专题12 生物的变异-【十年高考】备战2025年高考生物真题分类解析与应试策略（Word版）

第六单元　生物的变异与进化　　　 专题十二　生物的变异 考点 2015-2019年 2020年 2021年 2022年 2023年 2024年 合计 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 全国卷 地方卷 39.基因突变与基因重组 0 5 1 1 0 6 0 4 0 2 0 1 1 19 40.染色体变异 0 2 2 1 0 1 0 4 0 2 0 1 2 11 41.生物变异在育种中的应用 0 4 0 2 0 4 0 1 0 4 1 1 1 16 命题分析与备考建议 (1)命题热度:本专题相对其他专题考查稍火( ),高考命题的高频点是“基因突变、生物变异在育种中的应用”。 (2)考查方向:本专题主要是考查基因突变、染色体变异的原理及其与细胞分裂、遗传规律等知识的联系。 (3)考情前瞻:一是命题借助可遗传变异与不可遗传变异的区别,并结合“表现型=基因型+环境”考查相关概念的内涵、外延的理解应用;二是把生物变异与遗传定律和伴性遗传相结合,综合考查对相关实验的分析和设计。 考点39基因突变与基因重组　 1.(2024·山东,6,2分,难度★★★★)某二倍体生物通过无性繁殖获得二倍体子代的机制有3种:①配子中染色体复制1次;②减数分裂Ⅰ正常,减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离但细胞不分裂;③减数分裂Ⅰ细胞不分裂,减数分裂Ⅱ时每个四分体形成的4条染色体中任意2条进入1个子细胞。某个体的1号染色体所含全部基因如图所示,其中A1、A2为显性基因,a1、a2为隐性基因。该个体通过无性繁殖获得了某个二倍体子代,该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等。已知发育为该子代的细胞在四分体时,1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组。不考虑突变,获得该子代的所有可能机制为 (B) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.①② B.①③ C.②③ D.①②③ 解析 由于“发育为该子代的细胞在四分体时,1号染色体仅2条非姐妹染色单体发生了1次互换并引起了基因重组”,则正常减数分裂Ⅰ产生A1A2A1a2(A1A2a1A2)、a1a2a1A2(a1a2A1a2)两种基因组成的次级性母细胞,减数分裂Ⅱ产生基因组成为A1A2、A1a2、a1a2、a1A2或A1A2、a1A2、a1a2、A1a2的配子,由于“该子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等”,从获得二倍体子代的3种机制分析,②只能得到3显1隐或3隐1显的个体,①③两种机制可以得到子代体细胞中所有1号染色体上的显性基因数与隐性基因数相等的个体,故选B项。 2.(2023·湖南,15,4分,难度★★★)(多选)为精细定位水稻4号染色体上的抗虫基因,用纯合抗虫水稻与纯合易感水稻的杂交后代多次自交,得到一系列抗虫或易感水稻单株。对亲本及后代单株4号染色体上的多个不连续位点进行测序,部分结果按碱基位点顺序排列如下表。据表推测水稻同源染色体发生了随机互换,下列叙述正确的是 (ACD) …位点1…位点2…位点3…位点4…位点5…位点6… A/A A/A A/A A/A A/A A/A 纯合 抗虫 水稻 亲本 G/G G/G G/G G/G G/G G/G 纯合 易感 水稻 亲本 G/G G/G A/A A/A A/A A/A 抗虫 水稻1 A/G A/G A/G A/G A/G G/G 抗虫 水稻2 A/G G/G G/G G/G G/G A/A 易感 水稻1 示例:A/G表示同源染色体相同位点,一条DNA上为A—T碱基对,另一条DNA上为G—C碱基对。 A.抗虫水稻1的位点2~3之间发生过交换 B.易感水稻1的位点2~3及5~6之间发生过交换 C.抗虫基因可能与位点3、4、5有关 D.抗虫基因位于位点2~6之间 解析 根据纯合抗虫水稻和纯合易感水稻亲本6个位点的碱基序列可知,正常情况下F1 6个位点的碱基序列应该是A/G—A/G—A/G—A/G—A/G—A/G。F1自交多次得到的子代,其6个位点的碱基序列或者与纯合抗虫水稻亲本相同(A/A—A/A—A/A—A/A—A/A—A/A),或者与纯合易感水稻亲本相同(G/G—G/G—G/G—G/G—G/G—G/G),或者与F1相同(A/G—A/G—A/G—A/G—A/G—A/G)。据题表可知,抗虫水稻1位点1和位点2的碱基对与纯合抗虫水稻亲本不同,位点4~6的碱基对与纯合抗虫水稻亲本相同,推测抗虫水稻1的位点2~3之间发生过交换,A项正确。同理,推测易感水稻1的位点1~2及位点5~6之间发生过交换,B项错误。比较表中的3个抗虫个体,它们的共同点是位点3、4、5都有碱基对A—T,所以抗虫基因可能与位点3、4、5有关,抗虫基因应位于位点2~6之间,C、D两项正确。 3.(2022·河北,16,3分,难度★★)(多选)人染色体DNA中存在串联重复序列,对这些序列进行体外扩增、电泳分离后可得到个体的DNA指纹图谱。该技术可用于亲子鉴定和法医学分析。下列叙述错误的是 (BC) A.DNA分子的多样性、特异性及稳定性是DNA鉴定技术的基础 B.串联重复序列在父母与子女之间的遗传不遵循孟德尔遗传定律 C.指纹图谱显示的DNA片段属于人体基础代谢功能蛋白的编码序列 D.串联重复序列突变可能会造成亲子鉴定结论出现错误 解析 DNA分子的多样性、特异性及稳定性是DNA鉴定技术的基础,A项正确;人染色体DNA中存在串联重复序列,串联重复序列在染色体上,属于核基因,在父母与子女之间的遗传遵循孟德尔遗传定律,B项错误;指纹图谱由串联重复序列扩增获得,串联重复序列是广泛分布于真核生物核基因组中的简单重复非编码序列,C项错误;DNA指纹图谱技术可用于亲子鉴定和医学分析,串联重复序列突变后,分离得到的指纹图谱可能会发生改变,造成亲子鉴定结论出现错误,D项正确。 4.(2022·湖北,17,2分,难度★★)新冠病毒是一种RNA病毒,其基因组含有约3万个核苷酸。该病毒可通过表面S蛋白与人细胞表面的ACE2蛋白结合而进入细胞。在细胞中该病毒的RNA可作为mRNA,指导合成病毒复制所需的RNA聚合酶,该聚合酶催化RNA合成时碱基出错频率为10-5。下列叙述正确的是 (D) A.新冠病毒只有在选择压力的作用下才发生基因突变 B.ACE2蛋白的出现是人类抵抗新冠病毒入侵的进化结果 C.注射新冠病毒疫苗后,人体可产生识别ACE2蛋白的抗体 D.新冠病毒RNA聚合酶可作为研制治疗新冠肺炎药物的有效靶标 解析 生物变异是不定向的,病毒的基因突变具有随机性,A项错误;人类本身含有ACE2蛋白,并非是人类抵抗新冠病毒入侵的进化结果,B项错误;注射新冠病毒疫苗后,人体可产生识别新冠病毒的抗体,C项错误;由题干“在细胞中该病毒的RNA可作为mRNA,指导合成病毒复制所需的RNA聚合酶”可知,新冠病毒RNA聚合酶可作为研制治疗新冠肺炎药物的有效靶标,D项正确。 5.(2021·天津,8,4分,难度★★)某患者被初步诊断患有SC单基因遗传病,该基因位于常染色体上。调查其家系发现,患者双亲各有一个SC基因发生单碱基替换突变,且突变位于该基因的不同位点。调查结果见下表。 个体 母亲 父亲 姐姐 患者 表型 正常 正常 正常 患病 SC基因 测序结果 [605G/A] [731A/G] [605G/G]; [731A/A] ? 注:测序结果只给出基因一条链(编码链)的碱基序列,[605G/A]表示两条同源染色体上SC基因编码链的第605位碱基分别为G和A。其他类似。 若患者的姐姐两条同源染色体上SC基因编码链的第605和731位碱基可表示为如图,根据调查结果,推断该患者相应位点的碱基应为 (A) 解析 根据题意写出父亲和母亲生下正常女儿的同源染色体模板链上碱基组合如下图所示: 由于女儿表型是正常的,所以第605号正常的碱基是G,731号正常的碱基是A,结合女儿DNA上的基因,可以推测母亲同源染色体模板链的碱基如下: 父亲同源染色体模板链的碱基如下: 因此他们生下患病的孩子的同源染色体上的碱基是两条链上都发生了突变,即: 6.(2021·海南,8,2分,难度★★)某地区少数人的一种免疫细胞的表面受体CCR5的编码基因发生突变,导致受体CCR5结构改变,使得HIV-1病毒入侵该免疫细胞的概率下降。随时间推移,该突变基因频率逐渐增加。下列有关叙述错误的是 (B) A.该突变基因丰富了人类种群的基因库 B.该突变基因的出现是自然选择的结果 C.通过药物干扰HIV-1与受体CCR5的结合可抑制病毒繁殖 D.该突变基因频率的增加可使人群感染HIV-1的概率下降 解析 由于基因突变能产生新的基因,所以该突变基因丰富了人类种群的基因库,A项正确;该突变基因的出现与自然选择无关,该突变基因频率逐渐增加是自然选择的结果,B项错误;由题干可知,受体CCR5结构改变能使得HIV-1病毒入侵该免疫细胞的概率下降,所以通过药物干扰HIV-1与受体CCR5的结合可抑制病毒繁殖,C项正确;由于受体CCR5结构改变能使得HIV-1病毒入侵该免疫细胞的概率下降,所以该突变基因频率的增加,可使人群感染HIV-1的概率下降,D项正确。 7.(2021·浙江,6,2分,难度★★)α-珠蛋白与α-珠蛋白突变体分别由141个和146个氨基酸组成,其中第1~138个氨基酸完全相同,其余氨基酸不同。该变异是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺失引起的。该实例不能说明 (C) A.该变异属于基因突变 B.基因能指导蛋白质的合成 C.DNA片段的缺失导致变异 D.该变异导致终止密码子后移 解析 该变异是由基因上编码第139个氨基酸的一个碱基对缺少引起的,故该变异属于基因突变,A项正确;不论是正常基因还是突变基因都控制合成了蛋白质,故基因能指导蛋白质的合成,B项正确;该变异只是缺失了一个碱基对,而不是DNA分子片段的缺失,C项错误;该突变导致珠蛋白的氨基酸多了5个,故该变异导致终止密码子后移,D项正确。 8.(2021·湖南,15,4分,难度★★)血浆中胆固醇与载脂蛋白apoB-100结合形成低密度脂蛋白(LDL),LDL通过与细胞表面受体结合,将胆固醇运输到细胞内,从而降低血浆中胆固醇含量。PCSK9基因可以发生多种类型的突变,当突变使PCSK9蛋白活性增强时,会增加LDL受体在溶酶体中的降解,导致细胞表面LDL受体减少。下列叙述错误的是 (C) A.引起LDL受体缺失的基因突变会导致血浆中胆固醇含量升高 B.PCSK9基因的有些突变可能不影响血浆中LDL的正常水平 C.引起PCSK9蛋白活性降低的基因突变会导致血浆中胆固醇含量升高 D.编码apoB-100的基因失活会导致血浆中胆固醇含量升高 解析 若基因突变引起LDL受体缺失,则LDL不能将胆固醇运进细胞,导致血浆中的胆固醇含量升高,A项正确;由于密码子的简并性等原因,若PCSK9基因发生突变,可能不影响血浆中LDL的正常水平,B项正确;基因突变引起PCSK9蛋白活性降低时,LDL受体在溶酶体中的降解减少,细胞表面的LDL受体增多,运进细胞的胆固醇增多,导致血浆中胆固醇含量降低,C项错误;若编码apoB-100的基因失活,则载脂蛋白apoB-100减少,与血浆中胆固醇结合形成LDL减少,进而被运进细胞的胆固醇减少,血浆中的胆固醇含量升高,D项正确。 9.(2021·福建,16,4分,难度★★★)水稻等作物在即将成熟时,若经历持续的干热之后又遇大雨天气,穗上的种子就容易解除休眠而萌发。脱落酸有促进种子休眠的作用,同等条件下,种子对脱落酸越敏感,越容易休眠。研究发现,XM基因表达的蛋白发生变化会影响种子对脱落酸的敏感性。XM基因上不同位置的突变影响其蛋白表达的情况和产生的种子休眠效应如下图所示。 下列分析错误的是 (C) A.位点1突变会使种子对脱落酸的敏感性降低 B.位点2突变可以是碱基对发生替换造成的 C.可判断位点3突变使XM基因的转录过程提前终止 D.位点4突变的植株较少发生雨后穗上发芽的现象 解析 种子正常休眠,主要由脱落酸起作用,而位点1突变则无XM蛋白产生,休眠减少,可推测脱落酸作用减弱,即敏感性降低,A项正确;比较表中位点2突变和无突变表达的蛋白图示,蛋白质长度相同,只是中间有一小段氨基酸序列不同,可推测该突变可能是碱基对发生替换造成的,B项正确;比较表中位点3突变和无突变表达的蛋白图示,蛋白质长度变短,可推测模板mRNA上的终止密码子提前,翻译提前终止,C项错误;位点4突变是XM蛋白的表达倍增,使得种子对脱落酸的敏感性增强,雨后穗上的种子不易解除休眠而萌发,D项正确。 10.(2020·山东,20,3分,难度★★★)野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长,发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基上时,均不会产生菌落。某同学实验过程中发现,将M、N菌株混合培养一段时间,充分稀释后再涂布到基本培养基上,培养后出现许多由单个细菌形成的菌落,将这些菌落分别接种到基本培养基上,培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析,不合理的是 (B) A.操作过程中出现杂菌污染 B.M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸 C.混合培养过程中,菌株获得了对方的遗传物质 D.混合培养过程中,菌株中已突变的基因再次发生突变 解析 若操作过程中出现杂菌污染,则杂菌及其子代均可在基本培养基上生长,A项合理;若M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸,混合培养时可产生菌落,但分开后无法正常生长,培养后不能产生菌落,B项不合理;若在混合培养过程中,菌体获得对方的遗传物质发生基因重组,则可不再依赖相应氨基酸,从而在基本培养基上生存,C项合理;若混合培养过程中再次发生突变,则可不再依赖相应氨基酸从而在基本培养基上生存,D项合理。 11.(2019·天津,4,6分,难度★★)叶色变异是由体细胞突变引起的芽变现象。红叶杨由绿叶杨芽变后选育形成,其叶绿体基粒类囊体减少,光合速率减小,液泡中花青素含量增加。下列叙述正确的是 (C) A.红叶杨染色体上的基因突变位点可用普通光学显微镜观察识别 B.两种杨树叶绿体基粒类囊体的差异可用普通光学显微镜观察 C.两种杨树叶光合速率可通过“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验作比较 D.红叶杨细胞中花青素绝对含量可通过“植物细胞的吸水和失水”实验测定 解析 分析题干可知,基因突变不可以用普通光学显微镜观察识别,因为杨树的基因是有遗传效应的DNA片段,DNA在普通光学显微镜下观察不到,A项错误;叶绿体的形态在普通光学显微镜下可以观察到,但叶绿体结构在普通光学显微镜下观察不到,基粒类囊体属于生物膜结构,是叶绿体的内部结构,所以在普通光学显微镜下观察不到,B项错误;由题干信息可知,要使红叶杨和绿叶杨的光合作用强度相等,红叶杨需要更强的光照,原因是红叶杨比绿叶杨的叶绿体基粒类囊体少,光合速率小,因此,两种杨树叶光合速率可通过“探究光照强弱对光合作用强度的影响”实验作比较,C项正确;红叶杨细胞中花青素的相对含量可通过“植物细胞的吸水和失水”实验测定,若要测定花青素的绝对含量需要进一步实验,D项错误。 12.(2019·海南,11,2分,难度★★)下列有关基因突变的叙述,正确的是 (C) A.高等生物中基因突变只发生在生殖细胞中 B.基因突变必然引起个体表型发生改变 C.环境中的某些物理因素可引起基因突变 D.根细胞的基因突变是通过有性生殖传递的 解析 高等生物中基因突变可以发生在体细胞或生殖细胞中,A项错误;由于密码子的简并性,基因突变不一定引起个体表型发生改变;显性纯合子中只有一个基因发生隐性突变,表型也不发生改变,B项错误;环境中的某些物理因素如射线可引起基因突变,C项正确;根细胞不是生殖细胞,其基因突变只能通过无性生殖传递,D项错误。 13.(2018·江苏,15,2分,难度★★)下列过程不涉及基因突变的是 (C) A.经紫外线照射后,获得红色素产量更高的红酵母 B.运用CRISPR/Cas9技术替换某个基因中的特定碱基 C.黄瓜开花阶段用2,4-D诱导产生更多雌花,提高产量 D.香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换,增加患癌风险 解析 紫外线照射酵母细胞,引发基因突变,经过筛选可获得红色素产量更高的红酵母,A项不符合题意;基因中碱基被替换属于基因突变,B、D两项不符合题意;使用植物激素2,4-D诱导黄瓜产生更多的雌花,属于不可遗传变异,与基因突变无关,C项符合题意。 14.(2018·海南,14,2分,难度★★)杂合体雌果蝇在形成配子时,同源染色体的非姐妹染色单体间的相应片段发生对等交换,导致新的配子类型出现,其原因是在配子形成过程中发生了 (A) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.基因重组 B.染色体重复 C.染色体易位 D.染色体倒位 解析 根据题干信息“同源染色体的非姐妹染色单体间的相应片段发生对等交换”可知,在配子形成过程中发生了互换型的基因重组,进而导致配子具有多样性,A项正确,B、C、D三项错误。 15.(2016·江苏,14,2分,难度★★)下图中甲、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 (B) A.个体甲的变异对表型无影响 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3∶1 D.个体乙染色体没有基因缺失,表型无异常 解析 甲图是染色体结构变异中的缺失,乙图是染色体结构变异中的倒位,两种变异都可能会对表型有影响,A、D项错误。由于个体乙染色体出现了染色体结构变异中的倒位,个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常,B项正确;个体甲缺失了e基因,ee基因型不出现,所以自交的后代性状分离比不是3∶1,C项错误。 16.(2023·江苏,20,12分,难度★★★★)帕金森综合征是一种神经退行性疾病,神经元中α-Synuclein蛋白聚积是主要致病因素。研究发现患者普遍存在溶酶体膜蛋白TMEM175变异,如图所示。为探究TMEM175蛋白在该病发生中的作用,进行了一系列研究。请回答下列问题: 图1 图2 (1)帕金森综合征患者TMEM175蛋白的第41位氨基酸由天冬氨酸突变为丙氨酸,说明TMEM175基因发生　　　　　　　而突变,神经元中发生的这种突变　　　　(从“能”“不能”“不一定”中选填)遗传。  (2)突变的TMEM175基因在细胞核中以　　　　　　　为原料,由RNA聚合酶催化形成　　　　键,不断延伸合成mRNA。  (3)mRNA转移到细胞质中,与　　　　结合,合成一段肽链后转移到粗面内质网上继续合成,再由囊泡包裹沿着细胞质中的　　　　由内质网到达高尔基体。突变的TMEM175基因合成的肽链由于氨基酸之间作用的变化使肽链的　　　　改变,从而影响TMEM175蛋白的功能。  (4)通过基因敲除等实验发现TMEM175蛋白参与溶酶体内酸碱稳态调节。如图1所示,溶酶体膜的　　　　　　对H+具有屏障作用,膜上的H+转运蛋白将H+以　　　　的方式运入溶酶体,使溶酶体内pH小于细胞质基质。TMEM175蛋白可将H+运出,维持溶酶体内pH约为4.6。据图2分析,TMEM175蛋白变异将影响溶酶体的功能,原因是　            　。  (5)综上推测,TMEM175蛋白变异是引起α-Synuclein蛋白聚积致病的原因,理由是       　。  答案 (1)碱基替换　不能 (2)核糖核苷酸　磷酸二酯 (3)核糖体　细胞骨架　空间结构 (4)磷脂双分子层　主动运输　TMEM175蛋白结构变化使其不能把溶酶体中多余的H+转运到细胞质基质中,进而使溶酶体中的pH下降,而pH会影响酶的活性,从而影响溶酶体的消化功能 (5)TMEM175蛋白结构的改变导致无法行使正常的功能,即使得溶酶体中的H+无法转运到细胞质基质,导致溶酶体中的pH下降,影响了溶酶体中相关酶的活性,导致细胞中α-Synuclein蛋白无法被分解,进而聚积致病 解析 (1)根据帕金森综合征患者TMEM175蛋白的第41位氨基酸由天冬氨酸突变为丙氨酸可知,帕金森综合征患者患病的根本原因是正常基因发生了碱基的替换,从而引起所编码的蛋白质的改变。由于神经元是体细胞,体细胞中发生的基因突变不能遗传。 (2)mRNA是转录的产物,而转录是以DNA的一条链为模板,以核糖核苷酸为原料,按照碱基互补配对的原则,在RNA聚合酶的作用下催化形成磷酸二酯键,不断延伸合成mRNA。 (3)mRNA通过核孔转移到细胞质中,与核糖体结合,合成一段肽链后转移到粗面内质网上继续合成,再由囊泡包裹沿着细胞质中的细胞骨架由内质网到达高尔基体。突变的TMEM175基因合成的肽链由于氨基酸之间作用的变化使肽链的空间结构改变,从而影响TMEM175蛋白的功能,进而表现出患病症状。 (4)通过基因敲除等实验发现TMEM175蛋白参与溶酶体内酸碱稳态调节。如图1所示,溶酶体膜的磷脂双分子层对H+具有屏障作用。图1中溶酶体内H+浓度高于溶酶体外,同时还需要溶酶体膜上的H+转运蛋白的协助,所以膜上的H+转运蛋白将H+以主动运输的方式运入溶酶体,使溶酶体内pH小于细胞质基质。TMEM175蛋白可将H+运出,维持溶酶体内pH约为4.6。据图2分析,TMEM175蛋白变异导致TMEM175蛋白不可以将H+运出,使得溶酶体内pH小于4.6,从而使溶酶体内酸碱度发生改变,导致溶酶体功能的改变。 (5)综上推测,TMEM175蛋白变异是引起α-Synuclein蛋白聚积致病的原因,结合图示可推测,TMEM175蛋白结构改变导致无法行使正常的功能,即使得溶酶体中的H+无法转运到细胞质基质,导致溶酶体中的pH下降,影响了溶酶体中相关酶的活性,导致细胞中α-Synuclein蛋白无法被分解,进而聚积致病。 17.(2022·天津,17,12分,难度★★★)α地中海贫血是一种常染色体遗传病,可由α2珠蛋白基因变异导致,常见变异类型有基因缺失型和碱基替换突变型。现发现一例患者,疑似携带罕见α2基因变异,对其家系α2基因进行分析。 ①检测碱基替换突变,发现祖母不携带碱基替换突变;母亲的α2基因仅含一个单碱基替换突变,该变异基因可记录为“αW”。 ②检测有无α2基因缺失,电泳结果如下图。 注:1.7 kb条带表示有α2基因,1.4 kb条带表示无α2基因。 (1)将缺失型变异记录为“—”,正常α2基因记录为“α”,则祖母的基因型可记录为“—∕α”。仿此,母亲的基因型可记录为　　　　。  (2)经鉴定,患者确携带一罕见α2基因变异,将该变异基因记录为“αX”,则其基因型可记录为“—∕αX”。αX属于　　　　(填“缺失型”或“非缺失型”)变异。  (3)患者有一妹妹,经鉴定,基因型为“αX∕αW”,请在上图虚线框中画出其在基因缺失型变异检测中的电泳图谱。 (4)患者还有一哥哥,未进行基因检测。他与基因型为“—∕αW”的女性结婚,生育一孩,理论上此孩基因型为“—∕αW”的概率为　　　　。  答案 (1)—∕αW(或αW∕—)　(2)非缺失型 (3)　(4)3/8 解析 (1)由电泳结果可知,祖母含有1.7 kb和1.4 kb的条带,表明有 α2基因,无α2基因,则为缺失型变异,记为—/α,而母亲也含有1.7 kb和1.4 kb的条带,但是母亲含有一个单碱基替换突变,所以基因型记录为—/αW(或αW/—)。(2)正常基因标记为α,如果缺失 α2基因,则为—,由电泳结果可知,患者含有1.7 kb和1.4 kb的条带,且患者确携带一罕见 α2基因变异,将该变异基因记录为αX,所以αX属于碱基替换型突变,而非缺失型变异,所以属于非缺失型变异。(3)由于妹妹的基因型为αX∕αW,则证明有两个 α2基因,所以没有发生缺失型变异,有 α2基因则只有1.7 kb的条带,没有1.4 kb的条带,电泳图谱见答案。(4)患者基因型为—/αX,妹妹基因型为αX/αW,母亲基因型为—/αW,依据患者父亲基因电泳检测结果进行分析,可推导出其基因型为—/αX,那么哥哥可能的基因型及比例为—/—∶—/αX∶—/αW∶αX/αW=1∶1∶1∶1,则产生的配子及比例为—∶αX∶αW=2∶1∶1,若与基因型为—/αW的女性婚配,则该女性产生的配子及比例为—∶αW=1∶1,那么二者产生基因型为—∕αW的孩子的概率为(1/2)×(1/2)+(1/2)×(1/4)=3/8。 18.(2022·湖南,19,13分,难度★★★)中国是传统的水稻种植大国,有一半以上人口以稻米为主食。在培育水稻优良品种的过程中,发现某野生型水稻叶片绿色由基因C控制。回答下列问题。 (1)突变型1叶片为黄色,由基因C突变为C1所致,基因C1纯合幼苗期致死。突变型1连续自交3代,F3成年植株中黄色叶植株占　　　　　。  (2)测序结果表明,突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变,由5'-GAGAG-3'变为5'-GACAG-3',导致第　　　　　位氨基酸突变为　　　　　,从基因控制性状的角度解释突变体叶片变黄的机理:　　　　。(部分密码子及对应氨基酸:GAG谷氨酸;AGA精氨酸;GAC天冬氨酸;ACA苏氨酸;CAG谷氨酰胺)  (3)由C突变为C1产生了一个限制酶酶切位点。从突变型1叶片细胞中获取控制叶片颜色的基因片段,用限制酶处理后进行电泳(电泳条带表示特定长度的DNA片段),其结果为图中　　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。  (4)突变型2叶片为黄色,由基因C的另一突变基因C2所致。用突变型2与突变型1杂交,子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%。能否确定C2是显性突变还是隐性突变?　　　　　　　　　(填“能”或“否”),用文字说明理由:　    　。  答案 (1)2/9　(2)243　谷氨酰胺　基因突变影响与色素形成有关酶的合成,导致叶片变黄　(3)Ⅲ　(4)能　突变型1和突变型2杂交后,只有突变型2表现为隐性突变,子代才可能出现黄色叶植株与绿色叶植株各占50% 解析 (1)基因C1纯合幼苗期致死,相当于显性纯合致死,杂合子自交淘汰显性纯合个体,F1中CC∶CC1=1∶2,F2中CC∶CC1=3∶2,3/5CC自交产生的子代均为绿色,2/5CC1自交产生1/10CC、1/5CC1、1/10C1C1,其中1/10C1C1致死,所以F3成年植株中黄色叶植株占2/9。(2)由于三个碱基决定一个氨基酸,因此第727位碱基前共有242个密码子,说明第727位碱基对应第243个密码子的第一位,由于是编码序列,密码子由GAG突变为CAG,对应的氨基酸由谷氨酸变为谷氨酰胺。基因突变影响与色素形成有关酶的合成,导致叶片变黄。(3)突变体为杂合子,被限制酶处理后应该有三种类型的DNA片段,因此结果为Ⅲ。(4)若突变型2为显性突变,突变型2(CC2)与突变型1(CC1)杂交,子代表型及比例为黄∶绿=3∶1,与题意不符。只有突变型2为隐性突变,突变型1和突变型2杂交子代才可能出现黄色叶植株与绿色叶植株各占50%。 19.(2021·湖北,24,15分,难度★★★)疟疾是一种由疟原虫引起的疾病。疟原虫为单细胞生物,可在按蚊和人两类宿主中繁殖。我国科学家发现了治疗疟疾的青蒿素。随着青蒿素类药物广泛应用,逐渐出现了对青蒿素具有抗药性的疟原虫。 为了研究疟原虫对青蒿素的抗药性机制,将一种青蒿素敏感(S型)的疟原虫品种分成两组:一组逐渐增加青蒿素的浓度,连续培养若干代,获得具有抗药性(R型)的甲群体,另一组为乙群体(对照组)。对甲和乙两群体进行基因组测序,发现在甲群体中发生的9个碱基突变在乙群体中均未发生,这些突变发生在9个基因的编码序列上,其中7个基因编码的氨基酸序列发生了改变。 为确定7个突变基因与青蒿素抗药性的关联性,现从不同病人身上获取若干疟原虫样本,检测疟原虫对青蒿素的抗药性(与存活率正相关)并测序,以S型疟原虫为对照,与对照的基因序列相同的设为野生型“+”,不同的设为突变型“-”。部分样本的结果如表。 疟原 虫 存活 率/% 基因 1 基因 2 基因 3 基因 4 基因 5 基因 6 基因 7 对照 0.04 + + + + + + + 1 0.2 + + + + + + - 2 3.8 + + + - + + - 3 5.8 + + + - - + - 4 23.1 + + + + - - - 5 27.2 + + + + - - - 6 27.3 + + + - + - - 7 28.9 + + + - - - - 8 31.3 + + + + - - - 9 58.0 + + + - + - - 回答下列问题: (1)连续培养后疟原虫获得抗药性的原因是  　,  碱基突变但氨基酸序列不发生改变的原因是　　　　　　　。  (2)7个基因中与抗药性关联度最高的是　,  判断依据是  　。  (3)若青蒿素抗药性关联度最高的基因突变是导致疟原虫抗青蒿素的直接原因,利用现代分子生物学手段,将该突变基因恢复为野生型,而不改变基因组中其他碱基序列。经这种基因改造后的疟原虫对青蒿素的抗药性表现为　　　　　。  (4)根据生物学知识提出一条防控疟疾的合理化建议:　　　　　　　　　　。  答案 (1)通过基因突变可产生抗青蒿素的个体,连续培养过程中,在青蒿素的定向选择作用下,疟原虫种群中抗青蒿素的相关基因的频率升高,抗药性个体数增多　密码子具有简并性　(2)基因6　与对照组相比,在有突变基因6和7的4~9组中,疟原虫的存活率都大幅提高,但在有突变基因7的1、2、3组中,疟原虫的存活率提高的幅度不大　(3)S型(对青蒿素敏感)　(4)做好按蚊的防治工作 解析 (1)基因突变可以产生新基因,进而可能产生新性状,在疟原虫的种群中,通过基因突变可产生抗青蒿素的个体,连续培养过程中,在青蒿素的定向选择作用下,疟原虫种群中抗青蒿素的相关基因的频率升高,抗药性个体数增多;由于密码子具有简并性,即一种氨基酸可能由一个或多个密码子对应,故碱基突变但氨基酸序列可能不发生改变。(2)与对照的基因序列相同的设为野生型“+”,不同的设为突变型“-”,分析表格数据:与对照组相比,在有突变基因6和7的4~9组中,疟原虫的存活率都大幅提高,但在有突变基因7的1、2、3组中,疟原虫的存活率提高的幅度不大,故推测7个基因中与抗药性关联度最高的是基因6。(3)结合(2)可知,7个基因中与抗药性关联度最高的是基因6,若基因6的基因突变是导致疟原虫抗青蒿素的直接原因,则采用现代分子生物学手段将其恢复为野生型后,其抗药性性状也随之消失,故经这种基因改造后的疟原虫对青蒿素的抗药性表现为S型(对青蒿素敏感)。(4)据题干信息“疟原虫为单细胞生物,可在按蚊和人两类宿主中繁殖”,故为减少疟原虫的数量,可做好按蚊的防治工作,令宿主的数量减少从而减少疟原虫。 20.(2020·全国1,32,9分,难度★★)遗传学理论可用于指导农业生产实践。回答下列问题。 (1)生物体进行有性生殖形成配子的过程中,在不发生染色体结构变异的情况下,产生基因重新组合的途径有两条,分别是      　。  (2)在诱变育种过程中,通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传,原因是　　　　　　　　　　　　。若要使诱变获得的性状能够稳定遗传,需要采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案 (1)在减数分裂过程中,随着非同源染色体的自由组合,非等位基因自由组合;同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的互换而发生交换,导致染色单体上的基因重组 (2)控制新性状的基因是杂合的　通过自交筛选性状能稳定遗传的子代 解析 (1)基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。在生物体通过减数分裂形成配子时,随着非同源染色体的自由组合,非等位基因自由组合,发生基因重组的雌雄配子结合形成受精卵,可使子代产生变异;在减数分裂的四分体时期,位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的互换而发生交换,导致染色单体上的基因重组。(2)诱变育种一般是指通过辐射诱变、激光诱变或化学诱变剂处理生物,使生物发生基因突变,从而产生新性状。但基因突变具有低频性和不定向性,诱变后,很难出现等位基因同时突变为相同基因的情况,因此获得新性状的个体往往都是杂合子。若要使诱变获得的性状能够稳定遗传,可连续自交进行筛选,或经花药离体培养后,用秋水仙素处理以获得纯合子,再进行筛选。 考点40染色体变异　 1.(2024·山东,17,3分,难度★★★★★)(多选)果蝇的直翅、弯翅受Ⅳ号常染色体上的等位基因A、a控制。现有甲、乙2只都只含7条染色体的直翅雄果蝇,产生原因都是Ⅳ号常染色体中的1条移接到某条非同源染色体末端,且移接的Ⅳ号常染色体着丝粒丢失。为探究Ⅳ号常染色体移接情况,进行了如表所示的杂交实验。已知甲、乙在减数分裂时,未移接的Ⅳ号常染色体随机移向一极;配子和个体的存活力都正常。不考虑其他突变和染色体互换,下列推断正确的是 (AC) 实验①:甲×正常雌果蝇→F1中直翅∶弯翅=7∶1,且雄果蝇群体中的直翅∶弯翅=3∶1 实验②:乙×正常雌果蝇→F1中直翅∶弯翅=3∶1,且直翅和弯翅群体中的雌雄比都是1∶1 A.①中亲本雌果蝇的基因型一定为Aa B.②中亲本雌果蝇的基因型一定为aa C.甲中含基因A的1条染色体一定移接到X染色体末端 D.乙中含基因A的1条染色体一定移接到X染色体末端 解析 据F1表型及比例可知,直翅对弯翅为显性。在实验①中,F1中翅型在雌、雄个体中表现不一致,雌性只有直翅,雄性个体中直翅∶弯翅=3∶1,说明相关基因的遗传与性染色体有关,即甲中含基因A的1条染色体一定移接到X染色体末端,基因型为AXAY,可产生AXA、Y、AY、XA四种数量相等的雄配子,正常雌果蝇的基因型为AaXX,产生AX、aX两种数量相等的雌配子,雌、雄配子结合,即可出现实验①的结果,A、C两项正确;实验②中F1的表型与性别无关,说明乙中含基因A的1条染色体移接到了非同源常染色体上,其基因型为A0a0,产生四种配子,Aa、A0、0a、00,当雌果蝇的基因型为Aa00时,产生A0、a0两种配子,F1才会出现表中的结果,B、D两项错误。 2.(2023·湖北,16,2分,难度★★★)DNA探针是能与目的DNA配对的带有标记的一段核苷酸序列,可检测识别区间的任意片段,并形成杂交信号。某探针可以检测果蝇Ⅱ号染色体上特定DNA区间。某果蝇的Ⅱ号染色体中的一条染色体部分区段发生倒位,如下图所示。用上述探针检测细胞有丝分裂中期的染色体(染色体上“-”表示杂交信号),结果正确的是 (B) 解析 该果蝇的Ⅱ号染色体中的一条染色体发生倒位的区段位于探针识别区段,倒位后该区段一部分位置不变,另一部分位于着丝粒另一侧。因为DNA探针可检测识别区间的任意片段,并形成杂交信号,故该DNA探针可以与着丝粒两侧的探针识别区段(部分区段)结合,形成两个杂交信号。另一条Ⅱ号染色体正常,只在着丝粒一侧形成一个杂交信号。 3.(2023·江苏,10,2分,难度★★★)2022年我国科学家发布燕麦基因组,揭示了燕麦的起源与进化,燕麦进化模式如图所示。下列相关叙述正确的是 (C) A.燕麦是起源于同一祖先的同源六倍体 B.燕麦是由AA和CCDD连续多代杂交形成的 C.燕麦多倍化过程说明染色体数量的变异是可遗传的 D.燕麦中A和D基因组同源性小,D和C同源性大 解析 由图可知,燕麦起源于燕麦属,燕麦属分别进化产生A/D基因组和C基因组的不同燕麦属生物,进而经过杂交和染色体加倍形成燕麦,即燕麦是起源于同一祖先的异源六倍体,A错误。由AA和CCDD杂交后得到的是ACD,再经过染色体数目加倍后形成了AACCDD的燕麦,B错误。燕麦多倍化过程中,发生的变异类型主要是染色体数目变异,该变异类型是可遗传变异,C正确。根据图示,燕麦中A和D基因组由同一种祖先即A/D基因组祖先进化而来,因此A和D基因组同源性大,D和C同源性小,D错误。 4.(2022·北京,4,2分,难度★★)控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体。白眼雌蝇与红眼雄蝇杂交,子代中雌蝇为红眼,雄蝇为白眼,但偶尔出现极少数例外子代。子代的性染色体组成如下图。下列判断错误的是 (B) A.果蝇红眼对白眼为显性 B.亲代白眼雌蝇产生2种类型的配子 C.具有Y染色体的果蝇不一定发育成雄性 D.例外子代的出现源于母本减数分裂异常 解析 若相关基因位于X染色体上,用B、b表示,白眼雌蝇与红眼雄蝇杂交,子代中雌蝇为红眼,雄蝇为白眼,可判断果蝇红眼对白眼为显性,A项正确;亲代白眼雌蝇正常情况下产生1种类型的配子,即Xb。根据杂交实验结果,还可以产生白眼雌果蝇和红眼雄果蝇,基因型分别为XbXbY和XBO,故亲代白眼雌果蝇还产生了XbXb和O配子,共3种类型,B项错误;由题图可知,基因型为XXY的个体为雌性,具有Y染色体的果蝇不一定发育成雄性,C项正确;例外子代的出现是源于母本减数分裂异常,出现了不含X染色体的卵细胞或含有两条X染色体的卵细胞,D项正确。 5.(2022·山东,5,2分,难度★★★)家蝇Y染色体由于某种影响断成两段,含s基因的小片段移接到常染色体获得XY'个体,不含s基因的大片段丢失。含s基因的家蝇发育为雄性,只含一条X染色体的雌蝇胚胎致死,其他均可存活且繁殖力相同。M、m是控制家蝇体色的基因,灰色基因M对黑色基因m为完全显性。如图所示的两亲本杂交获得F1,从F1开始逐代随机交配获得Fn。不考虑交换和其他突变,关于F1至Fn,下列说法错误的是 (D) A.所有个体均可由体色判断性别 B.各代均无基因型为MM的个体 C.雄性个体中XY'所占比例逐代降低 D.雌性个体所占比例逐代降低 解析 含有M的个体同时含有s基因,即雄性个体均表现为灰色,雌性个体只含有m,故表现为黑色,因此所有个体均可由体色判断性别,A项正确;含有Ms基因的个体表现为雄性,基因型为MsMs的个体需要亲本均含有Ms基因,而两个雄性个体不能杂交,B项正确;亲本雌性个体产生的配子为mX,雄性亲本产生的配子种类及比例为1/4MsX、1/4MsO、1/4mX、1/4mO(O表示不含X染色体),子一代为1/4MsmXX、1/4MsmXO、1/4mmXX、1/4mmXO(致死),即雄性个体为1/2XXY'(MsmXX)、1/2XY'(MsmXO),雌性个体为mmXX,把性染色体和常染色体分开考虑,只考虑性染色体,子一代雄性个体产生的配子种类及比例为3/4X、1/4O,雌性个体产生的配子只含有X,子二代为3/4XX、1/4XO;只考虑常染色体,子二代为1/2Msm、1/2mm,把性染色体和常染色体综合考虑,子二代为3/8MsmXX、1/8MsmXO、3/8mmXX、1/8mmXO(致死),即雄性个体为3/4XXY'(MsmXX)、1/4XY'(MsmXO),即雄性个体中XY'所占比例由1/2变为1/4,逐代降低,雌性个体所占比例由1/3变为3/7,逐代升高,C项正确,D项错误。 6.(2022·浙江,3,2分,难度★★)猫叫综合征的病因是人类第五号染色体短臂上的部分片段丢失。这种变异属于 (B) A.倒位 B.缺失 C.重复 D.易位 解析 染色体结构变异包括染色体片段缺失、重复、倒位和易位。缺失是染色体片段的丢失,引起片段上所带基因也随之丢失的现象。重复是染色体上增加了某个相同片段的现象。倒位是一个染色体上的某个片段的正常排列顺序发生180°颠倒的现象。易位是染色体的某一片段移接到另一非同源染色体上的现象。人类第五号染色体短臂上的部分片段丢失属于缺失。 7.(2022·湖南,9,2分,难度★★)大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上。某个体测交后代表型及比例为黑眼黑毛∶黑眼白化∶红眼黑毛∶红眼白化=1∶1∶1∶1。该个体最可能发生了下列哪种染色体结构变异?(C) 解析 由题干信息可知,大鼠控制黑眼/红眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一条染色体上,这两对等位基因不能自由组合,正常情况下杂合子只能产生两种类型的配子,若发生了染色体易位,可产生四种类型的配子,如图C,相应个体测交,后代可表现出类似自由组合的比例。 8.(2021·辽宁,9,2分,难度★★)被子植物的无融合生殖是指卵细胞、助细胞和珠心细胞等直接发育成胚的现象。助细胞与卵细胞染色体组成相同,珠心细胞是植物的体细胞。下列有关某二倍体被子植物无融合生殖的叙述,错误的是 (C) A.由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的 B.由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性 C.由助细胞无融合生殖产生的个体保持了亲本的全部遗传特性 D.由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组 解析 助细胞与卵细胞染色体组成相同,只有一个染色体组,珠心细胞是植物的体细胞,含有两个染色体组,所以由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的,A项正确;由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性,B项正确;由于助细胞与卵细胞染色体组成相同,而减数分裂过程中发生了同源染色体分离,所以由助细胞无融合生殖产生的个体不一定能保持亲本的全部遗传特性,C项错误;珠心细胞是植物的体细胞,所以由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组,D项正确。 9.(2020·全国2,4,6分,难度★★)关于高等植物细胞中染色体组的叙述,错误的是 (C) A.二倍体植物的配子只含有一个染色体组 B.每个染色体组中的染色体均为非同源染色体 C.每个染色体组中都含有常染色体和性染色体 D.每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列不同 解析 二倍体的体细胞中含有两个染色体组,其配子中的染色体组数是体细胞中的一半,A项正确;每个染色体组中的不同染色体的大小、形态各不相同,均为非同源染色体,B项正确;有些高等植物没有性别之分,也就没有常染色体和性染色体之分,C项错误;每个染色体组中的各染色体含有不同的基因,不同基因的碱基序列是不同的,故每个染色体组中各染色体DNA的碱基序列各不相同,D项正确。 10.(2020·江苏,8,2分,难度★)下列叙述中与染色体变异无关的是 (B) A.通过孕妇产前筛查,可降低21三体综合征的发病率 B.通过连续自交,可获得纯合基因品系玉米 C.通过植物体细胞杂交,可获得白菜-甘蓝 D.通过普通小麦和黑麦杂交,培育出了小黑麦 解析 21三体综合征的病因是21号染色体增加了一条,故A项与染色体变异有关。通过连续自交获得纯合基因品系玉米,原理是基因重组,未发生染色体变异,故B项与染色体变异无关。植物体细胞杂交,获得的杂种植株具有两个物种的染色体,故C项属于染色体变异。六倍体普通小麦与二倍体黑麦杂交,培育出八倍体小黑麦的原理是染色体变异,故D项与染色体变异有关。 11.(2017·江苏,19,2分,难度★★)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 (B) A.上图表示的过程发生在减数分裂Ⅰ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 解析 据图分析,染色体正在联会,应发生在减数分裂Ⅰ的前期,A项错误。正常联会产生的配子类型有Aa和aa两种。异常联会产生的配子有A、aaa、a、Aaa 4种异常类型,则自交后代会出现二体、三体、五体或六体等染色体数目变异的个体,B项正确;由配子类型知,籽粒基因型即后代基因型不一定相同,C项错误;花药离体培养加倍后会得到基因型为AAaa、AAaaaa的杂合子,D项错误。 12.(2015·江苏,10,2分,难度★★)甲、乙为两种果蝇(2n),下图为这两种果蝇的各一个染色体组,下列叙述正确的是 (D) A.甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常 B.甲发生染色体互换形成了乙 C.甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同 D.图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料 解析 由图看出甲图性染色体为端粒染色体,属于正常情况,而乙图的性染色体发生了染色体结构变异中的倒位。甲、乙杂交产生的F1在减数分裂过程中,有两条性染色体不能联会,不能正常进行减数分裂,A项错误;与甲相比,乙图的变化属于染色体变异,B项错误;由于倒位,甲、乙1号染色体上的基因排列顺序不同,C项错误;染色体变异属于可遗传变异,可为进化提供原材料,D项正确。 13.(2020·全国3,32,10分,难度★★★)普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程,如图所示(其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组,每个染色体组均含7条染色体)。在此基础上,人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题。 (1)在普通小麦的形成过程中,杂种一是高度不育的,原因是　　　　　　　　　　　　。已知普通小麦是杂种二染色体加倍形成的多倍体,普通小麦体细胞中有　　　　条染色体。一般来说,与二倍体相比,多倍体的优点是　　　　　　　　　　　　(答出2 点即可)。  (2)若要用人工方法使植物细胞染色体加倍,可采用的方法有　　　　　　　　　　(答出1点即可)。  (3)现有甲、乙两个普通小麦品种(纯合体),甲的表型是抗病易倒伏, 乙的表型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙为实验材料设计实验获得抗病抗倒伏且稳定遗传的新品种,请简要写出实验思路。 答案 (1)无同源染色体,不能进行正常的减数分裂　42　营养物质含量高、茎秆粗壮　(2)用秋水仙素处理　(3)甲、乙两个品种杂交,F1自交,选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。 解析 (1)由题图可知,杂种一是由一粒小麦和斯氏麦草两种植物杂交得到的,虽然杂种一的体细胞中含有2个染色体组,但它们来自两个不同的物种,即体细胞中无同源染色体,不能进行正常的减数分裂,无法形成正常的生殖细胞,故杂种一是高度不育的。由题图可知,杂种二的体细胞中含有3个染色体组,是三倍体,每个染色体组均含7条染色体;普通小麦是由杂种二染色体加倍形成的多倍体,故普通小麦体细胞中含有42条染色体。与二倍体相比,多倍体的优点是营养物质含量高,茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大等。(2)使植物细胞染色体加倍的人工方法有用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗;用低温处理植物分生组织的细胞。(3)根据试题要求,应设计杂交育种方案获得纯合的抗病抗倒伏小麦,因为只有纯合子才能稳定遗传。杂交实验方案为:甲、乙两个品种杂交获得F1,F1自交,选取F2中既抗病又抗倒伏、且自交后代不发生性状分离的植株。 根据育种程序图识别育种名称和过程 ①首先要识别图解中各字母表示的处理方法:A——杂交,D——自交,B——花药离体培养,C——秋水仙素处理,E——诱变处理,F——秋水仙素处理,G——转基因技术,H——脱分化,I——再分化,J——包裹人工种皮。这是识别各种育种方法的主要依据。 ②根据以上分析可以判断:“亲本新品种”为杂交育种,“亲本新品种”为单倍体育种,“种子或幼苗新品种”为诱变育种,“种子或幼苗新品种”为多倍体育种,“植物细胞新细胞愈伤组织胚状体人工种子→新品种”为基因工程育种。 考点41生物变异在育种中的应用　 1.(2024·全国新课标,5,6分,难度★★★)某种二倍体植物的P1和P2植株杂交得F1,F1自交得F2。对个体的DNA进行PCR检测,产物的电泳结果如图所示,其中①~⑧为部分F2个体,上部2条带是一对等位基因的扩增产物,下部2条带是另一对等位基因的扩增产物,这2对等位基因位于非同源染色体上。下列叙述错误的是 (D) A.①②个体均为杂合体,F2中③所占的比例大于⑤ B.还有一种F2个体的PCR产物电泳结果有3条带 C.③和⑦杂交子代的PCR产物电泳结果与②⑧电泳结果相同 D.①自交子代的PCR产物电泳结果与④电泳结果相同的占1/2 解析 以PCR产物电泳结果图形式显示杂交实验中亲本和子代的基因型,要求学生根据图示信息进行分析,进而转化得出各种电泳结果对应的基因型,再据此分析相关的遗传学问题,考查对信息的获取和加工处理的关键能力,以及运用遗传规律解决新问题的创新能力。由于不知显隐性关系,设题图中自上至下4条带分别代表基因A、a、B、b,则F1的基因型为AaBb,①和②的基因型分别为AaBB和Aabb,③和⑤的基因型分别为AABb和AABB,在F2中分别占1/8和1/16,A项正确。F2有9种基因型,除题图中的基因型外,还有aaBb,其PCR产物电泳结果会有3条带,B项正确。⑦的基因型为aabb,③与⑦杂交子代的基因型有Aabb和AaBb 2种,而②和⑧的基因型分别为Aabb和AaBb,C项正确。①自交子代的基因型及所占比例为1/4AABB、1/2AaBB和1/4aaBB,与④电泳结果相同的占1/4,D项错误。 2.(2024·吉林,15,2分,难度★★★)栽培马铃薯为同源四倍体,育性偏低。GBSS基因(显隐性基因分别表示为G和g)在直链淀粉合成中起重要作用,只有存在G基因才能产生直链淀粉。不考虑突变和染色体互换,下列叙述错误的是 (C) A.相比二倍体马铃薯,四倍体马铃薯的茎秆粗壮,块茎更大 B.选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题,并保持优良性状 C.Gggg个体产生的次级精母细胞中均含有1个或2个G基因 D.若同源染色体两两联会,GGgg个体自交,子代中产直链淀粉的个体占35/36 解析 多倍体植物一般具有茎秆粗壮、营养物质丰富的优点,所以相比二倍体马铃薯,四倍体马铃薯的茎秆更粗壮,块茎更大,A项正确。植物进行无性繁殖,可保持母体的优良性状,因此选用块茎繁殖可解决马铃薯同源四倍体育性偏低问题,并保持优良性状,B项正确。Gggg个体的精原细胞经间期复制之后基因型为GGgggggg,减数第一次分裂后期同源染色体分离,非同源染色体自由组合,不考虑互换,所以GG会移向同一极,故Gggg个体产生的次级精母细胞含有2或0个G基因,C项错误。若同源染色体两两联会,GGgg个体自交,产生的配子为1/6 GG、4/6 Gg、1/6 gg,由题干已知只有存在G基因才能产生直链淀粉,故子代中产直链淀粉的个体占1-(1/6)×(1/6)=35/36,D项正确。 3.(2023·海南,15,3分,难度★★★)某作物的雄性育性与细胞质基因(P、H)和细胞核基因(D、d)相关。现有该作物的4个纯合品种:①(P)dd(雄性不育)、②(H)dd(雄性可育)、③(H)DD(雄性可育)、④(P)DD(雄性可育),科研人员利用上述品种进行杂交实验,成功获得生产上可利用的杂交种。下列有关叙述错误的是 (D) A.①和②杂交,产生的后代雄性不育 B.②③④自交后代均为雄性可育,且基因型不变 C.①和③杂交获得生产上可利用的杂交种,其自交后代出现性状分离,故需年年制种 D.①和③杂交后代作父本,②和③杂交后代作母本,二者杂交后代雄性可育和不育的比例为3∶1 解析 由题可知,P、H基因为细胞质基因,遗传时遵循母系遗传,①(P)dd(雄性不育)和②(H)dd(雄性可育)杂交时,①只能作母本,因此杂交后代基因型为(P)dd,表现为雄性不育,A正确;②(H)dd(雄性可育)、③(H)DD(雄性可育)、④(P)DD(雄性可育)为纯合子,自交后代基因型不变,均为雄性可育,B正确;①(P)dd(雄性不育)和③(H)DD(雄性可育)杂交,子一代为(P)Dd,表现为雄性可育,子一代自交后代为(P)DD(雄性可育)、(P)Dd(雄性可育)、(P)dd(雄性不育),出现性状分离,故需年年制种,C正确;①和③杂交后代(P)Dd(雄性可育)作父本,②和③杂交后代(H)Dd作母本,二者杂交后代为1/4(H)DD、1/2(H)Dd、1/4(H)dd,都为雄性可育,D错误。 4.(2023·辽宁,2,2分,难度★★★)葡萄与爬山虎均是葡萄科常见植物,将二倍体爬山虎的花粉涂在未受粉的二倍体葡萄柱头上,可获得无子葡萄。下列叙述正确的是 (A) A.爬山虎和葡萄之间存在生殖隔离 B.爬山虎花粉引起葡萄果实发生了基因突变 C.无子葡萄经无性繁殖产生的植株仍结无子果实 D.无子葡萄的果肉细胞含一个染色体组 解析 生殖隔离是指在自然条件下,由于生物之间不能交配或者交配后不能产生可育后代的现象。由题可知,将二倍体爬山虎的花粉涂在未受粉的二倍体葡萄柱头上,获得的葡萄中没有种子即不能获得可育后代,可判断二者间存在生殖隔离,A正确;涂在未受粉的二倍体葡萄柱头上的爬山虎花粉不能引起葡萄果实发生基因突变,而是促使葡萄产生生长素,促进子房发育成无子葡萄,B错误;这种无子葡萄是经生长素作用产生的,其细胞中遗传物质未发生改变,所以该无子葡萄经无性繁殖产生的植株在自然条件下结有子果实,C错误;无子葡萄的果肉细胞是由母本子房壁细胞经有丝分裂和分化形成,而母本葡萄是二倍体,所以无子葡萄的果肉细胞含两个染色体组,D错误。 生物之间无法交配、不能完成受精或杂种不活、杂种不育等都属于生殖隔离。 5.(2022·江苏,18,3分,难度★★★)(多选)科研人员开展了芥菜和埃塞俄比亚芥杂交实验,杂种经多代自花传粉选育,后代育性达到了亲本相当的水平。下图中L、M、N表示3个不同的染色体组。下列相关叙述正确的有 (AD) A.两亲本和F1都为多倍体 B.F1减数第一次分裂中期形成13个四分体 C.F1减数第二次分裂后产生的配子类型为LM和MN D.F1两个M染色体组能稳定遗传给后代 解析 题图中L、M、N表示3个不同的染色体组,所以两亲本和F1都含有四个染色体组,且由受精卵发育而来,均为多倍体,A项正确;减数第一次分裂前期同源染色体两两配对,联会形成四分体,B项错误;F1的染色体组成为LMMN,MM两个染色体组含有同源染色体,可发生联会,故MM分离进入到不同的配子中, LN可能分开,也可能在一起,所以F1产生的配子为M和LNM或LM和MN,无法产生LN, C项错误;从题图可知,在选育产生的后代中,都含有两个M染色体组,说明F1两个M染色体组能稳定遗传给后代,D项正确。 6.(2021·北京,7,2分,难度★★)研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n=14)的优良性状导入普通小麦(2n=42)中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉,10天后只发现两个杂种幼胚,将其离体培养,产生愈伤组织,进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是 (C) A.簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离 B.培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化 C.杂种植株减数分裂时染色体能正常联会 D.杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株 解析 簇毛麦与普通小麦是两个不同物种,它们之间存在生殖隔离,A项正确;将杂种幼胚离体培养,产生愈伤组织,进而获得含28条染色体的大量杂种植株,运用了植物组织培养技术,培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化,B项正确;杂种植株中来自簇毛麦的染色体没有同源染色体,在减数分裂时染色体不能正常联会,C项错误;杂种植株的染色体加倍后,在减数分裂时染色体能正常联会,因而能产生可育植株,D项正确。 7.(2021·广东,11,2分,难度★★★)白菜型油菜(2n=20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种,科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是 (A) A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组 B.将Bc作为育种材料,能缩短育种年限 C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株 D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育 解析 由题干信息可知,白菜型油菜是二倍体,有两个染色体组,Bc是由该油菜未受精的卵细胞发育形成的,其成熟叶肉细胞中只有一个染色体组,A项错误;以Bc为材料通过诱导(用秋水仙素或低温处理)使其染色体加倍,从而培育出纯合的符合要求的二倍体白菜型油菜,与杂交育种相比,该方法能明显缩短育种年限,B、C两项正确。Bc是单倍体,只有一个染色体组,自然状态下不能进行减数分裂,不能产生配子,因此Bc高度不育,D项正确。 8.(2018·浙江,3,2分,难度★)将某种海鱼的抗冻基因导入西红柿细胞中,培育成耐低温的西红柿新品种。这种导入外源基因的方法属于 (B) A.杂交育种 B.转基因技术 C.单倍体育种 D.多倍体育种 解析 将其他生物的基因转移到某生物物种中,使原物种出现原先不具有的新性状的技术,属于转基因技术。 9.(2015·江苏,15,2分,难度★)经X射线照射的紫花香豌豆品种,其后代中出现了几株开白花植株,下列叙述错误的是 (A) A.白花植株的出现是对环境主动适应的结果,有利于香豌豆的生存 B.X射线不仅可引起基因突变,也会引起染色体变异 C.通过杂交实验,可以确定是显性突变还是隐性突变 D.观察白花植株自交后代的性状,可确定是否是可遗传变异 解析 白花的出现是因为X射线照射导致了基因突变。基因突变所产生的性状对生物体的生存一般是有害的,A项错误;X射线既可引起基因突变,又能引起染色体变异,B项正确;若要确定该突变的显、隐性,需做杂交实验,C项正确。白花植株自交,观察后代的表型,可确定该变异是否可遗传,D项正确。 10.(2023·北京,19,12分,难度★★★)二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物,筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制,对创制高产优质新品种意义重大。 (1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜(绿叶),获得了新生叶黄化突变体(黄化叶)。突变体与野生型杂交,结果如图甲,其中隐性性状是　　　　　。  甲 (2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因,与野生型相比,它在DNA序列上有一个碱基对改变,导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点(如图乙)。据此,检测F2基因型的实验步骤为:提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→　　　　　→电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为　　　　　条。  乙 (3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交,获得杂交油菜种子S(杂合子),使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常,其他性状与A相同,A与A1杂交,子一代仍为品系A,由此可大量繁殖A。 在大量繁殖A的过程中,会因其他品系花粉的污染而导致A不纯,进而影响种子S的纯度,导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识,且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作,获得了新生叶黄化的A1,利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。 丙 ①图丙中,A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交,筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为　　　　　。  ②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降,简单易行的田间操作是　　　　　　　。  答案 (1)黄化叶　　(2)用限制酶B处理　　3 (3)①50%　　②在开花前把田间出现的绿叶植株除去 解析 (1)F1野生型油菜进行自交,F2中既有野生型又有黄化叶,由此可以推测黄化叶是隐性性状。 (2)由题可知,与野生型相比,黄化叶突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点,因此可用限制酶B处理其DNA,然后进行电泳。野生型正常基因电泳结果有一条带,黄化叶的突变基因电泳结果有两条带,则F2中杂合子电泳条带数目应为3条。 (3)①由图丙可知,A与黄花A1杂交,子一代出现的绿叶雄性不育株为杂合子,因此A植株的子代绿叶雄性不育植株与黄化A1杂交相当于测交,故筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为50%。 ②A不纯(花粉不纯)会影响种子S的纯度,为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降,应在开花前把田间出现的绿叶植株除去。 11.(2023·重庆,20,14分,难度★★★★)科学家在基因型为mm的普通玉米(2n=20)群体中发现了杂合雄性不育突变体,并从中克隆了控制不育性状的显性基因M(编码蛋白质M)。研究发现,突变体玉米雄性不育与花粉母细胞减数分裂异常密切相关(图1):进一步研究发现,减数分裂细胞中影响染色体联会的R蛋白量与M蛋白质有关(图2)。 图1 图2　图3 注:M-Del为敲除M基因的突变体;①~⑤为依次发生的减数分裂Ⅰ或Ⅱ某时期;⑥为减数分裂Ⅱ结束后形成的子细胞;⑦为花粉及可育率。 (1)图1中③所示的时期为　　　　,⑥中单个正常细胞内染色体数目为　　　　。玉米减数分裂细胞中R蛋白量减少,植株的花粉可育率将　　　　。推测玉米突变体中M蛋白质影响减数分裂的机制为　。  (2)欲利用现有植株通过杂交方式获得种子用于M基因的后续研究,杂交亲本的基因型分别应为  　。  (3)M基因与m基因DNA序列相比,非模板链上第1 072和1 094位的两个碱基突变为A,致使M蛋白质的第358和365位氨基酸分别变为x和y(图3);按5'-3'的方向,转运x(第358位)的tRNA上反密码子第　　　　位碱基必为U。如需用定点突变方法分析M基因的两个突变位点对玉米花粉可育率的影响,可采取的分析思路为　  　。  答案 (1)减数分裂Ⅰ中期(MⅠ中期,减Ⅰ中期) 10条　降低　M蛋白质使减数分裂细胞中R蛋白减少,影响染色体联会,造成同源染色体分离异常 (2)母本(♀)Mm、父本(♂)mm (3)3(或三)　分别研究M基因两个突变位点A突变为G和两个A分别突变为G后,对花粉发育率的影响 解析 (1)从图1中的③可以看出,细胞未分裂,细胞中同源染色体排列在细胞中央,所以处于减数分裂Ⅰ中期;⑥中已经形成了4个子细胞,表示减数分裂结束,所以是减数分裂Ⅱ末期,玉米染色体数目2n=20,所以子细胞中染色体数目为10条。图2中mm、M-Del以及突变体中R蛋白含量依次降低,图1中三者花粉可育率依次降低,说明玉米减数分裂细胞中R蛋白量减少,植株的花粉可育率将降低;从图2可以看出,敲除了M基因的植株R蛋白含量增加,因此可以推测M蛋白质影响减数分裂的机制为M蛋白质使减数分裂细胞中R蛋白减少,影响染色体联会,造成同源染色体分离异常。 (2)M基因是显性基因,抑制了R蛋白的产生,导致杂合雄性不育,所以欲利用现有植株通过杂交方式获得种子用于M基因的后续研究,杂交父本只能选择基因型为mm的植株,而母本选择基因型为Mm的植株。 (3)M蛋白上的358位氨基酸对应mRNA上1072—1074位碱基,按5'-3'的方向,转运x(第358位)的tRNA上反密码子第三位对应基因上第1072位碱基,由于非模板链上第1072位碱基是A,所以模板链是T,对应mRNA为A,tRNA上即为U;用定点突变方法分析M基因的两个突变位点对玉米花粉可育率的影响,实验自变量是突变的点位,因变量是花粉可育率,因此可采取的分析思路为分别研究M基因两个突变位点A突变为G和两个A分别突变为G后,对花粉发育率的影响。 12.(2021·福建,19,13分,难度★★★★)某一年生植物甲和乙是具有不同优良性状的品种,单个品种种植时均正常生长。欲获得兼具甲乙优良性状的品种,科研人员进行杂交实验,发现部分F1植株在幼苗期死亡。已知该植物致死性状由非同源染色体上的两对等位基因(A/a和B/b)控制,品种甲基因型为aaBB,品种乙基因型为__bb。回答下列问题: (1)品种甲和乙杂交,获得优良性状F1的育种原理是　　　　　。  (2)为研究部分F1植株致死的原因,科研人员随机选择10株乙,在自交留种的同时,单株作为父本分别与甲杂交,统计每个杂交组合所产生的F1表型,只出现两种情况,如下表所示。 甲(母本) 乙(父本) F1 aaBB 乙-1 幼苗期全部死亡 乙-2 幼苗死亡∶成活=1∶1 ①该植物的花是两性花,上述杂交实验,在授粉前需要对甲采取的操作是　　　　　　、　　　　　　。  ②根据实验结果推测,部分F1植株死亡的原因有两种可能性:其一,基因型为A_B_的植株致死;其二,基因型为　　　　　的植株致死。  ③进一步研究确认,基因型为A_B_的植株致死,则乙-1的基因型为　　　　　。  (3)要获得全部成活且兼具甲乙优良性状的F1杂种,可选择亲本组合为:品种甲(aaBB)和基因型为　　　　　的品种乙,该品种乙选育过程如下:  第一步:种植品种甲作为亲本。 第二步:将乙-2自交收获的种子种植后作为亲本,然后  统计每个杂交组合所产生的F1表型。 选育结果:若某个杂交组合产生的F1全部成活,则　　　　　　　　　　的种子符合选育要求。  答案 (1)基因重组　(2)①去雄　套袋　②aaBb ③AAbb　(3)aabb　用这些植株自交留种的同时,单株作为父本分别与母本甲杂交　对应父本乙自交收获 解析 (1)品种甲和乙杂交,可以集合两个亲本的优良性状,属于杂交育种,原理是基因重组。(2)①该植物的花是两性花,为避免自花受粉和其他花粉干扰,在杂交实验授粉前需要对甲采取的操作是去雄和套袋。②品种甲基因型为aaBB,品种乙基因型为__bb,乙的基因型可能有AAbb、Aabb、aabb,甲与乙杂交,子代基因型可能为AaBb、aaBb,可推测部分F1植株致死的基因型为AaBb或aaBb。③致死基因型为A_B_,则乙-1基因型应为AAbb,子代AaBb全部死亡。(3)由于A_B_的个体全部死亡,故不能选择AAbb类型与甲杂交,要获得全部成活且兼具甲乙优良性状的F1杂种,可选择亲本组合为:品种甲(aaBB)和基因型为aabb的纯合品种乙杂交。 第一步:种植品种甲(aaBB)作为亲本。 第二步:将乙-2(Aabb)自交收获的种子种植后作为亲本,然后用这些植株自交留种(保留aabb 种子)的同时,单株作为父本分别与母本甲杂交,统计每个杂交组合所产生的F1表型。 第三步:若某个杂交组合产生的 F1全部成活,则证明该父本基因型为 aabb ,对应父本乙自交收获的种子符合要求,可保留制种。 13.(2021·河北,20,15分,难度★★★★)我国科学家利用栽培稻(H)与野生稻(D)为亲本,通过杂交育种方法并辅以分子检测技术,选育出了L12和L7两个水稻新品系。L12的12号染色体上带有D的染色体片段(含有耐缺氮基因TD),L7的7号染色体上带有D的染色体片段(含有基因SD),两个品系的其他染色体均来自H(图1)。H的12号和7号染色体相应片段上分别含有基因TH和SH。现将两个品系分别与H杂交,利用分子检测技术对实验一亲本及部分F2的TD/TH基因进行检测,对实验二亲本及部分F2的SD/SH基因进行检测,检测结果以带型表示(图2)。 回答下列问题。 (1)为建立水稻基因组数据库,科学家完成了水稻　　　条染色体的DNA测序。  (2)实验一F2中基因型TDTD对应的是带型　　　。理论上,F2中产生带型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的个体数量比为　　　　。  (3)实验二F2中产生带型α、β和γ的个体数量分别为12、120和108,表明F2群体的基因型比例偏离　　　　定律。进一步研究发现,F1的雌配子均正常,但部分花粉无活性。已知只有一种基因型的花粉异常,推测无活性的花粉带有　　　(填“SD”或“SH”)基因。  (4)以L7和L12为材料,选育同时带有来自D的7号和12号染色体片段的纯合品系X(图3)。主要实验步骤包括:①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;②对最终获得的所有植株进行分子检测,同时具有带型　　　　的植株即为目的植株。  (5)利用X和H杂交得到F1,若F1产生的无活性花粉所占比例与实验二结果相同,雌配子均有活性,则F2中与X基因型相同的个体所占比例为　　　　。  答案 (1)12　(2)Ⅲ　1∶2∶1　(3)分离　SD　(4)将L7与L12杂交得F1,F1自交得F2,在缺氮环境中种植F2　Ⅲ和α (5)1/80 解析 (1)水稻细胞中有12对同源染色体,无性染色体,所以建立水稻基因组数据库,测12条染色体的DNA即可。(2)实验一中,L12(基因型为TDTD),带型为Ⅲ,所以F2中TDTD对应的带型也是Ⅲ。实验一是L12与H杂交,即TDTD×THTH,F2的基因型及比例为TDTD∶TDTH∶THTH=1∶2∶1。(3)实验二F2中产生带型α、β和γ的数量比不符合1∶2∶1,所以偏离分离定律。F2中带型α、β、γ对应的基因型分别是SDSD、SDSH、SHSH,其个体数量分别为12、120、108,说明带有SD基因的花粉中有部分无活性。(4)要利用L7和L12来得到X,可让L7与L12杂交得F1,F1自交得F2,然后在缺氮环境中种植F2。分子检测时同时具有带型Ⅲ(TDTD)和α(SDSD)的植株即为X植株。(5)X植株的基因型为TDTDSDSD,H植株的基因型为THTHSHSH,它们杂交后F1的基因型为TDTHSDSH,F1自交时产生的无活性花粉所占比例与实验二相同,而实验二中F2三种类型SDSD∶SDSH∶SHSH=1∶10∶9,SDSD所占比例为1/20,因此当TDTHSDSH自交时,后代出现TDTDSDSD的概率为1/4(TDTD的概率)×1/20(SDSD的概率)=1/80。 题目中信息较多,要将其化繁为简。首先写出H、L12、L7及X的基因型,再根据分离定律分析一对基因的遗传,即实验一和实验二。在此基础上将两对基因一起分析,按照自由组合定律,结合花粉的活性信息,就可做出正确解答。 14.(2020·北京,21,12分,难度★★★★★)遗传组成不同的两个亲本杂交所产生的杂种一代,产量等多个性状常优于双亲,这种现象称为杂种优势。获得具有杂种优势的杂合种子是提高水稻产量的重要途径。 (1)中国是最早种植水稻的国家,已有七千年以上历史。我国南方主要种植籼稻,北方主要种植粳稻。籼稻和粳稻是由共同的祖先在不同生态环境中,经过长期的　　　,进化形成的。  (2)将多个不同的籼稻、粳稻品种间进行两两杂交,获得三种类型F1(分别表示为籼-籼,籼-粳,粳-粳)。统计F1的小花数、干重等性状的平均优势(数值越大,杂种优势越明显),结果如图1。可知籼-粳具有更强的杂种优势,说明两个杂交亲本的　　　　差异越大,以上性状的杂种优势越明显。  图1 (3)尽管籼-粳具有更强的杂种优势,但由部分配子不育,导致结实率低,从而制约籼-粳杂种优势的应用。研究发现,这种不育机制与位于非同源染色体上的两对基因(A1、A2和B1、B2)有关。通常情况下,籼稻的基因型为A1A1B1B1,粳稻为A2A2B2B2。A1A2杂合子所产生的含A2的雌配子不育;B1B2杂合子所产生的含B2的雄配子不育。 ①根据上述机制,补充籼稻×粳稻产生F1及F1自交获得F2的示意图,用以解释F结实率低的原因:    　。  ②为克服籼-粳杂种部分不育,研究者通过杂交、连续多代回交和筛选,培育出育性正常的籼-粳杂交种,过程如图2。通过图中虚线框内的连续多代回交,得到基因型A1A1B1B1的粳稻。若籼稻作为连续回交的亲本,则不能得到基因型A2A2B2B2的籼稻,原因是F1(A1A2B1B2)产生基因型为　　　　　　的配子不育。  图2 ③在产量低的甲品系水稻中发现了A、B基因的等位基因A3、B3(广亲和基因),含有广亲和基因的杂合子,雌雄配子均可育。请写出利用甲品系培育出育性正常的籼-粳杂交稻的流程:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(用文字或图示作答均可)  答案 (1)自然选择　(2)亲缘关系 (3)① 　　　亲本　籼稻A1A1B1B1×粳稻A2A2B2B2 　　　　　 F1 　籼-粳杂交种 A1A2B1B2 　　　　　 􀱋 F1中雌雄配 子均有一半 不育,造成　雌配子 可育A1B1 可育A1B2 不育A2B1 不育A2B2　雄配子 可育A1B1 不育A1B2 可育A2B1 不育A2B2 ②A2B2　③让甲品系(A3A3B3B3)×籼稻(A1A1B1B1)以及甲品系(A3A3B3B3)×粳稻(A2A2B2B2)分别为亲本,得到的F1再杂交A1A3B1B3×A2A3B2B3,筛选出适合的育性正常的籼-粳杂交稻。 解析 (1)现代进化理论认为,自然选择决定生物进化的方向。籼稻和粳稻是由共同的祖先在不同生态环境中,经过长期自然选择进化形成的。(2)籼-粳具有更强的杂种优势,说明两个杂交亲本的亲缘关系差异越大,小花数、干重等性状的平均优势越大,性状的杂种优势越明显。(3)①尽管籼-粳具有更强的杂种优势,但由部分配子不育,导致结实率低,从而制约籼-粳杂种优势的应用。F1产生的雌雄配子只有一半可育,因此结实率低,如图。 亲本　　籼稻A1A1B1B1×粳稻A2A2B2B2 F1 　籼-粳杂交种 A1A2B1B2 　　　 　􀱋 F1中雌雄配 子均有一半 不育,造成　雌配子 可育A1B1 可育A1B2 不育A2B1 不育A2B2　雄配子 可育A1B1 不育A1B2 可育A2B1 不育A2B2 ②不能得到基因型A2A2B2B2的籼稻的原因是F1(A1A2B1B2)产生基因型为A2B2的配子不育。 ③让甲品系(A3A3B3B3)×籼稻(A1A1B1B1)得到F1即A1A3B1B3,甲品系(A3A3B3B3)×粳稻(A2A2B2B2)得到F1即A2A3B2B3,子一代再杂交A1A3B1B3×A2A3B2B3,筛选出适合的育性正常的籼-粳杂交稻。 15.(2020·天津,17,10分,难度★★)小麦的面筋强度是影响面制品质量的重要因素之一,如制作优质面包需强筋面粉,制作优质饼干需弱筋面粉等。小麦有三对等位基因(A/a,B1/B2,D1/D2)分别位于三对同源染色体上,控制合成不同类型的高分子量麦谷蛋白(HMW),从而影响面筋强度。科研人员以两种纯合小麦品种为亲本杂交得F1,F1自交得F2,以期选育不同面筋强度的小麦品种。相关信息见下表。 基因 基因的表达 产物(HMW) 亲　本 F1 育种目标 小偃6号 安农91168 强筋小麦 弱筋小麦 A 甲 + + + + - B1 乙 - + + - + B2 丙 + - + + - D1 丁 + - + - + D2 戊 - + + + - 注:“+”表示有相应表达产物;“-”表示无相应表达产物 据表回答: (1)三对基因的表达产物对小麦面筋强度的影响体现了基因可通过控制　　　　　　　　来控制生物体的性状。  (2)在F1植株上所结的F2种子中,符合强筋小麦育种目标的种子所占比例为　　　,符合弱筋小麦育种目标的种子所占比例为　　　。  (3)为获得纯合弱筋小麦品种,可选择F2中只含　　　　产物的种子,采用　    等育种手段,选育符合弱筋小麦育种目标的纯合品种。 答案 (1)蛋白质的结构　(2)1/16　0 (3)甲、乙、丁　诱变、基因工程、将其与不含甲产物的小麦品种进行杂交 解析 (1)面筋的强度与蛋白质HMW的种类有关,而蛋白质HMW是题中三对基因表达的产物,这体现了基因通过控制蛋白质的结构来直接控制生物性状。(2)由分析可知,亲本小偃6号基因型为AAB2B2D1D1,安农91168的基因型为AAB1B1D2D2,则F1的基因型为AAB1B2D1D2,而育种目标中强筋小麦的基因型为AAB2B2D2D2,弱筋小麦的基因型为aaB1B1D1D1,根据自由组合定律可得出,F2中符合强筋小麦育种目标的种子占1×1/4×1/4=1/16,没有符合弱筋小麦育种目标的种子。(3)为获得纯合弱筋小麦品种(aaB1B1D1D1),最好从F2中选择基因型为AAB1B1D1D1的种子,即含有甲、乙和丁产物的小麦种子,小麦AAB1B1D1D1中没有a基因,需要通过诱变或基因工程使其获得a基因,或通过将其与不含甲产物的小麦品种进行杂交以获得含有aa的个体。 16.(2018·北京,30,17分,难度★★★★★)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(r1r1R2R2r3r3)、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。 ①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　　　　　　。  ②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F1 b.用PCR方法选出R1R1R2R2R3R3植株 c.R1r1R2r2r3r3植株×丙,得到不同基因型的子代 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　。  (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)①1和3　②a、c、d、b (3)感病、抗病 (4)Mp的A1基因发生了突变 (5)基因频率改变 (6)将含有不同抗病基因的品种轮换或间隔种植;将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中 解析 (1)相对性状是指同种生物同一性状的不同表现类型。水稻是否纯合可用自交法鉴定,若发生性状分离则为杂合子,若不发生性状分离则为纯合子。(2)①由“已知R1比r1片段短”知,400 bp为r1,200 bp为R1,所以1为R1R1,2为r1r1,3为R1r1。②基本思路为甲×乙→F1,再用F1×丙得到子代,利用PCR选出完全杂合的个体,自交得纯合子。(3)由题干知R编码的蛋白质与相应A编码的蛋白结合,抗病反应才能被激活。所以根据对应关系R1R1r2r2R3R3表现为感病。r1r1R2R2R3R3表现为抗病。(4)Mp的A1基因发生突变,使抗病反应不能被激活,导致植株抗病性丧失。(5)种植的水稻品种单一,由于自然选择的作用,会引起Mp种群基因频率改变,导致水稻抗病性减弱直至丧失。(6)可以将多个抗病品种轮种或间种;利用杂交育种可以得到含有多个抗病基因的新品种。 17.(2017·江苏,27,8分,难度★★)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突变体,则可采用育种方法①,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③,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)纯合　花药　单倍体 (3)染色体分离　配子　组培苗 (4)重组 解析 (1)某变异株是否有育种价值关键是看其遗传物质是否发生了变化。(2)通过自交会逐代提高纯合子的比例。为加快育种进程一般采用单倍体育种:先采集变异植株的花药进行离体培养,获得单倍体植株;再用秋水仙素处理单倍体植株幼苗,进而获得纯合的变异植株。(3)染色体组变异会导致联会紊乱,造成不规则的染色体分离,会产生部分染色体数目异常的配子。组织培养得到的个体可保持亲本的优良性状,但需不断制备组培苗,成本较高。(4)育种方法①的原理为基因重组,控制其他性状的基因在选育过程中会发生多次重组,产生多种基因型,只有部分基因型在选育过程中保留下来,保留下来的基因型可能与原早熟柑橘植株的基因型不同。 育种方案的选取方法 育种目标 育种方案 集中双亲优良性状 单倍体育种(明显缩短育种年限) 杂交育种(耗时较长,但简便易行) 对原品系实施“定向”改造 基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种 让原品系产生新性状(无中生有) 诱变育种(可提高变异频率,期望获得理想性状) 使原品系营养器官“增大”或“加强” 多倍体育种 学科网（北京）股份有限公司 $$