彩色水稻

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2023版高考生物二輪復習：

3.變異與育種

1.野生型絳花三葉草為兩性花,雌雄蕊均能正常發育。某課題組從培養的絳花三葉草中分離出發生

隱性突變的甲、乙兩種雄性不育單基因突變體。該課題組為研究這兩種突變體是由同一基因突變

還是不同基因突變所致,設計了以下兩種雜交方案:

方案1:突變體甲×突變體乙→F1,觀察并統計F1雄性可育與雄性不育的比例。

方案2:突變體甲×野生型→F1甲,突變體乙×野生型→F1乙,F1甲×F1乙→F2,觀察并統計F2雄性可

育與雄性不育的比例。

回答下列問題。

(1)方案1(填“可行”或“不可行”),原因是。

(2)若方案2的F2中雄性可育∶雄性不育=,則這兩種突變體由同一基因突變所致。

(3)若已確定這兩種突變體是由不同基因突變所致,(填“能”或“不能”)依據F2雄性

可育與雄性不育的比例確定不同的突變基因是否位于同一對同源染色體上。

(4)若已確定這兩種突變體是由位于同一對染色體上的不同基因突變所致,F1甲與F1乙雜交時,

(填“可能”或“不可能”)由互換而導致后代出現雄性不育植株。

2.(2022四川樂山模擬)小黑麥為二倍體生物,1個染色體組中含有7條染色體,標記為1~7號。任

何一條染色體缺失的變異個體稱為單體,共有7種單體。單體在進行減數分裂時,沒有同源染色體

配對的染色體隨機移向細胞的一極,產生的配子成活率相同且可以隨機結合,后代出現二倍體、單

體和缺體(缺失一對同源染色體的變異個體,不能成活)三種類型。利用單體雜交實驗可以進行基因

的定位。回答下列問題。

(1)鑒定是否為單體,最簡單、快捷的方法是。

(2)單體減數分裂產生的配子有條染色體。

(3)已知小黑麥的抗病(B)與不抗病(b)是一對相對性狀,若要確定B、b這對基因位于哪對同源染色

體上。

①首先要獲得1~7號染色體單體的抗病純合體(無b基因即視為純合子),分別與表型為

的正常二倍體雜交,分別觀察統計后代的。

②后代表型為時,該單體所缺失的染色體不是B、b基因所在的染色體。后代表型為

時,該單體所缺失的染色體就是B、b基因所在的染色體。

3.(2022遼寧沈陽四模)某些水稻品種(2n=24)存在著彩色基因,這種水稻的葉色和穗色除了野生型

綠葉和綠穗以外,還具有其他顏色,除能觀賞外,產出的稻米還可以食用,具有很高的研究和利用價

值。現以兩種純合的彩色水稻作為親本進行雜交實驗,結果如下,回答下列問題。

P:彩色×彩色F1F2:綠葉綠穗∶綠葉白穗∶黃葉綠穗=221∶80∶19

(1)葉色由對等位基因控制,穗色中的隱性性狀是。

2

(2)控制葉色和穗色的基因之間(填“遵循”或“不遵循”)自由組合定律,判斷的依

據是:。

(3)科研人員在研究中獲得了紫穗植株突變體,已知紫穗性狀由一對隱性突變的等位基因控制,為了

對紫穗基因進行染色體定位,研究人員利用單體(2n-1)定位法對彩色水稻的穗色進行基因定位。

(假設水稻單體減數分裂Ⅰ后期,未配對的染色體隨機分配)。科研人員以表型為

的植株為材料人工構建水稻的單體系,然后將紫穗突變體與該水稻單體系中的全部單體分別雜交,

留種并單獨隔離種植:

①若子代,說明紫穗基因位于該單體所缺少的染色體上。

②若子代,說明紫穗基因不位于該單體所缺少的染色體上。

4.(2022山東模擬)大麥是高度自交植物,雜交去雄工作相當困難。為此育種工作者采用染色體誘變

的方法培育獲得如圖所示的6號染色體三體品系,該品系的一對染色體上有緊密連鎖的兩個基因,

一個是雄性不育基因(ms),使植株不能產生花粉,另一個是長粒種子基因(r)。這兩個基因的顯性等

位基因Ms能形成正常花粉,R控制橢圓粒種子,帶有這兩個顯性基因的染色體片段易位連接到另一

染色體片段上,形成一個額外染色體,成為三體,該品系的自交后代分離出兩種植株,如圖所示。請

回答下列問題。

(1)已知大麥的體細胞染色體是7對,育成的新品系三體大麥體細胞染色體為條。

(2)三體大麥在進行減數分裂時,若其他染色體都能正常配對,唯有這條額外的染色體在后期隨機分

向一極,其中花粉中有額外染色體的配子無授粉能力。該三體大麥自花受粉,子代橢圓粒種子和長

粒種子的理論比值為,其中籽粒的種子雄性不育。但在生產實踐中發現,大

多數種子為長粒種子,請推測可能的原因:

。

(3)在大麥群體中由于隱性突變出現一株高產植株,請設計實驗探究該突變基因是否位于6號染色

體上,寫出實驗方案、預期結果及結論。(提示:請用題干中提供的方便用于雜交育種的植株進行實

驗,不考慮互換)

實驗方案:;

預期結果及結論:。

5.(2022天津三模)我國繁育大白菜(2N=20)有7000多年的歷史,自然界為野生型,為研究大白菜抽

薹開花的調控機制,某科研單位將野生型的大白菜經過誘變育種得到了抽薹早突變體甲和抽薹晚突

變體乙。進行實驗如下:

突變體甲×野生型→F1(表型與突變體甲相同);

突變體乙×野生型→F1(表型與突變體乙相同);

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F1(表型與突變體甲相同)×F1(表型與突變體乙相同)→F2(新性狀∶突變體甲∶突變體乙∶野生型

=1∶1∶1∶1)。

(1)若突變體甲與突變體乙是染色體上兩個不同位點基因突變的結果,突變體甲與突變體乙性狀分

別對野生型性狀是、(填“顯性”或“隱性”)。要確定兩個不同突變位點

基因是否在一對同源染色體上,將F2中的新性狀個體進行自交,統計其所有后代。若新性狀∶突變

體甲∶突變體乙∶野生型=(填比例),說明兩個不同突變位點位于一對同源染色體

上。

(2)為探究上述白菜早抽薹的原因,對野生型基因與突變體甲基因進行相關檢測和比較,結果如圖1

所示。

注:上面為非模板鏈,非模板鏈下面的字母代表模板鏈對應的氨基酸,*處無對應氨基酸(UAG、UAA、

UGA為終止密碼子)。

圖1

圖2

①由上圖可知,白菜的抽薹時間提前是因為野生型基因中(填堿基對)突變,導致mRNA上

的提前出現,(填過程)提前終止,最終導致蛋白質的空間結構改變,功能

異常。

②研究發現,上述野生型基因的表達產物是一種甲基轉移酶,通過催化染色體中組蛋白的甲基化來

影響基因F的表達,進而影響抽薹,野生型與突變體甲的F基因表達的相對水平如圖2所示(野生型

與突變體甲的F基因均為正常)。請根據以上信息推測突變體甲抽薹提前的原

因:。

6.(2022天津二模)染色體工程也叫染色體操作,是按照人們的需求對生物的染色體進行操作,通過

添加、削弱或替代染色體,從而達到定向育種或創造人工新物種的目的。分析以下操作案例,回答

下列問題。

(1)我國科學家成功將釀酒酵母的16條染色體融合成為1條染色體,并將這條染色體移植到去核的

釀酒酵母細胞中,得到僅含1條線型染色體的釀酒酵母菌株SY14,SY14能夠存活且表現出相應的生

命特性。這項研究開啟了人類“設計、再造和重塑生命”的新紀元。獲得SY14運用的可遺傳變異

原理是,SY14的染色體DNA上有(填“16”或“多于

16”)個RNA聚合酶的結合位點。

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(2)珍珠貝(2n)卵母細胞處于減數分裂Ⅱ中期,精子入卵后,刺激卵母細胞繼續完成減數分裂Ⅱ并排

出第二極體。若用細胞松弛素阻滯第二極體排出,可獲得三倍體珍珠貝;若阻滯正常珍珠貝受精卵

的第一次卵裂,則可獲得倍體珍珠貝;其中倍體珍珠貝具有控制珍珠貝過度繁

殖和防止對天然資源的干擾等優點。

(3)二倍體大麥(♀)×二倍體球莖大麥(♂),在受精卵發育形成幼胚的有絲分裂過程中,球莖大麥的

染色體逐漸消失,最后形成只具有大麥染色體的植株甲。下列關于植株甲的敘述,正確的是

(填選項)。

A.體細胞中最多含有2個染色體組

B.植株矮小

C.高度不育

D.含同源染色體

(4)下圖表示我國科學家培育成功導入了長穗偃麥草(2n=14)抗病、高產等基因的小麥(6n=42)二體

附加系的一種途徑,其中W表示普通小麥的染色體,E表示長穗偃麥草的染色體,乙在形成配子時,E

染色體隨機進入細胞一極。圖中F1是倍體;植株丁自交所得子代植株的染色體組成及比

例是。

7.(2022T8聯考模擬)如果兩條非同源染色體相互交換染色體片段,叫作相互易位,相互易位雖然引

起染色體片段位置的改變,但仍保留了基因的總數,故也稱為平衡易位,如圖1所示:

圖1

相互易位的純合子在減數分裂時的配對是正常的,跟原來未易位的染色體相似。在相互易位的雜合

子中,由于同源部分的緊密配對,出現了富有特征的十字形圖像,隨著分裂的進行,成為一個圓圈或8

字形(如圖2),這說明4個著絲粒是兩兩隨機移向兩極的。

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圖2

(1)染色體結構變異往往會導致基因在染色體上的的改變,從而使性狀改變。但

一般情況下,相互易位的純合子和雜合子的表型正常,可能的原因

是。

(2)相互易位的純合子能產生種配子。一個相互易位的雜合子在形成配子時,一部分配

子中的染色體片段有缺失和重復,可引起受精卵的不良遺傳效應。一個正常人和相互易位的雜合子

婚配,產生表型正常的子代的概率是。

(3)為了降低平衡易位導致的遺傳病的發病率,提高產前診斷的準確性,可采取的診斷方法最好

是。

(4)研究人員利用PCR技術研究相互易位區段,為了提高PCR擴增的特異性,他應該適當

(填“提高”或“降低”)復性溫度,這樣做的原因是。

3.變異與育種

1.答案:(1)不可行突變體甲和突變體乙均為雄性不育,不能雜交

(2)3∶1

(3)不能

(4)不可能

解析:(1)根據分析,甲、乙皆為雄性不育突變體,則二者都不能產生可育的雄性配子,故不能完成雜

交產生后代,方案1不可行。(2)根據方案2分析,突變體甲×野生型→F1甲,突變體乙×野生型→F1

乙,F1甲、F1乙皆為雜合子,攜帶雄性不育突變基因。若這兩種突變體由同一基因突變所致,遵循基

因的分離定律,二者雜交得F2,F2全為雄性可育。(3)若已確定這兩種突變體是由不同基因突變所致,

若位于同一對同源染色體上,則雜交后代F2全為雄性可育;若位于兩對同源染色體上,則雜交后代F2

中雄性可育∶雄性不育=3∶1,無法確定是哪種情況。(4)若已確定這兩種突變體是由位于同一對染

色體上的不同基因突變所致,F1甲與F1乙的染色體及基因關系如圖所示:。a、

b為隱性突變基因,故二者雜交時,不可能由互換而導致后代出現雄性不育植株。

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2.答案:(1)利用顯微鏡觀察染色體的形態和大小

(2)6或7

(3)①不抗病表型②均為抗病抗病和不抗病

解析:(1)可利用顯微鏡在有絲分裂中期觀察染色體的形態和數目,確定是否為單體。(2)小黑麥

(2n=14)單體的體細胞染色體數目為13條,在進行減數分裂時,沒有同源染色體配對的染色體隨機

移向細胞的一極,因此每一種單體產生的配子中,含有的染色體數目為6或7條。(3)①要確定B、b

這對基因位于哪對同源染色體上,可將抗病單體與不抗病正常二倍體雜交,通過分析子一代的表型

可以確定B、b基因所在的染色體。②若單體所缺失的染色體不是B、b基因所在的染色體,則親本

基因型為BB、bb,子代全為Bb,即均表現為抗病類型;若該單體所缺失的染色體就是B、b基因所在

的染色體,則親本基因型為BO、bb,子代基因型為Bb∶bO=1∶1,即子代表現為抗病和不抗病兩種類

型。

3.答案:(1)兩白穗

(2)不遵循F2中綠葉∶黃葉為15∶1,綠穗∶白穗為3∶1,如果控制兩種性狀的基因之間遵循自由

組合定律,F2的性狀分離比應為綠葉綠穗∶綠葉白穗∶黃葉綠穗∶黃葉白穗=45∶15∶3∶1,與實際

結果不符

(3)野生型綠穗綠穗∶紫穗約為1∶1全為綠穗

解析:(1)分析可知,讓兩種純合的彩色水稻雜交得F1,F1自交得F2,F2植株的性狀分離比約為11∶

4∶1,是9∶3∶3∶1的變形。而綠穗∶白穗=(221+19)∶80=3∶1,由此可知綠穗對白穗是顯性;綠

葉∶黃葉=15∶1,比例和為16,可知控制水稻葉色的基因由兩對等位基因控制。(2)F2中綠葉∶黃葉

為15∶1,綠穗∶白穗為3∶1,如果控制兩種性狀的基因之間遵循自由組合定律,F2的性狀分離比應

為綠葉綠穗∶綠葉白穗∶黃葉綠穗∶黃葉白穗=45∶15∶3∶1,與實際不符,且F2中沒有出現黃葉白

穗這一表型,故控制葉色和控制穗色的基因之間不能自由組合。(3)若紫穗由一對隱性基因控制(相

關基因用R、r表示),以表型為野生型綠穗(RR)的植株為材料人工構建水稻的單體系(RR或RO),將

紫穗水稻(rr)與水稻單體系中的全部單體分別雜交。①若紫穗基因位于該單體所缺少的染色體上,

則該單體的基因型為RO,后代的表型及比例為綠穗(Rr)∶紫穗(rO)=1∶1。②若紫穗基因不位于該

單體缺失的染色體上,且該單體為純合子,則該單體的基因型為RR,與紫穗水稻(rr)雜交,則子代全

為綠穗。

4.答案:(1)15

(2)1∶1長粒雌配子MsmsRr的受精能力較低(活性較低)或受精后三體生長發育受影響

(3)雄性不育植株與該高產植株雜交得到F1,F1自交得到F2,單獨種植F2各植株,最后統計F2的產量

若F2普通產量植株∶高產植株=2∶1,則高產突變發生在6號染色體上;若F2普通產量植株∶高產植

株=3∶1,則高產突變發生在其他染色體上

解析:(1)大麥的體細胞染色體是7對,正常大麥的體細胞中含14條染色體,三體大麥體細胞比正常

細胞多一條染色體,因此為15條。(2)該三體大麥產生含額外染色體的異常配子與正常配子的比例

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為1∶1,花粉(雄配子)中有額外染色體的配子無受粉能力,因此雄配子中參與受精的均為正常配子

(長粒r基因),雌配子中異常配子(含橢圓粒R基因)與正常配子(長粒r基因)的比例為1∶1,因此

后代橢圓粒種子(MsmsmsRrr)和長粒種子(msmsrr)的理論比值為1∶1;由于R所在的染色體為額外

染色體,其上有Ms基因,而長粒基因所在的染色體上為ms雄性不育基因,因此長粒種子雄性不育;

由于雌配子MsmsRr的受精能力較低(活性較低)或受精后三體生長發育受影響,因此后代大多數種

子為長粒種子。(3)設控制高產的基因為b,則突變體高產植株的基因型為bb,則題(2)中雄性不育

植株為msmsBB,其與高產植株(MsMsbb)雜交得到F1(MsmsBb),F1自交得到F2,單獨種植F2各植株,最

后統計F2的產量。若高產突變發生在6號染色體上,則F1產生的雌雄配子均為Msb∶msB=1∶1,F2的

基因型為1MsMsbb∶2MsmsBb∶1msmsBB,由于msms表現為雄性不育,故msmsBB不能產生后代,F2植

株MsMsbb、MsmsBb分別表現為高產、普通產量,比例為1∶2,所以若F2普通產量植株∶高產植株

=2∶1,則高產突變發生在6號染色體上;若高產突變發生在其他染色體上,則后代產生的配子比例

不受雄性不育的影響,F1(Bb)產生的雌雄配子均為b∶B=1∶1,F2的基因型為1bb∶2Bb∶1BB,所以若

F2普通產量植株∶高產植株=3∶1,則高產突變發生在其他染色體上。

5.答案:(1)顯性顯性2∶1∶1∶0

(2)①G—C終止密碼子翻譯②基因突變導致合成的甲基轉移酶結構和功能異常,使染色體組

蛋白甲基化水平降低,進而使F基因的表達水平下降,解除對抽薹的抑制,促使白菜提前抽薹

解析:(1)由于突變體甲與野生型雜交,子一代表型與突變體甲相同,突變體乙與野生型雜交,子一代

表型與突變體乙相同,說明突變體甲與突變體乙性狀對野生型都是顯性性狀。假設突變體甲與突變

體乙的兩個不同突變位點位于一對同源染色體上,假設相關基因用A/a、B/b表示,野生型的基因型

為aabb,突變體甲的基因型是AAbb,突變體乙的基因型是aaBB,則突變體甲×野生型→F1基因型

Aabb,突變體乙×野生型→F1基因型aaBb,F1基因型Aabb×F1基因型aaBb→F2新性狀(AaBb)∶突變

體甲(Aabb)∶突變體乙(aaBb)∶野生型(aabb)=1∶1∶1∶1,判斷A、b基因位于一條染色體上,a、

B基因位于另一條染色體上,將F2中的新性狀個體(AaBb)進行自交,由于只能產生基因型為Ab和aB

的配子,因此子代中新性狀(AaBb)∶突變體甲(Aabb)∶突變體乙(aaBb)∶野生型(aabb)=2∶1∶1∶

0。(2)①野生型W位置的其中一個G—C堿基對被A—T替換,W位置非模板鏈DNA變成了TAG,mRNA

上相應的密碼子變成UAG,即終止密碼子,終止密碼子的提前出現導致翻譯提前終止,最終導致蛋白

質的空間結構改變,功能異常。②推測突變體甲抽薹提前的原因:基因突變導致合成的甲基轉移酶

結構和功能異常,使染色體組蛋白甲基化水平降低,進而使F基因的表達水平下降,解除對抽薹的抑

制,使白菜提前抽薹。

6.答案:(1)染色體變異多于16

(2)四三

(3)ABC

(4)四(42W+2E)∶(42W+1E)∶42W=1∶2∶1

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解析:(1)16條染色體融合成為1條染色體,該過程發生了染色體結構的拼接,屬于染色體變異;RNA

聚合酶識別并結合到相應結合位點后啟動基因的轉錄,RNA聚合酶的結合位點位于基因首端,因為

SY14的染色體是由16條染色體融合而成,因此融合后的染色體DNA上含有的基因數多于16,可知

RNA聚合酶的結合位點也多于16個。(2)當用細胞松弛素阻滯正常珍珠貝受精卵的第一次卵裂,會

導致著絲粒分裂后,染色體數加倍但未分離,形成四倍體;三倍體珍珠貝在減數分裂時聯會紊亂,無

法正常產生可育配子,不能產生后代,因而具有控制珍珠貝過度繁殖和防止對天然資源的干擾等優

點。(3)二倍體大麥和二倍體球莖大麥分別經減數分裂產生配子,配子中只有一個染色體組,在受精

卵發育形成幼胚的有絲分裂過程中,球莖大麥的染色體逐漸消失,最后形成只具有大麥染色體的植

株甲,因此植株甲的體細胞中只有一個染色體組,植株矮小;在有絲分裂后期,著絲粒分裂,染色體數

加倍,細胞中含有2個染色體組;在減數分裂時,由于細胞內不含有同源染色體,無法聯會,植株甲無

法產生正常配子,因而高度不育。(4)F1是普通小麥(6n=42)與長穗偃麥草(2n=14)雜交得到的,含有

3+1=4(個)染色體組,因此F1是(異源)四倍體;植株丁體細胞的染色體組成為42W+1E,自交后代中普

通小麥的染色體仍為42W;因為植株丁體細胞中只含有一條長穗偃麥草的染色體,自交后代中長穗偃

麥草染色體的情況是2條∶1條∶0條=1∶2∶1,因此植株丁自交所得子代植株的染色體組成及比

例是(42W+2E)∶(42W+1E)∶42W=1∶2∶1。

7.答案:(1)數目和排列順序(位置)相互易位的純合子和雜合子仍含有個體所需的全套基因,并能

正常表達,維持機體正常的生命活動

(2)11/3

(3)基因診斷/基因檢測

(4)提高當復性溫度高時,只有引物與模板堿基的匹配程度高,才能結合到模板上,而引物與模板

匹配度低的區域則不能結合,這樣擴增出來的產物種類少,特異性增強

解析:(1)染色體結構變異往往會導致基因在染色體上的數目和排列順序(位置)發生改變,從而使性

狀發生改變。一般情況下,由于相互易位的純合子和雜合子仍含有個體所需的全套基因,并能正常

表達,維持機體正常的生命活動,故相互易位的純合子和雜合子的表型正常。(2)從圖1的(b)中可

以看出,相互易位的純合子只能產生1種配子。相互易位的雜合子產生配子時,聯會后,4個著絲粒

是兩兩隨機移向兩極,會形成一個圓圈或8字形。若用Ⅰ、Ⅱ表示完全正常的染色體,用Ⅰ'和Ⅱ'

表示發生易位的染色體,則相互易位的雜合子能產生的配子種類及比例為ⅠⅠ'∶ⅡⅡ'∶ⅠⅡ'∶

Ⅰ'Ⅱ∶ⅠⅡ∶Ⅰ'Ⅱ'=1∶1∶1∶1∶1∶1,與正常人(染色體組成為ⅠⅠⅡⅡ)婚配后,只有ⅠⅡ和

Ⅰ'Ⅱ'的配子受精后表現正常,故兩者婚配產生表型正常的子代的概率為1/3。(3)雖然平衡遺傳易

位導致的遺傳病屬于染色體變異遺傳病,但由于染色體片段位置改變后基因的總數不變,無法通過

觀察染色體水平進行判斷,所以要進行基因診斷/基因檢測。(4)用相互易位區段進行PCR擴增,為

了提高PCR擴增的特異性,應該適當提高復性溫度,因為當復性溫度高時,只有引物與模板堿基的匹

配程度高,才能結合到模板上,而引物與模板匹配度低的區域則不能結合,這樣擴增出來的產物種類

少,特異性增強。

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