2021版高考生物一轮复习第七单元生物的变异育种和进化第23讲从杂交育种到基因工程课时强化训练解析版

2021版高考生物一轮复习第七单元生物的变异育种和进化第23讲从杂交育种到基因工程课时强化训练解析版

1 第 23 讲　从杂交育种到基因工程 测控导航表 知识点 题号 1.杂交育种及诱变育种的原理、过程及应用等 1,2,3 2.基因工程的原理及应用 4,13 3.生物变异在育种上的应用 5,6,7,8,9,10, 11,12,14,15 一、选择题 1.穿梭育种是近年来小麦育种采用的新模式。农业科学家将一个地区的品种与国内外其他地 区的品种进行杂交,然后通过在两个地区间不断地反复交替穿梭种植、选择、鉴定,最终选育 出多种抗病高产的小麦新品种。下列关于穿梭育种的叙述,错误的是(　D　) A.自然选择方向不同使各地区的小麦基因库存在差异 B.穿梭育种培育的新品种可适应两个地区的环境条件 C.穿梭育种充分地利用了小麦的基因多样性 D.穿梭育种利用的主要原理是染色体变异 解析:根据题干信息“将一个地区的品种与国内外其他地区的品种进行杂交”可知,穿梭育种 利用的主要原理是基因重组。 2.下列有关育种的说法,不正确的是(　C　) A.诱变育种可大幅度改良生物的某种性状和扩大可供选择的范围 B.杂交育种通过基因重组和人工选择可定向改变种群的基因频率 C.秋水仙素作用于有丝分裂后期,使细胞中染色体的数目加倍 D.三倍体无子西瓜的无子性状是可以遗传的 解析:秋水仙素作用于有丝分裂前期,抑制纺锤体的形成,使细胞中染色体的数目加倍。 3.下列关于杂交育种、诱变育种叙述错误的是(　B　) A.杂交育种的双亲可以是纯合子也可以是杂合子 B.杂交育种不同于基因工程育种的优势是可在不同种生物间进行 C.杂交育种能产生新的基因型,诱变育种能产生新基因 D.高产“黑农五号”大豆的培育、高产青霉菌株的选育都利用基因突变的原理 2 解析:可在不同种生物间进行是基因工程育种的优势,不是杂交育种的优势。 4.下列有关基因工程和酶的相关叙述,正确的是(　A　) A.限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸 B.载体的化学本质与载体蛋白相同 C . 同 种 限 制 酶 既 可 以 切 割 目 的 基 因 又 可 以 切 割 质 粒 , 因 此 不 具 备 专 一性 D.DNA 连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键 解析:基因工程的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等,它们的本质是 DNA,载体蛋白的本 质是蛋白质,不相同;同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒,但识别的都是相同的 核苷酸序列并且在相同的切点作用,仍然体现了酶的专一性;DNA 连接酶可催化 DNA 片段间 形成磷酸二酯键。 5.如图所示是由①②两个水稻品种分别培育出④⑤⑥三个品种的过程。据图分析,叙述正确 的是(　D　) A.步骤Ⅲ中通常用物理或化学的方法进行诱变处理 B.步骤Ⅳ中通常用秋水仙素处理,处理时期为间期 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培育出的⑤占所选性状的 1/3 解析:步骤Ⅲ通常用花药离体培养的方法;步骤Ⅳ中通常用秋水仙素处理,抑制纺锤体形成, 作用于有丝分裂前期;由③经步骤Ⅲ、Ⅴ培育出⑤的方法属于单倍体育种;由①和②经步骤 Ⅰ、Ⅱ选出的 A　bb 占 F2 的 3/16,其中 AAbb 占 1/3。 6.下列关于生物变异及育种的叙述,正确的是(　D　) A.花药离体培养过程中,基因重组和染色体变异均有可能发生 B.某植物经 X 射线处理后若未出现新的性状,则没有新基因产生 C.在杂交育种中,一般从 F1 开始选种,因为从 F1 开始发生性状分离 D.在多倍体育种中,用秋水仙素处理单倍体幼苗获得的植株不一定都是二倍体 解析:花药离体培养过程中,基因突变和染色体变异均有可能发生,但不可能发生基因重组; 3 基因突变并不一定会改变生物的性状,如 AA 突变成 Aa;杂交育种一般从 F2 才发生性状分离, 所以一般从 F2 开始选种;单倍体不一定含有一个染色体组,如四倍体产生的配子形成的单倍 体含有两个染色体组,因此用秋水仙素处理单倍体幼苗获得的植株不一定都是二倍体。 7.下图表示用 AAbb 和 aaBB 两个品种的某种农作物培育出 AABB 品种的过程。相关叙述错误 的是(　C　) A.育种过程①②③的原理是基因重组 B.经步骤⑥(人工诱变)处理获得的品种的基因型不一定是 AABB C.①和②所采取的方法分别是杂交和测交 D.若该植物是两年生植物(第一年秋冬季播种,第二年春夏季开花、结果),则通过“①→④→ ⑤”途径获得基因型为 AABB 的植株至少需要 3 年 解析:①是杂交,②③是自交,都可以发生基因重组;由于基因突变是不定向的,所以经步骤⑥ (人工诱变)处理获得的品种的基因型不一定是 AABB;①和②所采用的方法分别是杂交和自 交;若该植物是两年生植物,则通过“①→④→⑤”途径获得基因型为 AABB 的植株至少需要 3 年,即第一年秋冬季播种,第二年春夏季开花、结果,第二年秋冬季播种,第三年春夏季开花、 结果。 8.在作物育种中,使作物具有矮生性状是某些农作物性状改良的方向之一。实验小组利用诱 发基因突变的方法从某二倍体野生型水稻(株高正常)田中获得了一株矮生型突变体,将该突 变体的花粉离体培养后得到若干单倍体植株,其中矮生植株占 50%。下列有关叙述错误的是 (　B　) A.可用矮生型突变体植株逐代自交的方法来获得能稳定遗传的植株 B.获得的单倍体矮生植株长势弱小,所结的种子比野生型水稻的小 C.单倍体矮生植株与矮生型突变体植株不能进行基因交流 D.获得单倍体矮生植株的过程中,细胞的染色体组数目发生了整倍性的变化 解析:根据以上分析已知,该突变体是杂合子,因此用矮生型突变体植株逐代自交的方法来获 得能稳定遗传的突变体植株;获得的单倍体矮生植株长势弱小,高度不育,没有种子;单倍体 矮生植株不能产生配子,因此与矮生型突变体植株不能进行基因交流;获得单倍体矮生植株 的过程中,细胞的染色体组数目发生了整倍性的减少。 4 9.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(　C　) 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、XX D.与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组 解析:植物组织培养过程中,生长素与细胞分裂素用量的比例适中时,可促进愈伤组织的形成; 由花粉培养形成幼苗利用的是植物组织培养技术,这一过程需要经过脱分化和再分化;雄株 丁(XY)的亲本为乙、丙,乙、丙都是由花粉培育的单倍体幼苗经染色体加倍形成的,故雄株丁 的亲本的性染色体组成分别为 XX、YY;植株乙、丙杂交产生植株丁的过程中发生了减数分裂, 故会发生非同源染色体上的非等位基因自由组合的基因重组过程。 10.某种野生猕猴桃(2n=58)是一种多年生且富含维生素 C 的小野果。育种专家以野生猕猴桃 的种子(基因型为 aa)为实验材料,培育出抗虫无子猕猴桃新品种,育种过程如下图所示,其 中①～⑥表示育种过程或方法。下列分析正确的是(　C　) A.①④过程都是用物理因素或化学因素处理猕猴桃的种子或幼苗 B.④⑦过程依据的遗传学原理相同 C.基因型为 AAA 与 AAAB 的植株体细胞中染色体数最多为 174 条 D.基因 B 为控制无子性状的基因,基因型为 AAAB 的植株高度不育 解析:①过程是用物理因素或化学因素处理猕猴桃的种子或幼苗,而④过程是自交;④是自交, 其原理是基因重组,⑦为多倍体育种,其原理是染色体变异,两者依据的原理是不同的;野生 猕猴桃的体细胞染色体数为 58 条,为二倍体,则基因型为 AAA 与 AAAB 的植株体细胞中都含 有三个染色体组,最多含有的染色体数=58÷2×3×2=174(条);基因型为 AAAB 的植株高度不 育是因为其含有三个染色体组,无法形成正常的配子,而基因 B 为控制抗虫性状的基因。 11.普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种,控制两对相对性状的基因 分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验,下列叙述错误 5 的是(　B　) A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中,都能产生可育配子 B.要缩短育种年限,应选择 B 组的育种方法,依据的原理是基因重组 C.A、B、C 三组方法中,C 组需要处理大量供试材料 D.A 组育种方法的原理是基因重组,F2 矮秆抗病植株中能稳定遗传的占 1/3 解析:由图可知,B 组的育种方法是单倍体育种,依据的原理是染色体数目变异。 12.利用基因型为 Aa 的二倍体植株培育三倍体幼苗,其途径如图所示,下列叙述正确的是 (　C　) A.①过程需用秋水仙素处理,并在有丝分裂后期发挥作用 B.②过程称为单倍体育种,能明显缩短育种年限 C.途径一和途径二的三倍体幼苗基因型不完全相同 D.两条途径依据的生物学原理分别是基因重组和染色体变异 解析:据图分析,①过程为利用秋水仙素处理获得多倍体的过程,秋水仙素作用的时期是有丝 分裂前期;②过程为花药离体培养,是单倍体育种的过程之一;途径一和途径二的三倍体幼苗 基因型不完全相同,前者基因型可能为 AAA、AAa、Aaa 或 aaa,后者的基因型可能为 AAa 或 Aaa; 两条途径依据的生物学原理都是染色体变异。 二、非选择题 13.人白细胞介素是一种重要的免疫活性调节因子。科研人员将人白细胞介素基因导入衣藻 细胞的叶绿体基因组中并高效表达,该技术被称为叶绿体基因工程。请回答下列问题: (1) 质 粒 是 基 因 工 程 中 最 常 用 的 运 载 体 , 质 粒 作 为 运 载 体 必 须 具 备 的 条 件 是 　 　 　 　 　 。 基 因 工 程 的 操 作 工 具 中 , 除 了 运 载 体 外 , 还 需 要　　　　　　　　　　。 (2)在构建基因表达载体时,应将目的基因插入　　　　　　　之间,表达载体上标记基因的 6 作用是　 　　　　　　　　　　　　　。 ( 3 ) 植 物 叶 肉 细 胞 中 能 使 目 的 基 因 表 达 的 细 胞 器 除 了 叶 绿 体 外 还 有 　 　 　 　 。 从 基 因 工 程 与 环 境 安 全 的 角 度 分 析 , 叶 绿 体 基 因 工 程 的 优 点 是 　 　　　　　 　　。 解析:(1)质粒作为运载体必须具备的条件有:具有一个至多个限制酶切割位点;具有标记基 因;能在宿主细胞中稳定复制并保存。基因工程常用的工具有运载体、限制酶和 DNA 连接酶。 (2)目的基因必须插入质粒上的启动子与终止子之间才能表达;基因表达载体上的标记基因 的作用是鉴别受体细胞中是否有目的基因,从而将含目的基因的细胞筛选出来。 (3)叶绿体和线粒体中都含有少量的 DNA 和核糖体,都可以进行基因的表达,因此将目的基因 导入两者中都可以表达出相关蛋白质。植物受粉时,叶绿体基因不会随着花粉进入受精卵,因 此叶绿体基因工程可防止目的基因通过花粉扩散到环境中。 答案:(1)具有一个至多个限制酶切割位点;具有标记基因;能在宿主细胞中稳定复制并保存　 限制酶和 DNA 连接酶 (2)启动子和终止子　鉴别受体细胞中是否有目的基因,从而将含目的基因的细胞筛选出来 (3)线粒体　可防止目的基因通过花粉扩散到环境中(或可防止基因污染环境) 14.近几十年来,科学家们广泛开展动植物育种研究,通过人工创造变异选育新品种,这一过 程被人们形象地称为“人工进化”。图甲、乙、丙分别表示棉花、小麦、玉米等植物的人工 进 化 过 程 , 请 分 析 回答: (1)图甲中,棉花纤维颜色和棉酚含量出现新性状,是因为 60Co 导致相应基因发生了碱基对 的 　　　 　; 60Co 处理后棉花产生棕色、低酚等新性状,说明基因突变具有　　　　 　　　　 7 的特点。 (2)棕色棉抗虫能力强,低酚棉产量高。从图甲诱变 1 代中选择表现型为　　　　　　和　　　　　　 的植株作为亲本,利用　　　　育种方法可以快速获得抗虫高产棉花新品种。 (3)图乙中,真菌抗虫基因能整合到小麦 DNA 上的基础是二者均　 ; 与图甲中的诱变育种方法相比,该技术最大的特点是　 。 (4)图丙中方法 A 处理后所得植株为　　　　倍体;方法 B 处理可使细胞内染色体数目加倍, 其原理是　 　　　　　　　　　　　　　。 解析:(1)棉花纤维颜色和棉酚含量出现新性状属于诱变育种,利用的原理为基因突变,即 60Co 导致相应基因发生了碱基对的增添、缺失和替换;60Co 处理后棉花产生棕色、低酚等新 性状,说明基因突变具有不定向性。 (2)分析图甲可知,棕色为显性性状,低酚为隐性性状。由于棕色棉抗虫能力强,低酚棉产量高, 因此从图甲诱变 l 代中选择表现型为棕色高酚和白色低酚的植株作为亲本进行杂交,再利用 单倍体育种方法可以快速获得抗虫高产棉花新品种。 (3)图乙中,能将真菌抗虫基因整合到小麦 DNA 上的基础是二者均由四种脱氧核苷酸构成,且 都具有规则的双螺旋结构。与图甲中的诱变育种方法相比,该技术最大的特点是定向改造生 物性状。 (4)图丙中,处理方法 A 表示花药离体培养,花药离体培养后所得植株为单倍体。处理方法 B 表示秋水仙素处理,抑制了细胞分裂时纺锤体的形成,使细胞内染色体数目加倍。 答案:(1)增添、缺失和替换　多方向性(或不定向性)　(2)棕色高酚　白色低酚　单倍体 (3)由四种脱氧核苷酸构成,且都具有规则的双螺旋结构　能定向改造生物性状 (4)单　抑制了细胞分裂时纺锤体的形成 15.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? 解析:(1)可先让原始材料二倍体黄色块根、复果型(rrYyMm)植株自交,从后代中选出白色块 8 根、单果型二倍体植株,并收获其种子(甲);播种种子甲,长出的幼苗用秋水仙素处理后得到 白色块根、单果型四倍体植株,并收获其种子(乙),同时播种甲、乙种子,植株长大后,相互杂 交,即可得到白色块根、单果型的三倍体种子。(2)因为要得到白色块根、单果型的三倍体种 子,可推知原始材料二倍体红色块根、复果型的植株的基因型必须为 Rr　yMm,这样自交后代 才会出现白色块根、单果型二倍体植株。但原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株基因 型 中 R 可 能 会 纯 合 , 这 样 自 交 后 代 均 会 表 现 为 红 色 块根。 答案:(1)步骤:①二倍体植株(rrYyMm)自交得 F1;②从 F1 中选择白色块根、单果型的二倍体 植株,并收获其种子(甲);③播种种子甲,长出的幼苗用秋水仙素处理得白色块根、单果型四 倍体植株并收获种子(乙);④播种甲、乙两种种子,植株长大后杂交,得到白色块根、单果型 三倍体植株。 (2)不一定,因为表现型为红色块根、复果型的二倍体植株有多种基因型,但只有基因型为 RrYyMm 或 RryyMm 的植株自交后代才能出现基因型 rryymm 的二倍体植株,进而获得白色块 根 、 单 果 型 的 三 倍 体 种子。