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　知识点9 生物的变异及育种 1.(2018·全国卷Ⅰ·T6)某大肠杆菌能在基本培养基上生长,其突变体M和N均不能在基本培养基上生长,但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长。将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后,再将菌体接种在基本培养基平板上,发现长出了大肠杆菌(X)的菌落。据此判断,下列说法不合理的是 (　　) A.突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失 B.突变体M和N都是由于基因发生突变而得来的 C.突变体M的RNA与突变体N混合培养能得到X D.突变体M和N在混合培养期间发生了DNA转移 【解析】选C。本题考查基因突变、DNA是遗传物质的实验探究。突变体M不能在基本培养基上生长,但可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长,因此突变体M催化合成氨基酸甲所需酶的活性丧失,A项合理;大肠杆菌没有染色体,可遗传的变异只有基因突变,B项合理;M和N的混合培养,致使两者间发生了细菌转化现象,而细菌转化现象则是由于细菌间DNA的转移(本质是基因重组)实现的,故C项不合理、D项合理。

　2.(2018·天津高考·T2)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

　(　　)

　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】选C。本题考查植物组织培养的过程、原理及变异的相关知识。雄株甲是将顶芽通过植物组织培养获得的,愈伤组织的形成需要在培养基中添加生长素和细胞分裂素或相应的植物生长调节剂获得,A项正确。幼苗乙和丙是将花粉经过脱分化、再分化的植物组织培养过程获得的,故幼苗乙和丙只有性染色体中的一条,即X或Y;染色体数目加倍后,植株乙和丙的染色体组成为XX、YY(或YY、XX),B项正确、C项错误;植株乙和丙产生配子并杂交的过程中发生了基因重组,D项正确。

　【知识总结】(1)植物组织培养获得愈伤组织的过程属于脱分化,愈伤组织发育成幼苗的过程属于再分化。

　(2)脱分化、再分化过程中需要一定比例的细胞分裂素和生长素,或相应功能的植物生长调节剂。

　(3)基因重组是减数分裂形成配子时,非同源染色体上的非等位基因的自由组合,或在减数分裂形成四分体时期,同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而发生交换。

　3.(2018·江苏高考·T8)花药离体培养是重要的育种手段。如图是某二倍体植物花药育种过程的示意图,下列叙述正确的是 (　　)

　A.为了防止微生物污染,过程①所用的花药需在 70% 乙醇中浸泡 30 min B.过程②的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化 C.过程③逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体 D.过程④应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上 【解析】选C。在植物组织培养过程中,对外植体可用 70% 乙醇进行擦拭消毒,而不能浸泡30 min,否则细胞会死亡,A项错误;脱分化过程中培养基中应加入比例适中的生长素和细胞分裂素以达到脱分化的效果,而非加入高浓度的细胞分裂素,B项错误;由于用秋水仙素对由花药培养出的愈伤组织进行处理,使分裂的细胞中染色体数加倍,可获得纯合的二倍体,C项正确;基质中不含蔗糖和多种植物激素,D项错误。

　4.(2018·江苏高考·T15)下列过程不涉及基因突变的是 (　　) 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】选C。红酵母的红色素产量更高应是紫外线诱导其基因突变的结果;基因中碱基对被替换属于基因突变;香烟中的苯并芘使抑癌基因中的碱基发生替换也属于基因突变;而黄瓜在开花阶段用生长素类似物(2,4-D)处理,诱导产生更多的雌花,不能诱导其基因突变,C项正确。

　5.(2018·天津高考·T9)为获得玉米多倍体植株,采用以下技术路线。据图回答:

　(1)可用____________对图中发芽的种子进行处理。  (2)筛选鉴定多倍体时,剪去幼苗根尖固定后,经过解离、漂洗、染色、制片,观察 ________区的细胞。若装片中的细胞均多层重叠,原因是____________________。统计细胞周期各时期的细胞数和细胞染色体数。下表分别为幼苗Ⅰ中的甲株和幼苗Ⅱ中的乙株的统计结果。  幼苗 计数项目 细胞周期 间期 前期 中期 后期 末期 甲株 细胞数 细胞染色体数 x1 / x2 / x3 y x4 2y x5 / 乙株 细胞染色体数 / / 2y 4y / 可以利用表中数值__________和______________,比较甲株细胞周期中的间期与分裂期的时间长短。  (3)依表结果,绘出形成乙株的过程中,诱导处理使染色体数加倍的细胞周期及下一个细胞周期的染色体数变化曲线。

　 【解析】本题考查多倍体的诱导、植物根尖装片的制作和观察、细胞分裂周期中染色体数目的变化等知识。

　(1)由图可知,幼苗Ⅱ是进行了多倍体诱导处理,可采用的手段是秋水仙素处理或低温诱导。

　(2)低温或秋水仙素处理的原理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,容易诱导成功的部位是分生区细胞;若细胞多层重叠没有分散开来,原因可能是解离不充分或压片不充分;细胞周期中分裂时期的长短与该时期的细胞数目是相关的,故比较间期的细胞数目x1和分裂期中细胞数目之和(x2+x3+x4+x5)即可。

　(3)若诱导染色体加倍成功,后期开始时染色体数目加倍(2y),但由于无纺锤体,故加倍的染色体不能移向两极,不能平均分配到2个子细胞中,但是下一个细胞周期正常,即仍然后期开始加倍,末期形成子细胞时染色体数减半,如答案图所示。

　答案:(1)秋水仙素(或低温)　(2)分生　解离不充分或压片不充分　x1　x2+x3+x4+x5 (3)

　 6.(2018·北京高考·T30)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(如图)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 ____________________________________________。  【解析】(1)抗病与感病为一对相对性状,判断某抗病水稻是否为纯合子的方法是观察其自交子代是否发生性状分离,若发生性状分离则为杂合子,不发生性状分离则为纯合子。

　(2)①根据电泳结果发现,植株1和植株3含有较短的片段,说明含有R1基因。②为了在较短时间内获得甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合,应先将某两个品种进行杂交,获得子一代,再与另外一种进行杂交,将R1、R2、R3的抗性基因先集中到一个植株中,因为杂交的后代中不知道哪一株含有R1、R2、R3抗性基因,所以先利用PCR方法选出R1r1R2r2R3r3的植株,然后自交,再用PCR方法选出纯合子。

　(3)根据题意可知,因为基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp只能激活含有R2的植株,不能激活含r2r2的植株,所以R1R1r2r2R3R3表现为感病,r1r1R2R2R3R3表现为抗病。

　(4)水稻的基因未发生变异,则说明是Mp的基因发生了变异,即A1发生基因突变导致了基因(型)频率发生改变,不能激活R1基因,使甲品种抗病性丧失。

　(5)Mp种群中编码激活上述水稻R抗病基因的A基因频率降低,使得R抗性基因不能激活,使水稻失去了抗性,无法在生产中继续使用。

　(6)根据水稻和Mp的关系,为避免水稻品种抗病性丧失过快,在种植方面可以考虑，轮种不同抗病品种的水稻,从育种方面考虑，将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中，可以避免水稻品种抗病性丧失过快。

　答案:(1)性状　是否发生性状分离　(2)①植株1、3 ②a、c、d、b　(3)感病、抗病　(4)Mp的A1基因发生了突变 (5)(A类)基因(型)频率改变　(6)①种植:轮种不同的抗病品种水稻。②育种:将多个不同抗病基因通过杂交整合到一个品种中，如R1R1R2R2R3R3