《状元之路》2013-2014学年高中生物人教版必修二单元测评：第6章　从杂交育种到基因工程（含解析）

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单元测评(六)　从杂交育种到基因工程
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(每题2分，共50分)
1．在红粒高秆的麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质小麦，欲获得白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是(　　)
A．自交育种 B．诱变育种
C．人工嫁接 D．单倍体育种
解析　小麦为等高被子植物，花小，为两性花，可利用自交育种进行选育新品种。自交育种省去了人工去雄、授粉等复杂的操作工序，是最简单常用的方法。
答案　A
2．2008年9月25日21时10分，“神舟七号”载人飞船成功发射升空，随“神七”一起遨游太空的有珙桐、鹅掌楸的种子各50 g，这是我国迄今为止首次进行珍稀濒危林木航天诱变育种实验。下列有关太空育种的说法，不正确的是(　　)
A．太空育种常选萌发的种子或幼苗作实验材料
B．太空育种是利用太空微重力、强辐射等因素诱发基因突变
C．太空育种不一定就能获得人们所期望的优良性状
D．若改良缺乏某种抗病性的植物品种，不宜采用太空育种
解析　太空育种的原理是基因突变，在萌发的种子或幼苗中，细胞分裂旺盛，易发生突变。由于基因突变具有低频性、不定向性和弊多利少性，故经太空育种不一定就能获得人们所期望的优良性状。基因突变可能会产生新性状(如抗病性)。
答案　D
3．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．食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　转基因生物可能会带来危险。目的基因导入受体细胞后不一定能产生人们所需的蛋白质。该方法属于分子水平上的技术。
答案　C
4．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、纯合子各占5/8、1/4
B．后一种方法所得到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
解析　前一种为杂交育种，F2中重组类型占3/8，后一种为单倍体育种，可用于生产的类型比例为1/4，原理是染色体(数目)变异。
答案　C
5．在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是(　　)
A．限制酶和连接酶 B．限制酶和水解酶
C．限制酶和运载体 D．连接酶和运载体
解析　“用来修饰改造生物基因的工具”是两种酶即限制性内切酶和DNA连接酶。
答案　A
6．基因工程是在DNA分子水平上对生物的定向改造。下列有关基因工程的叙述中，错误的是(　　)
A．DNA限制性内切酶可用于目的基因的提取
B．运载体和目的基因必须要用同一酶处理
C．基因工程所用的工具酶是限制酶、运载体、DNA连接酶
D．带有目的基因的运载体是否进入受体细胞需要检测
解析　基因工程所用的工具中运载体不是酶。所以C项错误。
答案　C
7．科学家做了两项实验：①用适当浓度的生长素溶液处理未授粉的番茄花蕾子房，发育成无子番茄。②用四倍体与二倍体西瓜杂交，获得三倍体西瓜植株，给其雌蕊授二倍体花粉，子房发育成无子西瓜。下列有关叙述正确的是(　　)
A．上述无子番茄性状能遗传
B．若取无子番茄植株进行无性繁殖，长成的植株所结果实中有种子
C．上述无子西瓜进行无性繁殖，长成的植株所结果实中有种子
D．若取上述无子西瓜进行无性繁殖，长成的植株子房壁细胞含有四个染色体组
解析　本题通过无子果实的产生考查生物变异的知识，本题难度中等。无子番茄的产生原理是生长素能促进子房发育成果实，该过程中细胞中遗传物质没有发生改变，故不能遗传；而无子西瓜的产生原理是染色体变异，属于可遗传的变异，因为不能产生种子，故需经无性繁殖，后代体细胞中含三个染色体组。
答案　B
8．镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是(　　)
A．解旋酶 B．DNA连接酶
C．限制性内切酶 D．RNA聚合酶
解析　选项B、D可以直接排除。对于选A可能理解为既然是检测突变的部位，那么很自然想到用该基因的探针，进行碱基互补配对杂交而检测之，但是分子杂交的前提必须是单链DNA，于是很自然想到用解旋酶处理被检测基因。但是，解开DNA双链结构不一定要用解旋酶，高温也可以得到单链DNA，而且题干上也有“必须使用的酶”的叙述，所以可以排除A选项。对于C选项的理解：限制酶只是把原DNA切成很多片段，其中某个片段可能包含突变的目的基因，然后再用化学方法处理成单链，最后再和探针杂交，根据放射性(或荧光)出现部位而检测出突变部位，这种技术其实就是所谓的基因诊断。如不用限制酶把DNA切割成若干片段，已经变性成单链的DNA很有可能常温下复性，可能会重新形成许多双链区，如果恰恰突变部位及其临近区域和该单链其他区域结合成双链，那么必然影响探针与相应部位的结合，也就无法准确检测到突变部位。
答案　C
9．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是(　　)
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
解析　基因的表达即控制蛋白质的合成，只有合成了相应的蛋白质才能证明目的基因完成了在受体细胞中的表达。
答案　D
10．质粒是基因工程最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况不同，下表是外源基因插入的位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供细菌的生长情况推测①②③三种重组后的外源基因插入点正确的一组是(　　)
细菌在含氨苄青霉素培养基上生长情况 细菌在含四环素培养基上生长情况
① 能生长 能生长
② 能生长 不能生长
③ 不能生长 能生长
A．①是c；②是b；③是a
B．①是a和b；②是a；③是a
C．①是a和b；②是b；③是a
D．①是c；②是a；③是b
解析　根据基因突变原理，在正常基因中插入个别碱基就能使之变为不正常的突变基因。则在原来a、b的抗性基因上插入外源基因都将导致不抗。
答案　A
11．育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种方法的说法正确的是(　　)
A．涉及的原理有基因突变、基因重组、染色体变异
B．都不可能产生定向的可遗传变异
C．都在细胞水平上进行操作
D．都不能通过产生新基因从而产生新性状
解析　基因工程育种可以产生定向的可遗传变异。基因工程是在分子水平上进行的。诱变育种能产生新基因。
答案　A
12．与杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和基因工程育种相比，尽管人工诱变育种具有很大的盲目性，但是该育种方法的独特之处是(　　)
A．可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上
B．育种周期短，加快育种的进程
C．改变基因结构，创造前所未有的性状类型
D．能够明显缩短育种年限，后代性状稳定快
解析　只有诱变育种能够产生新的基因，可以大幅度地改良某些性状；将不同品种的优良性状集中到一个品种上，应该用杂交育种的方法；育种周期短，能够加快育种的进程，明显缩短育种年限，后代性状稳定快，应该用单倍体育种的方法。
答案　C
13．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是(　　)
A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
解析　限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割运载体，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A项错误；DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体，B项正确；受体细胞可以是受精卵和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体，C项正确；目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D项正确。
答案　A
14．某农科所通过如图育种过程培育出了高品质的糯小麦，相关叙述正确的是(　　)
A．该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变
B．a过程能提高突变率，从而明显缩短了育种年限
C．a、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子
D．要获得yyRR，b过程需要进行不断的自交来提高纯合率
解析　图中a、b、c过程分别是单倍体育种、杂交育种和多倍体育种的一部分，a、c过程虽然都是诱导染色体数目加倍，但a过程是处理单倍体幼苗，c过程是处理萌发的种子或幼苗；三种育种过程的遗传学原理分别是染色体变异、基因重组和染色体变异。
答案　D
15．如图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是(　　)
A．①→②过程简便，但培育周期长
B．①和⑦的变异都发生于有丝分裂间期
C．③过程常用的方法是花药离体培养
D．③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同
解析　①过程的变异为基因重组，发生在减数分裂过程中；⑦过程的变异为染色体数目的变异，发生在有丝分裂的后期。③→⑥过程与⑦过程都运用了人工诱变育种。
答案　B
16．现欲研究基因1和基因7连接后形成的新基因的功能，导入质粒前，用限制酶切割的正确位置是(　　)
解析　A项只切下基因7，C、D两项只切下基因1，只有B项能切下基因1和基因7后形成新基因。
答案　B
17．已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是(　　)
A．3 B．4
C．9 D．12
解析　限制酶能识别特定的核苷酸序列并能在特定的位点进行切割。由于该线性DNA分子有3个位点都可被该限制酶切割，故依题意可知有切割一个位点、切割两个位点和三个位点均被切割三种情况。故共产生9种类型的DNA片段。
答案　C
18．中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。下列与此实验相关的分析中，不正确的是(　　)
A．“嫁接”的成功，说明人和烟草共用一套遗传密码
B．“嫁接”之所以能成功，是因为两者DNA分子的构成物质相同
C．“嫁接”到烟草中的人抗病毒干扰素基因，将不能再自我复制
D．“嫁接”后的烟草，体内将会产生抗病毒干扰素
解析　“嫁接”成功，说明在烟草细胞内，合成了许多人的抗病毒干扰素。完成这一过程包括人抗病毒干扰素基因在烟草细胞内复制、转录以及翻译等过程。
答案　C
19．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酶单独切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，用EcoRⅠ，KpnⅠ酶同时切后得到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　此题考查对知识灵活运用的能力，从图谱中可发现有链状DNA、环状DNA，用EcoRⅠ酶切割后DNA的长度不变，此DNA应该为环状，用EcoRⅠ酶和KpnⅠ酶切割后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA，因此DNA上应该存在两个KpnⅠ酶的切割位点。
答案　D
20．某自花受粉植物的株高受第1号染色体上的A－a、第7号染色体上的B－b和第11号染色体上的C－c控制，且三对等位基因作用效果相同，当有显性基因存在时，每增加一个显性基因，该植物会在基本高度8 cm的基础上再增加2 cm。下列叙述不正确的是(　　)
A．基本高度8 cm的植株基因型为aabbcc
B．控制株高的三对基因的遗传符合自由组合定律
C．株高为14 cm的植株基因型有6种
D．某株高为10 cm的个体在自然状态下繁殖，F1应有1：2：1的性状分离比
解析　根据题意，基本高度8 cm的植株不含显性基因，因此基因型为aabbcc；三对基因位于非同源染色体上，其遗传遵循基因的自由组合定律；株高为14 cm的植株含有3个显性基因，其基因型有AABbcc、AAbbCc、AaBBcc、aaBBCc、aaBbCC、AabbCC、AaBbCc7种；某株高为10 cm的个体有一对基因杂合，其余基因均为隐性纯合，在自然状态下繁殖，F1应有1：2：1的性状分离比。
答案　C
二、简答题(共50分)
21．(10分)彩色小麦是河南南阳市著名育种专家周中普带领的科研小组，经过10多年的努力，采用“化学诱变”、“物理诱变”和“远缘杂交”三结合的育种方法培育而成的。其蛋白质、锌、铁、钙的含量超过普通小麦，并含有普通小麦所没有的微量元素碘和硒，因为富含多种微量元素，种皮上呈现出不同的色彩，而被称为彩色小麦。目前，彩色小麦已被列入我国太空育种升空计划，以创造出更优质的小麦新品种。
请结合学过的育种知识，分析研究下列问题：
(1)三结合育种方法的原理是________和________。“化学诱变”和“物理诱变”可以提高________，创造人类需要的________。“远缘杂交”由于亲本间的________相差较大，因而________的可能性也较大。
(2)假若杂交后代子房壁的染色体数目为2n，则种皮、胚乳和胚的染色体数目分别为________、________和________。
(3)彩色小麦所含较多的微量元素是通过________方式从________中吸收来的。
(4)作物空间技术育种相对于人工诱变育种的优势是种子在________________________等多种空间环境因素的综合作用下，________更容易发生改变。
解析　(1)三结合方法中的“化学诱变”和“物理诱变”，都能诱发基因突变，提高突变率。由于基因突变是不定向的，能产生新的基因，所以有可能创造出人类需要的变异类型；“远缘杂交”的原理是基因重组，由于亲本的亲缘关系较远，遗传物质的差别大，因而通过基因重组产生变异的可能性也大。(2)若杂交后代子房壁染色体数目为2n，则种皮、胚乳和胚的染色体数目分别为2n、3n、2n。(3)植物体对微量元素的吸收都是通过主动运输方式从土壤中吸收的。(4)空间技术育种主要是利用了空间辐射和微重力等因素诱发种子内的遗传物质发生改变。
答案　(1)基因突变　基因重组　突变率　变异类型　遗传物质　基因重组产生变异
(2)2n　3n　2n
(3)主动运输　土壤
(4)微重力和空间辐射　种子内遗传物质
22．(10分)如图所示为农业上关于两对相对性状的两种不同育种方法的过程。据图回答：
(1)图中 所示的育种方法是________育种，其显著的优点是______________________，该育种方法中基因重组发生在________的过程中。
(2)从F1到F4连续多代自交的目的是提高________的含量；从F2开始逐代进行人工选择是为了淘汰____________。这种选择必须从F2开始而不能从F1开始的原因是_____________________________________________。
(3)图示的两种育种方法都以亲本杂交开始，这样做的目的是什么？
解析　本题考查单倍体育种的过程，通常先用两亲本杂交，让控制优良性状的基因组合到F1中，F1在减数分裂产生配子时出现基因重组，控制优良性状的基因组合到同一个配子中，然后再经过花药离体培养和秋水仙素处理获得稳定遗传的个体。
答案　(1)单倍体　明显缩短育种年限　F1减数分裂形成花粉粒
(2)纯合子　表现型不符合育种目标的个体　从F2开始才出现性状分离，F1不出现性状分离
(3)使两个亲本中控制优良性状的基因集中在F1体细胞中，再从F1～F2的过程中选育出由于基因的重组而产生的符合育种目标的优良品种。
23．(7分)基因工程的基本步骤中，首先是要获得足够多
的目的基因。下图示意采用“鸟枪法”扩增目的基因，获取目的基因的大致过程如图。请据图回答下列问题：
(1)过程①要对供体细胞所有DNA使用________酶，这样得到的DNA片段中含有或不含有________。
(2)过程②所得到的质粒是一种小型________，它可以在细胞内独立复制，一般来说它所表达的产物________细胞生存所必需的。
(3)过程③需要使用与①相同的________酶及________酶，才能将质粒与供体细胞DNA片段重组。
(4)过程④往往要用氯化钙处理细胞，以增大________________的通透性，有利于________________。此外，还要在细菌培养基中加入________，这类培养基属于________，能在此培养基上生存并增殖的细菌就是接受了重组质粒的细菌。
(5)重组质粒在宿主细胞中大量复制，就会使________________。然后，在过程⑤中进一步筛选、分离，得到大量含目的基因的质粒。
(6)过程⑥需要将重组质粒上的目的基因分离纯化出来，首先可用________过程中曾使用过的那种________酶，将目的基因与原质粒部分分割开，然后可用________等适当方法得到纯化的目的基因DNA片段。
解析　本题考查基因工程的操作过程中，如何用鸟枪法获取目的基因，基本步骤分为五步：用限制酶将供体细胞中的DNA切成多个片段，将这些片段分别结合运载体，然后导入不同受体细胞，让供体细胞所提供的DNA的所有片段在各受体细胞中大量复制，从中选出目的基因。
答案　(1)限制性内切　目的基因
(2)环状DNA分子　不是
(3)限制性内切　DNA连接
(4)细菌细胞壁　重组质粒进入细胞　抗菌药物　选择培养基
(5)目的基因得到扩增
(6)①③　限制性内切　离心分离
24．(12分)通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示了这一技术的基本过程。在该过程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：
(1)从羊染色体DNA中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是________。
(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。
(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是_______________________，“插入”时常用的工具是_________________。
(4)这里“表达”的含义是_____________________________________。
(5)你认为此类羊产品的奶安全可靠吗？理由是什么？
解析　在基因工程中用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶，在对运载体和目的基因进行切割的时候，一般选用同一种限制酶，从而切割出相同的黏性末端，当插入目的基因时常用DNA连接酶把二者之间的磷酸二酯键恢复。目的基因成功表达的含义是人体蛋白质基因在羊体细胞内通过转录、翻译两个过程控制合成出了人体蛋白质。
答案　(1)限制酶　DNA连接酶
(3)有互补的碱基序列　细菌质粒或病毒
(4)人体蛋白质基因在羊体细胞内合成了人体蛋白质
(5)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变。(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变)
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