比约为31,说明水稻的育性由等位基因控制,不育性状为性状。研究人员发现了控制水稻光敏感核不育的基因pms3,该基因并不编码蛋白质。为研究突变体S的pms3基因表达量和花粉育性的关系,得到如下结果(用花粉可染率代表花粉的可育性)。表1不同光温条件下突变体S的花粉可染率(%)短日低温短日高温长日低温长日高温41.930.25.10图1不同光温条件下突变体S的pms3基因表达量差异该基因的表达量指的是的合成量。根据实验结果可知,pms3基因的表达量和花粉育性关系是。突变体S的育性是可以转换的,在条件下不育,在条件下育性最高,这说明。(3)结合以上材料,请设计培育水稻杂交种并保存突变体S的简要流
38、程: 。答案(1)F1自交后代会发生性状分离现象母本(2) 1对隐性RNA花粉育性变化与pms3基因的表达量呈正相关(pms3基因的表达量越高,花粉育性越高)长日高温短日低温表现型是基因与环境共同作用的结果(3)在长日高温条件下,以突变体S为母本,与普通水稻杂交,收获S植株上所结的种子即为生产中所用的杂交种。在短日低温条件下,使突变体S自交,收获种子,以备来年使用11.(2018北京海淀零模,30)(10分)水稻的雄性不育植株是野生型水稻的隐性突变体(正常基因M突变为m)。雄性不育植株不能产生可育花粉,但能产生正常雌配子。 (1)水稻的花为两性花,自花受粉并结种子。在杂交育种时,雄性不育植株的
39、优点是无需进行,大大减轻了杂交操作的工作量。(2)我国科研人员将紧密连锁不发生交换的三个基因M、P和R(P是与花粉代谢有关的基因,R为红色荧光蛋白基因)与Ti质粒连接,构建,通过法转入雄性不育水稻植株细胞中,获得转基因植株,如图所示。 (3)向雄性不育植株转入M基因的目的是让转基因植株。转基因植株自交后代中,雄性不育植株为荧光植株,由无荧光植株和红色荧光植株的性状分离比为,分析P基因的功能是。(4)雄性不育植株不能通过自交将雄性不育的特性传递给它的子代,而育种工作者构建出的转基因植株的特点是。 (5)以转基因植株自交产生的雄性不育植株为母本,以其他水稻品种为父本进行杂交,获得杂交稻。转基因植株中的M、P和R基因不会随着这种杂交稻的花粉扩散,这是由于转基因植株,因此保证了雄性不育植株和杂交稻不含M、P和R基因。答案(1)去雄(2)重组DNA农杆菌转化(3)雄配子可育无11使带有P基因的花粉败育(4)自交后既产生雄性不育植株,用于育种,也可产生转基因植株用于保持该品系(5)紧密连锁的M、P和R基因不会发生交换(即M、R基因不会出现在没有P基因的花粉中),而且含有P基因的花粉是失活的
