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第24讲从杂交育种到基因工程一、单项选择题1．(广东珠海联考)自从人类开头种植作物和饲养动物以来，就从未停止对品种的改良。下列对几种育种方法的优点说法不正确的是()A．杂交育种的优点是能使不同个体的优良性状集中在一个个体上B．诱变育种的优点是提高突变频率C．单倍体育种的优点是子代大多为纯合体D．基因工程育种的优点是定向转变生物性状2．(南通二调)空间诱变育种是将农作物种子或试管苗送到太空，利用太空特殊环境的诱变作用，使种子或试管苗产生变异，培育新品种。空间诱变育种()A．培育出的新品种都是地球上原本不存在的物种B．加快了变异的速率，缩短了育种年限C．需人工筛。竦玫挠帕夹宰淳梢晕榷ㄒ糯獶．与转基因作物的培育原理相同，都存在食品平安性问题3．(湖北武汉调研)现有基因型aabb与AABB的水稻品种，通过不同的育种方法可以培育出不同的类型，下列有关叙述不正确的是()A．杂交育种可获得AAbb，其变异发生在减数分裂其次次分裂后期B．单倍体育种可获得AAbb，变异的原理有基因重组和染色体变异C．将aabb人工诱变可获得aaBb，则等位基因的产生来源于基因突变D．多倍体育种获得的AAaaBBbb比个体AaBb可表达出更多的蛋白质4.如上图所示，下列有关基因工程酶功能的叙述中，错误的是()A．切断a处的酶为限制性内切酶B．连接a处的酶为DNA连接酶C．切断b处的酶为解旋酶D．连接b处的酶为RNA聚合酶5．(广东汕尾统考)下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是()A．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B．限制酶的活性受温度的影响C．限制酶能识别和切割RNAD．限制酶能从原核生物中提取6．(2021·惠州二模)基因污染是指在自然?物种的DNA中嵌入了人工重组基因，这些外来基因可随被污染生物的繁殖、传播而发生集中。下列叙述错误的是()A．基因工程间接导致了基因污染B．基因工程破坏了生物原有的基因组成C．基因工程是通过染色体的重组发生基因交换，从而获得了生物的新性状D．人类在推广转基因作物时，没有充分考虑生物和环境之间的相互影响二、双项选择题7．图示为由①②两个水稻品种分别培育出④⑤⑥三个品种的过程，下列叙述中正确的是()A．步骤Ⅲ中通常使用花药离体培育法B．步骤Ⅳ中通常用秋水仙素处理C．由③经步骤Ⅲ、Ⅴ培育出⑤的方法属于多倍体育种D．由①和②经步骤Ⅰ、Ⅱ培育出⑤，育种时间最短8．现代生物技术利用突变和基因重组的原理，来转变生物的遗传性状，以达到人们所期望的目的。下列有关叙述中错误的是()A．转基因技术导致基因重组，可产生不定向的变异B．体细胞杂交技术克服了远缘杂交的不亲和性，可培育新品种C．人工诱变没有转变基因突变的本质，但可使生物发生定向变异D．现代生物技术和人工选择的综合利用，使生物性状更符合人类需求三、非选择题9．(珠海一中)通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答下面的问题。(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是__________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是____________。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。－G↓GATCC→(3)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，缘由是－G↓GATCC→(4)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指__________。(5)你认为此类羊产的奶平安牢靠吗？理由是什么？______________10．(江苏生物)科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到一般小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：(1)异源多倍体是由两种植物AABB与CC远缘杂交形成的后代，经_____________________方法培育而成，还可用植物细胞工程中______________方法进行培育。(2)杂交后代①染色体组的组成为____________________，进行减数分裂时形成____________个四分体，体细胞中含有________条染色体。(3)杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是由于减数分裂时这些染色体________。(4)为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为__________。11．玉米(2N＝20)是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆、易倒伏(D)对矮秆、抗倒伏(d)为显性，抗病(R)对易感病(r)为显性，把握上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合矮秆抗病玉米植株，争辩人员接受了下图所示的方法。依据材料分析回答：(1)过程④“航天育种”方法中主要的变异类型是______________。(2)若过程①的F1，自交3代，产生的F4代中纯合抗病植株占________。(3)过程②，若只考虑F1中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培育成的单倍体幼苗的基因型，在理论上应有________种；若单倍体幼苗通过加倍后获得M株番茄，通过筛选得到的矮秆抗病植株的基因型为________，在理论上有________株。(4)盐碱地是一种有开发价值的土地资源，为了开发利用盐碱地，从而扩大耕地面积，增加粮食产量，我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系。①由导入耐盐基因的玉米细胞培育成植株需要利用植物组织培育技术，该过程可以简要归结为：玉米细胞eq\o(→,\s\up7(A))愈伤组织eq\o(→,\s\up7(B))根、芽→植物体。则A过程称为________，诱导这一过程的两种植物激素是_____________。②为了确定耐盐转基因玉米是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________作探针进行分子杂交检测，又要用__________________的方法从个体水平鉴定玉米植株的耐盐性。12．已知二倍体番茄红果(A)对黄果(a)为显性，双子房(B)对多子房(b)为显性，高蔓(C)对矮蔓(c)为显性。现有三个纯系品种：Ⅰ(黄色、多子房、高蔓)，Ⅱ(黄色、双子房、矮蔓)，Ⅲ(红色、双子房、高蔓)，为了快速猎取红色、多子房、矮蔓纯系新品种。(1)请完善以下试验步骤。第一步：Ⅰ×Ⅱ→获得植株Ⅳ，让Ⅳ自交，从子代中选取黄色、多子房、矮蔓植株Ⅴ。其次步：______________。第三步：______________。(2)据报道，番茄红素具有肯定的防癌效果。科学家将含有酵母S—腺苷基蛋氨酸脱羧酶基因(简称S基因)cDNA片断导入一般番茄植株，培育了番茄红素高的新品种。①获得cDNA片断的方法是________________________。②cDNA与质粒构建基因表达载体时所用到的工具酶有__________________和______________________。③为确保S基因在番茄中表达，在构建基因表达载体时应插入特定的________________。④将基因表达载体导入番茄的方法有农杆菌转化法和______________等。

参考答案一、单项选择题1．解析：杂交育种的原理是基因重组，其优点是能将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，从而获得新品种；诱变育种的原理是基因突变，其优点是提高变异的频率、加速育种进程且大幅度地改良某些性状；单倍体育种的优点是明显缩短育种年限，所得品种为纯合子，即子代全为纯合体而不是大多为纯合体，C错误。基因工程育种的优点是打破物种界限，定向转变生物性状。答案：C2．解析：太空诱变与地球上的人工诱变的原理相同，通过物理、化学等因素诱导生物体发生基因突变，培育出的新品种由于没有消灭生殖隔离，属于地球上原本存在的物种，A错误；诱变育种的优点是可以提高变异频率、缩短育种进程，B正确；诱变育种获得的优良性状往往是杂合子，不能稳定遗传，C错误。诱变1育种的原理是基因突变，而基因工程的原理是基因重组，D错误。答案：B3．解析：杂交育种可获得AAbb，其变异来自基因重组，F1代自交产生配子的过程中，发生在减数分裂第一次分裂后期，同源染色体上的等位基因分别，非同源染色体上的非等位基因自由组合，故A项错误。单倍体育种可获得AAbb，其方法是aabb与AABB杂交得到AaBb，减数分裂得到花粉(配子)Ab，经花药的离体培育得到单倍体Ab，再经秋水仙素诱导得到纯合子Aabb，该变异的原理有基因重组和染色体变异，B项正确。将aabb人工诱变可获得aaBb，则等位基因的产生来源于基因突变，C项正确。多倍体植株的特点是茎秆粗大，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等养分物质的含量都有所增加，D项正确。答案：A4．解析：本题考查基因工程和DNA复制中不同酶的作用部位。RNA聚合酶的作用是催化DNA的转录，b处的连接通过碱基互补配对方式实现缝合，所需的酶为DNA聚合酶。答案：D5．解析：限制酶的特点是只能识别特定的脱氧核苷酸序列，且在特定位点上切割DNA分子，故A正确、C错误；限制酶的本质是蛋白质，其活性受温度、酸碱度、重金属等因素影响，故B正确；限制酶主要来源于原核生物，真核生物内少见，故D正确。答案：C6．解析：基因工程打破自然物种原有界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等，间接导致了基因污染；转基因生物集中到种植区之外变成野生种类、成为入侵的外来物种、后果组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”等。基因工程又叫DNA重组技术，克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物性状的方法，其原理是基因重组，C错误。答案：C二、双项选择题7．解析：本题考查多种育种方法，属中档题。A正确，Ⅲ过程获得的是单倍体，所以通常接受花药离体培育法。B正确，Ⅳ过程获得的是多倍体，常用的方法是用秋水仙素处理。C错误，由通过Ⅲ、Ⅴ获得到⑤的方法属于单倍体育种，优点是大大缩短了育种时间。D错误，由①和②经Ⅰ、Ⅱ获得⑤的过程属于杂交育种，此方法具有育种周期长、过程繁琐等缺点。答案：AB8．解析：转基因技术定向改造生物的性状，产生的变异是定向的；人工诱变没有转变突变的本质，产生的变异是不定向的。答案：AC三、非选择题9．解析：本题的第(1)问比较简洁，难点是第(2)问，首先要依据碱基互补配对原则，由已知的一条链完成质粒双链上的碱基序列，再依据切点写出切割后形成的黏性末端。(3)要求回答基因能够拼接的缘由，不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需要先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒。(4)基因的表达是指基因通过把握蛋白质的合成来把握生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(5)为开放性的问题，但要留意回答的理由要与观点相对应。答案：(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)eq\o(\s\up7(－G↓GATCC－),\s\do5(－CCTAG↑G－))用限制酶切割,eq\o(\s\up7(－GGATCC－),\s\do5(－CCTAGG－))(3)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)细菌质粒或动物病毒(4)人体蛋白质基因在羊体细胞内把握合成人体蛋白质(5)平安。因目的基因导入受体细胞后，把握合成的人奶蛋白质成分没有转变(或担忧全，因目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生肯定的转变)10．解析：(1)A、B、C、D表示4个不同的染色体组，植物AABB产生含AB的配子，植物CC产生含C的配子，结合后形成ABC受精卵并发育为相应的种子，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，形成可育的后代AABBCC；还可以利用植物体细胞杂交技术获得AABBCC的个体。(2)AABBCC产生的配子为ABC，AABBDD产生的配子为ABD，配子结合形成AABBCD的受精卵，减数分裂过程中同源染色体两两配对形成四分体，C染色体组和D染色体组中无同源染色体，不能形成四分体，两个A染色体组可形成7个四分体，两个B染色体组可形成7个四分体，共计14个四分体。由于①中有6个染色体组，每个染色体组7条染色体，共42条。(3)杂交后代②，减数分裂过程中C组染色体无同源染色体配对而丢失。(4)射线可能会导致C染色体断裂，断裂的部分假如含有抗病基因，抗病基因可通过易位的方式转移到另一条非同源染色体上，这种变异为染色体结构变异。答案：(1)秋水仙素诱导染色体数目加倍植物体细胞杂交(2)AABBCD1442(3)无同源染色体配对(4)染色体结构变异11．解析：本题主要考查杂交育种、诱变育种、单倍体育种和基因工程育种的有关学问。(1)太空中的各种射线等物理因素会诱发基因突变，产生新的变异类型。(2)F1的基因型为DdRr，抗病杂合子对应的基因型为Rr，Rr自交3代，所得F4中杂合子(Rr)的比例为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))3＝eq\f(1,8)，纯合子(RR＋rr)的比例为1－eq\f(1,8)＝eq\f(7,8)，其中纯合抗病植株为eq\f(1,2)×eq\f(7,8)＝eq\f(7,16)。(3)若F1中n对等位基因位于n对同源染色体上，则其配子的形成遵循基因自由组合定律，产生的配子有2n种，对应的单倍体幼苗也为2n种；单倍体幼苗染色体加倍后均变为纯合子，就高秆、矮秆和抗病、易染病两对相对性状而言，后代共产生4种类型，矮秆抗病植株为其中的一种类型，其基因型为ddRR，若后代共有M株番茄，则ddRR所占比例为eq\f(M,4)。(4)①离体的玉米细胞经脱分化形成愈伤组织，培育基中需要加入生长素和细胞分裂素。②目的基因的检测与鉴定时，可进行分子水平的检测，即用放射性同位素标记的耐盐基因作探针进行分子杂交，检测有无杂交带消灭；也可以进行个体水平的鉴定，即用肯定浓度的盐水浇灌植物，观看其生长状况。答案：(1)基因突变(2)eq\f(7,16)(3)2nddRReq\f(M,4)(4)①脱分化生长素和细胞分裂素②耐盐基因(目的基因)肯定浓度盐水浇灌(移栽到盐碱地中)12．解析：(1)要培育的是红色、多子房、矮蔓纯系品种(AABBcc)，让Ⅰ(aabbCC)×Ⅱ(aaBBcc)→获得植株Ⅳ为aaBbCc；让Ⅳ(aaBbCc)自交，从子代中选取黄色、多子房、矮蔓植株Ⅴ为aabbcc；Ⅴ(aabbcc)×Ⅲ(AABBCC)→植株Ⅵ(AaBbCc)；、龅幕ㄒ┙欣胩迮嘤，获得单倍体幼苗，用秋水仙素处理幼苗，即可获得红色、多子房、矮蔓纯系列新品种(AABBCC)。(2)cDNA是通过逆转录法获得的DNA。构建基因表达载体要利用限制性核酸内切的酶和DNA连接酶。为了保证目的基因在番茄细胞中表达应插入番茄细胞适合的启动子。答案：(1)其次步：Ⅴ×Ⅲ→植株Ⅵ第三步：、龅幕ㄒ┙欣胩迮嘤，获得单倍体幼苗，用秋水仙素处理幼苗，即可获得红色、多子房、矮蔓纯系新品种(2)①逆转录法②限制性核酸内切酶DNA连接酶③启动子④花粉管通道法(基因枪法)。