精英班育种专题训练

精英班育种问题专题训练1．嗜热土壤芽胞杆菌产生的β-葡萄糖苷酶（BglB）是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，开展了以下试验：Ⅰ.利用大肠杆菌表达BglB酶（1）PCR扩增bglB基因时，选用基因组DNA作模板。（2）右图为质粒限制酶酶切图谱。bglB基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒，扩增的bglB基因两端需分别引入和不同限制酶的识别序列。（3）大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为。Ⅱ.温度对BglB酶活性的影响（4）据图1、2可知，80℃保温30分钟后，BglB酶会；为高效利用BglB酶降解纤维素，反应温度最好控制在（A.50℃B.60℃C.70℃D.80℃Ⅲ.利用分子育种技术提高BglB酶的热稳定性在PCR扩增bglB基因的过程中，加入诱变剂可提高bglB基因的突变率。经过筛选，可获得能表达出热稳定性高的BglB酶的基因。（5）与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比，上述育种技术获得热稳定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR过程中（多选）。A.仅针对bglB基因进行诱变B.bglB基因产生了定向突变C.bglB基因可快速累积突变D.bglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变2．若用两种识别切割序列完全不同的限制酶E和F从基因组DNA上切下目的基因(1.2kb)，并将之取代质粒pZHZ1(3.7kb，1kb＝1000对碱基)上相应的EF区域(0.2kb)，形成重组质粒pZHZ2，请据图回答下列问题：图7－16－1(1)限制酶E和限制酶F在结构和功能上的不同之处分别在于①________________；②__________________。(2)pZHZ2所含有的碱基对数为________kb。(3)将重组质粒pZHZ2导入至山羊的受精卵细胞中，若pZHZ2进入细胞后插入在一条染色体DNA上，那么获得转基因纯合子山羊的方式是__________。(4)上述目的基因模板链中的TGA序列对应一个密码子，翻译时识别该密码子的tRNA上相应的反密码子碱基序列是______。【答案】(1)蛋白质分子的结构不同(氨基酸的种类、数目、排列顺序、蛋白质的空间结构不同)识别的核苷酸序列不同(2)4.7(3)转基因山羊间相互交配(4)UGA3、科学家用植物细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄-马铃薯”杂种植株，如图1所示，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。育种工作者还利用番茄进行了如下三组实验如图2.。据图回答下列问题：(1)实现过程②的技术是，在此之前使用酶处理细胞以除去细胞壁。过程③原生质体经过再生，与此密切相关的细胞器为_。(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄-马铃薯”细胞内含________条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄-马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于________倍体植株。(4)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是。(5)若杂种植株在有丝分裂在过程中，仅保留番茄的染色体而马铃薯的染色体会不断丢失，采用特异性引物对番茄和马铃薯基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图3是用该引物对双亲及4棵再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有（多选）。(6)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则Ⅱ过程中，培育植物体B的方法(Ⅱ)称为_______。植物体C的基因型有_________。（细胞A为两两融合细胞，写出具体的基因型。）(8)三种育种得到的植物体A、B、C中一定为纯合体的是。【答案】(1)原生质体融合纤维素酶和果胶细胞壁高尔基体（线粒体）(2)叶绿体(3)m+n单(4)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(5)1、2、4(6)单倍体育种YYmm或Yymm或yymm(8)植物体B8．（16分）拟南芥（2n=10）是自花传粉植物，花蕊的分化受多对基因控制，其中的两对等位基因（独立遗传）与花蕊分化的关系如下表所示：基因型A_B_aaB_A_bb或aabb花蕊分化情况有雄蕊和雌蕊只有雌蕊无花蕊（1）花蕊细胞分化的本质是。由表中可推知，基因决定拟南芥花蕊的发生。如需对拟南芥的基因组进行测序，应测条染色体。（2）基因型为AaBb的拟南芥种群自交，F1中能分化出雌蕊的植株所占的比例为。若让F1植株继续繁殖若干代，预计群体中B基因的频率将会（填“增大”、“减小”或“不变”）；此时与亲本相比，种群是否发生了进化，为什么？。（3）目前主要利用浸花转基因法对拟南芥的性状进行改良，主要流程如下：从流程图中可知，该育种方法选用了作为标记基因。与传统转基因技术相比，浸花转基因法不需要使用技术，从而大大提高了育种速度。【答案】（16分，每空2分）（1）基因的选择性表达B5（2）3/4增大是（1分），因为种群基因频率发生了改变（1分）（3）青霉素抗性基因（或“抗青霉素基因”）植物组织培养9．芦笋雌（XX）、雄（XY）异株，但X、Y形态大小几乎无差异。请分析下列资料，回答问题。资料一：芦笋雄株产量高，研究人员为筛选出雄性种子，对芦笋的Y染色进行了研究，发现有S和K两段特殊序列只存在于Y染色体上（如图），因而可通过检测它们而判断雄性个体。（1）从特殊序列与性别基因的距离以及同源染色体的交叉互换两个角度看，更适合作为检测性别的特殊序列是序列。（2）检测过程中，要Y染色上截取某特殊序列，再以其为模板人工合成含32P的特殊序列单链，然后用该单链与大量的待检DNA单链“杂交”，若出现（填结果），则证明待检种子为雄性，整个检测过程涉及的酶有（写出两种）。资料二：不同品种的芦笋对不同癌症的抵抗力有差异，品种Ⅰ表现高抗肝癌（用A表示），品种Ⅱ表现高抗胃癌（用B表示），A、B均位于常染色上。纯合品种Ⅰ、Ⅱ杂交得F1，取F1花粉粒离体培养，统计单倍体幼苗的表现型及比例，结果为双高抗：高抗肝癌：高抗胃癌=1：1：1。（3）单倍体幼苗不出现双低抗类型的原因是。（4）若让F1中的雄株与变种Ⅱ雌株交配，则子代中双高抗比例是。（5）将癌细胞培养在含芦笋抗癌因子和3H标记的胸腺嘧啶的细胞培养液中，结果显示癌细胞中几乎没有放射性，由此推测，芦笋抗癌因子的作用机理是。资料三：芦笋的性别由一对位于性染色体上的等位基因（M、m）决定。雄株开雄花，雌株开雌花，但极少数雄株偶尔开两性花，这种植株叫雄性雌型株（无变异），雄性雌型株自交，子代的雄株：雌株=3：1。（6）分析资料三可知，芦苇的雄性是（显性/隐性）。（7）请写出雄性雌型株自交后代出现雄株：雌株=3：1的遗传图解（要求写出配子）（1）K（2）含32P的双链DNA分子限制酶和DNA聚合酶（3）ab花粉粒致死（4）2/3（5）阻止细胞增殖（或阻止DNA复制）（6）显性（7）12．请回答基因工程方面的有关问题:(1)利用PCR技术扩增目的基因,其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段,它是子链合成延伸的基础。①从理论上推测,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为。②在第轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图),请分别说明理由。①第1组:;②第2组:。(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶,下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能,这是因为。(4)用限制酶EcoRV、MboⅠ单独或联合切割同一种质粒,得到的DNA片段长度如下图(1kb即1000个碱基对),请画出质粒上PXmYMF1雄性雌型株比例×配子ab1：3Xm、YMXm、YMXmYM雄性雌型株XmXmXmYMYMYMXmYM雄株雄株雄株雌株EcoRV、MboⅠ的切割位点。【答案】(1)①15/16②三(2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效②引物Ⅰ'自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上(4)见图13、已知玉米因受到玉米螟危害而减产，玉米螟食用某种原核生物分泌的ɤ-蛋白后死亡。因此，可将ɤ-蛋白基因转入到玉米体内，使玉米获得抗玉米螟危害的能力。请据此回答下列问题：（1）为了获得ɤ-蛋白的基因，在已知ɤ-蛋白的氨基酸序列的基础上，推测出ɤ-蛋白的序列，据此可利用方法合成目的基因。获得ɤ-蛋白的基因还可用、方法。（2）如下图，若用限制酶E和F从原核生物基因组DNA上切下ɤ-蛋白的基因，并将之取代质粒Z1上相应的E—F区域(0.4kb，1kb=1000对碱基)。（图中E、F、G、H是4种识别序列完全不同的限制酶及其部分识别位点）①此时所形成的重组质粒Z2的大小为5.4kb，问目的基因的大小是_________；②若用限制酶E和F处理Z2，则会出现Z2____________；A．既能被E也能被F切开B．能被E但不能被F切开C．既不能被E也不能被F切开D．能被F但不能被E切开③若用限制酶G切割Z1，可得到一种2.5kb的DNA片段；若用限制酶G切割Z2，可得到2.5kb、1.4kb和0.1kb三种片段，问Z2上有个限制酶G识别位点。（3）若用含有重组质粒的土壤农杆菌直接感染玉米植株的根部伤口，则该植株的种子中（填“含有”或“不含”）ɤ-蛋白基因。【答案】（1）基因（DNA碱基）化学基因文库PCR（2）①0.8kb②A③4（3）不含14、登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖。蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家拟用以下方法控制病毒的传播。(1)将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的________细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出_____、______和__________。(2)科学家获得一种显性突变蚊子(AABB)。A、B基因位于非同源染色体上，只有A基因或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊(AABB)与野生型雌蚊(aabb)交配，F1群体中A基因频率是________，F2群体中A基因频率是________。(3)将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置(如上图)，将该纯合的转基因雄蚊释放到野生型群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代________，原因是_________________。【答案】(1)受精卵S基因S基因转录出的mRNAS蛋白(2)50%（2分）60%15、草甘膦是一种广谱除草剂，其除草机制是抑制植物体内EPSPS酶的合成，最终导致植物死亡。但是，它的使用有时也会影响到植物的正常生长。目前，已发现可以从一种抗草甘膦的大肠杆菌突变株中分离出EPSPS基因，若将该基因转入植物细胞内，从而获得的转基因植物就能耐受高浓度的草甘膦。取6株植物，其中，植物A和D对草甘膦敏感，B和E对草甘膦天然具有抗性，C和F则经过了转基因处理，但是是否成功还未知。图1为4种限制酶的识别序列和酶切位点，图2为含有目的基因的DNA片段及其具有的限制酶切点。据图回答下列问题：（1）若A-C浇清水，D-F浇的水中含有草甘膦，上述植物中，肯定能健康成长的是。（2）一个完整的基因表达载体除了目的基因、复制原点、启动子和终止子外，还应包括。若需利用酶切法获得目的基因，最应选择的限制酶是和。（3）假设EPSPS基因已被成功转移到植物F中，但植物F仍没有表现出抗性，分析可能的原因。（4）下图甲是某目的基因（4.0kb，1kb=1000对碱基）与大肠杆菌pUC18质粒（2.7kb）重组的示意图。图中Ap′是抗氨苄青霉素基因，lacZ是显色基因，其上的EcoRI识别位点位于目的基因插入