第6章 从杂交育种到基因工程 单元测试（人教版必修2）
(时间:45分钟,满分:100分)
一、选择题(每小题3分,共60分)
1科学家把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞中,在棉花细胞中抗虫基因经过修饰后得以表达。下列叙述的哪一项不是这一技术的理论依据?( )
A.所有生物共用一套遗传密码子
B.基因能控制蛋白质的合成
C.苏云金芽孢杆菌的抗虫基因与棉花细胞的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成的
D.苏云金芽孢杆菌与棉花有共同的原始祖先
解析:本题主要考查了基因工程成功的理论基础。分析如下图:
答案:D
2下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( )。
A.①②③④ B.①②④③
C.①④②③ D.①④③②
解析:解答本题,可以从以下角度分析:限制性核酸内切酶用于切割DNA片段,而与之作用相反的是DNA连接酶,用于连接DNA片段,DNA聚合酶用于DNA的复制过程,它需要模板,解旋酶会使DNA双链解旋而分开。
答案:C
3以AABB和aabb为亲本用杂交育种的方法培育aaBB的个体,需要在下列哪些子代中进行选择?( )
A.F1和F2
B.F1和F3
C.F2和F3
D.F2和F4
解析:在F2中选择表现型为aaB—的个体,F2自交后在F3中选择不发生性状分离的个体。
答案:C
4下列有关基因工程中运载体的说法,正确的是( )。
A.在进行基因工程的操作中,作为运载体的质粒都是天然质粒
B.所有的质粒都可以作为基因工程中的运载体
C.质粒是一种独立于细菌染色体外的链状DNA分子
D.作为运载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA分子进行鉴定和选择的标记基因
解析:质粒是存在于拟核或细胞核外能自主复制的环状DNA分子,并不是所有的质粒都可作为运载体,其上面必须有标记基因,用于受体细胞中目的基因的检测。
答案:D
5水母发光蛋白由236个氨基酸构成,其中Asp、Gly和Ser构成发光环,现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记,在转基因技术中,这种蛋白质的作用是( )。
A.促使目的基因导入受体细胞中
B.促使目的基因在受体细胞中复制
C.筛选出获得目的基因的受体细胞
D.使目的基因容易成功表达
解析:标记基因的作用是用于检测目的基因的导入,荧光蛋白也具有相应的作用。
答案:C
6对于杂交育种来说,有性生殖的主要优点是( )。
A.能产生健康的后代
B.能产生更多的后代
C.能产生更多样的变异
D.能产生发育更快的后代
解析:有性生殖中可产生更多的变异类型,有利于种子的选育。
答案:C
7利用基因工程,将目的基因导入受体细胞并成功表达的过程中与“基因”的生理活动无关的酶是( )。
A.RNA聚合酶
B.DNA聚合酶
C.DNA连接酶
D.逆转录酶
解析:将目的基因与运载体结合要使用DNA连接酶和限制酶,而目的基因与运载体组成的重组DNA分子可以在受体细胞内复制并表达,会用到DNA聚合酶、RNA聚合酶等,但不会用到逆转录酶。
答案:D
8下图表示一项重要生物技术的关键步骤,字母X可能代表( )。
A.能合成胰岛素的细菌细胞
B.能合成抗体的人类细胞
C.不能合成胰岛素的细菌细胞
D.不能合成抗生素的人类细胞
解析:在字母X中已有目的基因导入,所以X可能代表能合成胰岛素的细菌细胞。
答案:A
9下列几种育种方法中,可以产生出与亲代不同基因型品种的育种方式有( )。
①杂交育种 ②单倍体育种 ③多倍体育种 ④人工诱变育种
A.①②③④
B.②③
C.①④
D.①②④
解析:这四种育种方式都可产生与亲代不同的基因型品种,A项全面,B、C、D三项不完整。
答案:A
10用基因型未知的灰鼠和白鼠进行杂交育种实验,得到的实验结果如下表:
亲本
后代
杂交
母本
父本
灰色
白色
Ⅰ
灰色
白色
82
78
Ⅱ
灰色
灰色
118
39
Ⅲ
白色
白色
0
50
Ⅳ
灰色
白色
74
0
如果来自杂交组合Ⅳ的灰色雌鼠与来自杂交组合Ⅱ的灰色雄鼠交配。那么下列哪种情况是最可能的?( )
A.所有后代都是灰色的
B.所有后代都是白色的
C.后代中的一半是灰色的
D.后代中的1/4是灰色,或者后代中的1/4是白色
解析:从杂交Ⅱ中可知灰色为显性性状,白色为隐性性状。如果该性状属于伴性遗传,则杂交组合Ⅳ为XAXA×XaY,杂交组合Ⅱ为XAXa×XAY。则题干中的灰色雌鼠与灰色雄鼠组合为XAXA×XAY,则其后代(XAXA和XAY)全部都是灰色。如果该性状属于常染色体遗传,则杂交组合Ⅳ为AA×aa,杂交组合Ⅱ为Aa×Aa。则题干中的灰色雌鼠与灰色雄鼠组合为AA×Aa,则其后代(AA×Aa)全部为灰色;或Aa×Aa,则其后代3/4为灰色,1/4为白色。
答案:A
11豌豆种皮的灰色A对白色a是显性,现将F1(杂合子)种植并连续自交。有关叙述不正确的是( )。
A.F1植株上种子种皮都是灰色
B.F2植株上种子种皮灰色∶白色=3∶1
C.F1植株上的种子有三种基因型
D.F2植株上种子的胚是纯合子的可能性是1/2
解析:种皮表现型与母本相同,所以A、B正确;F1植株上的种子有三种基因型:AA、Aa、aa;F2植株上种子是F3,胚是纯合子的可能性是1-1/4=3/4。
答案:D
12下图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e)小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦(ddEE)的示意图,有关此图叙述不正确的是( )。
DDEE ddeeddEE
de de ddee
(花药) (单倍体)
A.图中进行①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起
B.②过程中发生了非同源染色体的自由组合
C.实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖
D.④过程的实施中通常用一定浓度的秋水仙素
解析:花药的离体培养利用的原理是植物细胞的全能性。
答案:C
13下列的科学技术成果与所运用的科学原理搭配有误的是( )。
A.抗虫棉——基因工程
B.无子西瓜——单倍体育种
C.“黑农五号”大豆品种——基因突变
D.生产啤酒——无氧呼吸
解析:无子西瓜培育的原理是多倍体育种。
答案:B
14能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是( )。
A.单倍体育种
B.杂交育种
C.基因工程育种
D.多倍体育种
解析:基因工程育种是指将目的基因导入受体细胞并使其表达的技术手段。能克服远缘杂交不亲和的障碍,从而使动物基因在植物细胞中表达。
答案:C
15(2010·济南检测)生物世界广泛存在着变异,人们研究并利用变异可以培育高产、优质的作物新品种。下列能产生新基因的育种方式是( )。
A.“杂交水稻之父”袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级稻
B.用X射线进行大豆人工诱变育种,从诱变后代中选出抗病性强的优良品种
C.通过杂交和人工染色体加倍技术,成功培育出抗逆能力强的八倍体小黑麦
D.把合成β胡萝卜素的有关基因转进水稻,育成可防止人类VA缺乏症的转基因水稻
解析:诱变育种的原理是基因突变,能产生新的基因。故选B。
答案:B
16用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病(DDTT)和矮秆不抗锈病(ddtt)进行育种时,一种方法是杂交得到F1,F1再自交得到F2;另一种方法是用F1的花药进行离体培养,再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是( )。
A.前一种方法所得的F2中重组类型和纯合子各占5/8、1/4
B.后一种方法所得的植株中可用于生产的类型比例为2/3
C.前一种方法的原理是基因重组,原因是非同源染色体自由组合
D.后一种方法的原理是染色体变异,是由于染色体结构发生改变引起的
解析:杂交育种F2中重组类型有DDtt(1/16)、ddTT(1/16)、Ddtt(2/16)、ddTt(2/16)占3/8;单倍体育种的原理是染色体加倍,由于F1产生的四种配子的比例为1∶1∶1∶1,故用此法所得植株中纯合类型占1/4;杂交育种的原理是基因重组,原因是非同源染色体的自由组合。
答案:C
17现有一长度为1 000碱基对(bp)的DNA分子,用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1 000 bp,用KpnⅠ单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子,用EcoRⅠ,KpnⅠ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是( )。
解析:本题考查基因工程中的工具酶之一限制性核酸内切酶的专一性特点,即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且能在特定的切点上切割DNA分子。由题意可知,用EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子长度不变,仍是1 000 bp,说明该酶切割的是一个环状DNA分子;用Kpn Ⅰ单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子,说明该环状DNA分子上有两个Kpn Ⅰ酶切点;用以上两种限制酶同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子,说明EcoR Ⅰ切点位于Kpn Ⅰ两个切点的正中央,故正确选项是D。
答案:D
18科学家通过基因工程的方法,能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关基因工程应用的叙述,正确的是( )。
A.使用转基因马铃薯不会存在任何危险
B.目的基因导入受体细胞之后一定能够表达出人奶蛋白
C.马铃薯的受精卵、叶肉细胞都可作为受体细胞
D.转基因马铃薯的培育属于细胞水平上的技术
解析:基因工程实现的是把一种生物的基因拼接到另一种生物的DNA上的分子水平技术,关于转基因生物的安全性问题目前存在很大争议,故A、D不对;重组基因导入受体细胞后受到多种因素的影响,有可能不表达。由于受精卵具有很高的全能性、叶肉细胞在离体培养的条件下能够发育成完整个体,因此基因工程中植物的受精卵、体细胞都可作为受体细胞,故C正确。
答案:C
19为了防止转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中的其他植物中,科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中。其原因是( )。
A.叶绿体基因组不会进入生殖细胞中
B.受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞
C.转基因植物与其他植物间不能通过花粉发生基因交流
D.植物杂交的后代不会出现一定的性状分离比
解析:转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中的其他植物中要经过受精作用,而受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞,因此如果将目的基因整合到叶绿体基因组中,就可避免此现象的发生。
答案:B
20为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了下图所示的方法:
上图中两对相对性状独立遗传,据图分析,不正确的是( )。
A.过程①的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高
B.过程②可以取任一植株的适宜花药培养材料
C.过程③包括脱分化和再分化两个过程
D.图中筛选过程不改变抗病基因所占比例
解析:自交的遗传效应是纯合子所占的比例越来越大;图中的杂交育种、单倍体育种和转基因育种过程中都参与了人工选择,所以各基因所占的比例都会发生改变,因此选D。
答案:D
二、非选择题(共40分)
21(10分)敲除是应用DNA重组原理发展起来的一门新兴技术。通常意义上的基因敲除主要是应用DNA重组原理,用设计好的DNA片段替代动物细胞内的基因片段,从而达到基因敲除的目的。运用基因重组进行基因敲除是构建基因敲除动物模型中最普遍的使用方法,其基本原理如下图所示。请回答下列问题。
(1)在把与靶基因序列同源的目的基因导入受体细胞前,应选择一个合适的运载体与之结合,形成的DNA分子称为 ,在这个过程中所需的工具酶有 和 。?
(2)如果要获得一只含目的基因的小鼠,则选择的受体细胞应该是 。?
(3)上述途径获得的动物,其后代是否都含目的基因。为什么? 。?
(4)以质粒为运载体,用同一种限制酶切割质粒和目的基因,在切割后的运载体与目的基因连接时,连接方式有 种。?
(5)上述过程实现的重组类似于减数分裂中 时期的 现象。?
解析:(1)基因工程中常用的工具酶为限制酶和DNA连接酶,目的基因与运载体结合后形成重组DNA分子。(2)由于动物体细胞的全能性较低,应用受精卵作为受体细胞。(3)由于在受精卵中只存在一个目的基因,在形成配子的过程中等位基因分离,一半配子中不含目的基因。(4)由于经切割后的目的基因和运载体具有相同的黏性末端,所以在DNA连接酶的作用下运载体和运载体、目的基因和目的基因、运载体和目的基因都有可能连接。(5)由题图中可知应为个别基因的替换,类似于减数第一次分裂前期的交叉互换现象。
答案:(1)重组DNA分子 限制酶 DNA连接酶
(2)受精卵
(3)不是,因为在形成生殖细胞时等位基因会发生分离
(4)3
(5)四分体 交叉互换
22(10分)已知水稻抗病(R)对感病(r)为显性,有芒(B)对无芒(b)为显性,两对基因自由组合,体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。
(1)诱导单倍体所用的花药,应取自基因型为 的植株。?
(2)为获得上述植株,应采用基因型为 和 的两亲本进行杂交。?
(3)在培养过程中,单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株,该二倍体植株花粉表现 (“可育”或“不育”),结实性为 (“结实”或“不结实”),体细胞染色体数为 。?
(4)在培养过程中,一部分花药壁细胞能发育成为植株,该植株的花粉表现 (“可育”或“不育”),结实性为 (“结实”或“不结实”),体细胞染色体数为 。?
(5)自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种,本实验应选以上两种植株中的 植株,因为自然加倍植株 ,花药壁植株 。?
(6)鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是 。?
解析:选育的抗病、有芒水稻新品种的基因型为RRBB。诱导单倍体所用的花药应取自F1(RrBb)的植株,应选用的亲本基因型为RRbb和rrBB。水稻单倍体植株由于无法完成减数分裂不能产生正常的生殖细胞而表现为不育。二倍体水稻可育,可完成双受精过程,可结实。单倍体水稻植株染色体加倍后得到的是纯合子,纯合子自交后代不发生性状分离,杂合子自交后代会发生性状分离。
答案:(1)RrBb
(2)RRbb rrBB
(3)可育 结实 24条
(4)可育 结实 24条
(5)自然加倍 基因型纯合 基因型杂合
(6)将植株分别自交,子代性状表现一致的是自然加倍植株,子代性状分离的是花药壁植株
23(10分)酵母菌的维生素、蛋白质含量高,可作食用、药用等,是提取核苷酸、三磷酸腺苷等多种生化产品的原料,还可用于生产维生素、氨基酸等。
请回答下列有关问题。
(1)酵母菌新陈代谢的同化类型属于 型。?
(2)科学家将使啤酒产生丰富泡沫的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,使其产生LTP1蛋白,酿出泡沫丰富的啤酒,具体的操作过程如下图:
图中LTP1基因与B结合产生的C是 ,通常在体外完成,此过程必需的工具酶有 。检测LTP1基因在啤酒酵母菌中是否表达可通过 。?
答案:(1)异养 (2)重组质粒 限制酶、DNA连接酶
检验转基因啤酒酵母能否产生LTP1蛋白
24(10分)下图为小麦的五种不同育种方法示意图。
(1)图中A、D方向所示的途径表示 育种方式,A→B→C的途径表示 育种方式。这两种育种方式的原理分别是 、 。如果亲本的基因型为AAbb(矮秆粒少)和aaBB(高秆粒多),请分别写出这两种育种方法培育出矮秆粒多优良品种的程序。?
A、D方向:
A→B→C的途径:
(2)E方法所用的原理是 ,而通过该过程出现优良性状也是不容易的,其原因是 。?
(3)C、F方法用的是同一种药剂其作用原理是 。?
(4)由G→J过程中涉及的生物工程技术有 、 。?
答案:(1)杂交 单倍体 基因重组 染色体变异
杂交育种(A、D方向)培育程序:
①亲本杂交得F1 AaBb(矮秆粒多)
②种植F1,自交得F2
③种植F2,选矮秆粒多(A_B_),继续种植
④在后代中连续选育和种植,直到选出能稳定遗传的矮秆粒多新品种(AABB)。
单倍体育种(A→B→C的途径)培育程序:
①亲本杂交得F1 AaBb(矮秆粒多)
②种植F1,并且取F1的花药进行离体培养,得单倍体。
③用秋水仙素处理各种单倍体的幼苗,得染色体正常的纯合植株。
④对得到的植株进行选育,即可得到稳定遗传的矮秆粒多新品种(AABB)。
(2)基因突变 基因突变是不定向的,突变大多是有害的
(3)抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成,导致染色体不能移向两极,从而使染色体数目加倍
(4)基因工程 植物组织培养
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