2021届高考生物一轮精细复习 2-3-3从杂交育种到基因工程定时演练（含解析）.doc

第3讲　从杂交育种到基因工程

(时间：30分钟)
基础对点练——考纲对点·夯基础
考点一　生物变异在育种上的应用(Ⅰ)
1．中国首个空间实验室“天宫一号”成功发射，分别与神舟八号、神舟九号、神舟十号飞船对接。神舟飞船发射时一般都搭载有植物的种子，以进行太空育种。下列有关太空育种的说法正确的是
(　　)。
A．该育种的原理是基因突变，培育出的新品种都是地球上原本不存在的物种
B．从太空返回的植物种子基因结构一定发生了变化
C．与地面种子相比，太空种子发育成的植株具有产量高、营养物质丰富等优点
D．从太空返回的种子需进行筛选才能获得需要的性状
解析　A项错，诱变育种的原理是基因突变，不一定产生新的物种；B项错，植物种子在太空中不一定全部发生基因突变；变异具有不定向性，太空种子发育成的植株不一定都具有优点，所以需要进行筛选才能获得需要的性状，C项错、D项正确。
答案　D
2．(2013·长沙一模)以下培育原理相同的一组是
(　　)。
A．太空椒和抗虫棉
B．无子番茄和“番茄—马铃薯”
C．高产优质杂交水稻和青霉素高产菌株
D．无子西瓜和八倍体小黑麦
解析　太空椒、青霉素高产菌株属于人工诱变育种，原理是基因突变；“番茄－马铃薯”利用了植物体细胞杂交的方法；高产优质杂交水稻利用了杂交育种方法，原理是基因重组；抗虫棉属于基因工程，原理是基因重组；无子番茄利用了生长素促进果实发育的原理；八倍体小黑麦和无子西瓜应用的原理是染色体变异，属于多倍体育种。
答案　D
3．(2013·福建泉州质检)下列对有关育种方法的叙述中，正确的是
(　　)。
A．多倍体育种需在获得单倍体植株的基础上进行
B．单倍体育种需在亲本植株染色体数加倍的基础上进行
C．杂交育种的亲本双方可以是具有相对性状的杂合子
D．诱变育种可以获得目的基因发生定向变异的新类型
解析　多倍体育种一般用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，此种子或幼苗可以是单倍体，也可以是二倍体；单倍体育种是将亲本植株的花药进行离体培养获得幼苗，再用秋水仙素处理获得纯合子；杂交育种是利用基因重组将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起；诱变育种的原理是基因突变，突变的方向是不定的。
答案　C
4．如图是无子西瓜的培育流程简图，依据图解和所学生物学知识，判断下列说法错误的是
(　　)。

A．秋水仙素的作用是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，不影响着丝点的分裂
B．四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组
C．三倍体母本虽然授以二倍体父本的花粉，却无法形成正常的卵子与精子结合
D．无子辣椒、无子番茄的繁育过程与无子西瓜类似
解析　四倍体植株所结西瓜的果皮来自母本，细胞内含4个染色体组；三倍体母本减数分裂时联会紊乱，不能形成正常的配子；无子番茄是在未受粉时，用生长素或生长素类似物处理雌蕊柱头所得，与染色体变异得到无子西瓜的繁育过程不同。
答案　D
考点二　基因工程反转基因食品的安全(Ⅰ)
5．(2013·天津十二区县重点中学联考)对下图所示DNA片段的说法错误的是
(　　)。

A．甲、乙、丙的黏性末端是由三种限制酶催化产生的
B．甲、乙之间可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能
C．DNA连接酶催化磷酸基团和核糖之间形成化学键，该反应有水产生
D．切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子
解析　A正确，从题图中看甲、乙、丙的黏性末端不相同，所以应该是由三种限制酶催化产生的。B正确，从题图中
看甲、乙的黏性末端中的碱基能互补配对，而甲、丙的黏性末端中的碱基不能互补配对，所以甲、乙之间可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能。C错误，DNA连接酶催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键，该反应有水产生。D正确，切割甲的限制酶识别的序列是，由甲、乙片段形成的重组DNA分子为所以不能识别。
答案　C
6．(2013·广雅中学月考)下列有关基因工程的叙述，正确的是
(　　)。
A．质粒上的抗性基因可能会在基因工程操作中被破坏
B．有些限制性核酸内切酶能识别特定的核糖核苷酸序列
C．利用细菌质粒构建的重组质粒不宜用于真核生物的基因工程
D．受体细胞若能表达质粒载体上的抗性基因，即表明重组质粒成功导入
解析　在切割质粒时，可能会破坏质粒中的抗性基因；限制性核酸内切酶识别的是特定的脱氧核糖核苷酸序列；重组质粒既可以用于原核生物，也可以用于真核生物的基因工程；受体细胞若能表达质粒载体上的抗性基因，只能说明导入了质粒，但不一定是重组质粒。
答案　A
7．(2013·杭州一检)用DNA连接酶把被限制性核酸内切酶Ⅰ(识别序列和切点是－GATC－)切割过的质粒和被限制性核酸内切酶Ⅱ(识别序列和切点是－GGATCC－)切割过的目的基因连接起来后，该重组DNA分子如图所示，该重组DNA分子能够再被限制性核酸内切酶Ⅰ切割开的概率是
(　　)。
A．1 B.
C. D.
解析　 由题图可知，重组DNA分子中仍含有限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点(－GATC－)，所以在限制性核酸内切酶Ⅰ的作用下，该重组DNA分子一定可以被切割开。
答案　A

提能强化练——考点强化·重能力
8．(2013·沈阳教学质量监测三)下列有关育种的叙述正确的是
(　　)。

A．经③产生④的过程，是基因中碱基数量发生了改变
B．经③产生⑨的过程可以发生突变和基因重组
C．经③产生⑧的过程，若获得显性纯合子需多次测交
D．⑩植株体内的所有细胞都含有两个染色体组
解析　由③产生④的过程属于诱变育种，诱变育种的原理是基因突变，而基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变；经③产生⑧的过程，若获得显性纯合子可通过多次自交；秋水仙素通过抑制有丝分裂前期纺锤体的形成最终可获得多倍体，⑩植株体内处于有丝分裂后期的细胞含有四个染色体组。
答案　B
9．已知伞花山羊草是二倍体，二粒小麦是四倍体，普通小麦是六倍体。为了将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦，研究人员做了如图所示的操作。下列有关叙述正确的是
(　　)。

A．秋水仙素处理杂种P获得异源多倍体，异源多倍体中没有同源染色体
B．异源多倍体与普通小麦杂交产生的杂种Q中一定含有抗叶锈病基因
C．射线照射杂种R使抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色体上，属于基因重组
D．杂种Q与普通小麦杂交过程遵循孟德尔遗传定律
解析　A项错，秋水仙素处理获得的异源多倍体含有同源染色体；B项错，由于等位基因分离，杂种Q中不一定含有抗叶锈病基因；C项错，杂种R中抗叶锈病基因所在染色体片段移接到小麦染色体上，属于染色体结构变异；D项对，杂种Q与普通小麦杂交过程遵循孟德尔遗传定律。
答案　D
10．(2013·重庆一中月考)在高强光、高温和高氧的条件下，高粱由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，故其利用CO2的能力远远高于水稻。从高粱的基因组中分离出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(Ppc基因)，利用农杆菌介导的转化系统将其转入水稻体内，从而提高水稻的光合作用效率。下列说法不正确的是
(　　)。
A．此过程中会利用到限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体等工具
B．此技术与花药离体培养技术相结合，而后用秋水仙素处理可以快速获得纯合子，缩短育种周期
C．将Ppc基因导入到受精卵是此技术的关键，否则不能达到该基因在各组织细胞中都表达的目的
D．判断Ppc基因是否成功表达可以测定该转基因植株与对照组植株固定二氧化碳的速率
解析　从高粱基因组中分离出Ppc基因需要用到限制性核酸内切酶，而要构建含有Ppc基因的基因表达载体需要限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体等工具，因此A正确。利用农杆菌介导的转化系统将含有Ppc基因的基因表达载体转入水稻体内，得到的相当于是杂合子，再采用花药离体培养技术得到单倍体，而后用秋水仙素处理单倍体可以快速获得纯合子，缩短育种周期，故B正确。活的植物体细胞都有全能性，所以可以将Ppc基因导入任何活的水稻体细胞中，因此C错误。含有Ppc基因的水稻固定二氧化碳的速率加快，所以判断Ppc基因是否成功表达可以测定该转基因植株与对照组植株固定二氧化碳的速率，D正确。
答案　C
大题冲关练——综合创新·求突破
11．袁隆平院士因培育出超级杂交水稻而闻名于世。如图是以二倍体水稻(2N＝24)为亲本的几种不同育种方法示意图，请据图回答：

(1)A―→D表示的育种方法称为________，与A―→B―→C表示的育种方法相比，后者的优点表现在________________________________________。
(2)B常用的方法是________，其原理是_____________________________。
(3)E表示的育种方法是________，该过程的原理是 _______________________。
(4)如果培育一个能够稳定遗传的隐性性状个体，则最简便的育种方法是___________________________；
如果培育一个能够稳定遗传的显性性状个体，则最简便的育种方法是__________________________________。
(5)科学家培育出了抗旱的水稻新品种，而海岛水稻从来没有出现过抗旱类型，有人打算也培养出抗旱的海岛水稻新品种，但是用海岛水稻与抗旱的陆地水稻进行了多次杂交，始终得不到子代，原因是_________________________________________。
解析　(1)A―→D的育种方法称为杂交育种，A―→B―→C的育种方法是单倍体育种，与杂交育种相比，单倍体育种明显缩短了育种年限。(2)获得单倍体植株常用的方法是花药离体培养，原理是植物细胞的全能性。(3)通过基因工程可将外源基因导入种子或幼苗，该过程的原理是基因重组。(4)培育能够稳定遗传的隐性性状个体，最简便的方法是杂交育种，在F2中就能获得；培育能稳定遗传的显性性状个体，最简便的方法是单倍体育种。(5)由于陆地水稻和海岛水稻属于两个物种，存在生殖隔离。不能通过杂交得到子代。
答案　(1)杂交育种　明显缩短了育种年限　(2)花药离体培养　植物细胞的全能性　(3)基因工程　基因重组　(4)A―→D　A―→B―→C　(5)陆地水稻和海岛水稻是两个物种，存在生殖隔离
12．(2013·昆明适应性检测)某雌雄异株植物，宽叶对窄叶为显性，由X染色体上的一对等位基因A、a控制；另有一对常染色体上的等位基因B、b，当b基因纯合时雌株不能产生配子而形成无子果实，当B基因纯合时导致雄株不能产生配子。现用纯合宽叶雄株和纯合窄叶雌株杂交得到F1，F1个体间杂交得到F2，请回答下列问题：
(1)亲本基因型分别是________和________，F2中可育植株所占比例为________。
(2)要在短期内获得结无子果实的纯合窄叶植株，最好选用F1中基因型为________的植株作为材料。该育种方法运用的变异原理是________，此过程中最重要的两个步骤是__________________________________________。
解析　(1)纯合宽叶雄株和纯合窄叶雌株杂交得到F1，说明纯合宽叶雄株能产生配子，因此，亲本纯合宽叶雄株的基因型为bbXAY；F1个体间能杂交，说明亲本纯合窄叶雌株能产生配子，它的基因型为BBXaXa；F1的基因型为BbXAXa、BbXaY，F1个体间杂交得到的F2中不可育的雌株所占比例为×＝，不可育的雄株所占比例为×＝，一共占，因此F2中可育植株所占比例为。(2)要抓住题中的关键词“短期内”，要在短期内获得结无子果实的纯合窄叶植株应采用单倍体育种的方法，故最好利用F1中基因型为BbXaY的植株采用花药离体培养获得单倍体植株(bXa)，再通过秋水仙素或低温人工诱导染色体数目加倍，即可以获得结无子果实的纯合窄叶植株(bbXaXa)。
答案　(1)bbXAY　BBXaXa　
(2)BbXaY　染色体变异　花药离体培养、人工诱导染色体数目加倍
13．水稻花为两性花，风媒传粉，花小，杂交育种工作量巨大。水稻的紫叶鞘对绿叶鞘完全显性，受一对等位基因控制(设为A和a)。现有紫叶鞘(甲)和绿叶鞘(乙)两个纯系水稻品种，将甲、乙两种水稻间行种植。
(1)若要获得甲为父本乙为母本的杂交种子，需对母本植株进行________(操作)并套袋隔离，待父本植株花粉成熟后人工授粉并进行________(操作)。种子成熟后收获________(填“甲”或“乙”)植株上结的种子即为杂交种子，其基因型为________，播种这些种子所得的幼苗表现型为________，若某次实验的这些幼苗出现了性状分离，原因可能是
____________________________________。
(2)若间行种植后自然生长，待种子成熟后，收获乙品种植株上的种子播种，长出的幼苗将会出现紫叶鞘和绿叶鞘两种表现型。其中________性状幼苗是乙的自交后代，请用遗传图解解释你的判断。
(3)由于甲、乙两品系各有一些不同的优良性状，研究者欲以此为基础培育优良杂种。请你设计一个简便易行的方法实现甲、乙间的杂交，获得杂种植株。你的方案是：
_______________________________________。
解析　(1)欲获得杂交种，应对母本进行去雄及套袋处理，且人工授粉后再套袋处理，种子成熟后收获母本植株(乙)上所结的种子即杂交种子，其基因型为Aa，播种这些种子所得的幼苗为紫叶鞘，若实验过程中子代有性状分离，则可能是由于操作失误导致部分自交。
(2)间行种植品种乙植株上的种子既有自交产物，又有杂交产物，其中绿叶鞘性状幼苗是乙的自交子代。
(3)欲获得杂种植株，可将甲、乙间行种植令其自然受粉，收获乙植株上的种子，种植，观察在苗期据叶鞘颜色选苗，保留紫叶鞘幼苗即为杂种植株。
答案　(1)去雄　套袋隔离　乙　Aa　紫叶鞘　由于操作失误(如没有全部套袋隔离、母本去雄不彻底等)造成母本发生了部分自交
(2)绿叶鞘　遗传图解如下

(3)将甲乙间行种植，令其自然传粉，收获乙植株上的种子，种植，在苗期根据叶鞘颜色选苗，保留紫叶鞘幼苗即为杂种植株
14．(2013·马鞍山一检)绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒(TMV)基因，可以合成一种抗TMV蛋白，故绞股蓝叶片对TMV具有抗感染性。烟草是重要的经济作物，TMV的感染会导致其大幅度减产。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草，主要流程如图所示。

(1)科学家首先从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA，然后合成目的基因。图中过程①表示________，获得的DNA必须在两侧添加________和终止子，还要添加________酶能识别切割的碱基序列。
(2)由图分析，在过程③构建的重组Ti质粒上应该含有的标记基因是________基因，将重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是 。
(3)在过程⑤培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外，还必须添加________，以保证受体细胞能培养成再生植株。
(4)过程⑥可采取________的方法，检测植株是否合成了抗TMV蛋白。在个体水平的鉴定过程中，可通过________的方法来确定植株是否具有抗性。
解析　(1)图中过程①是以RNA为模板合成DNA的过程，所以该过程表示反转录。获得的DNA必须在两侧添加启动子和终止子，还要添加限制性核酸内切酶能识别切割的碱基序列。
(2)因为培养基中含有卡那霉素，所以过程③构建的重组Ti质粒上应该含有的标记基因是卡那霉素抗性基因。将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法。
(3)过程⑤是植物组织培养过程，其培养基中必须添加生长素和细胞分裂素等植物激素，以保证受体细胞能培养成再生植株。(4)要检验目的基因有没有表达，可以采用抗原－抗体杂交的方法进行检测。在个体水平的鉴定过程中，可通过接种烟草花叶病毒的方法来确定植株是否具有抗性。
答案　(1)反转录　启动子　限制性核酸内切
(2)卡那霉素抗性　农杆菌转化法
(3)植物激素
(4)抗原—抗体杂交　接种烟草花叶病毒

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