备战2025年高考二轮复习生物（河北版）大单元5 遗传的分子基础、变异与进化 层级二关键突破提升练（Word版附解析）

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1.(2024·辽宁丹东模拟)下图表示的是细胞内DNA的复制过程。SSB代表单链DNA结合蛋白,能激发DNA聚合酶的活力。DNA子链由5'→3'延伸。下列叙述正确的是( )
A.X代表解旋酶,其作用是断开氢键
B.Y代表引物,两条子链合成过程所需Y的数量不同
C.复制叉的移动方向和两条子链延伸的方向相同
D.冈崎片段的连接需要SSB激发后的DNA聚合酶的催化
答案B
解析X代表DNA聚合酶,其作用是催化单个的脱氧核苷酸加到DNA片段上,A项错误;由题图可知,DNA复制时,其中一条链的复制是连续的,只需要一个引物,另一条链的复制是不连续的,形成多个子链DNA片段,所以需要多个引物,因此两条子链合成过程所需Y的数量不同,B项正确;复制叉的移动方向和其中一条子链延伸的方向相同,C项错误;冈崎片段的连接需要DNA连接酶的催化,D项错误。
2.(2024·辽宁二模)图1表示的是细胞内DNA复制的过程,图2表示图1中RNA引物去除并修复的过程,下列有关叙述错误的是( )
A.DNA体内复制和PCR过程所需的引物不同,且PCR反应引物不需要去除
B.细胞内核酸形成过程中都存在A—U碱基对
C.酶3为DNA聚合酶,其在“被修复链”上的移动方向是5'→3',DNA聚合酶还能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸
D.酶4能催化磷酸二酯键的形成,PCR反应也需要酶4的参与
答案D
解析结合题意可知DNA体内复制需要的引物是短单链RNA,PCR过程所需的引物为短单链DNA,因此PCR过程的引物不需要去除,A项正确;根据题干可知,细胞中DNA复制过程中存在A—U碱基对,逆转录、转录、RNA复制过程也都存在A—U碱基对,B项正确;依据题干可知酶3为DNA聚合酶,其在“被修复链”上的移动方向是5'→3',DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,C项正确;依据题干可知,酶4是DNA连接酶,DNA连接酶能催化磷酸二酯键的形成,PCR反应不需要酶4的参与,D项错误。
3.(2024·重庆模拟)端粒是染色体两端有特殊序列的DNA—蛋白质复合体,端粒DNA序列在每次细胞分裂后都会缩短一截,在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,导致细胞衰老。端粒长度的维持与端粒酶的活性有关,端粒酶能以自身RNA为模板修复端粒,使之延伸,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.端粒酶在修复端粒时需要的原料为核糖核苷酸
B.端粒DNA修复过程中还会用到DNA聚合酶、DNA连接酶
C.卵细胞中的端粒酶活性较高,端粒修复后可进行减数分裂
D.支原体的端粒DNA序列会随复制次数的增加逐渐缩短
答案B
解析端粒酶在修复端粒时需要的原料为脱氧核糖核苷酸,A项错误;DNA修复过程中会用到DNA聚合酶、DNA连接酶,B项正确;卵母细胞中的端粒酶活性较高,卵细胞是成熟的生殖细胞,不能进行减数分裂,C项错误;支原体是原核生物,不存在端粒,D项错误。
4.(2024·山东济宁模拟)端粒酶由蛋白质和RNA组成,能以自身RNA为模板修复端粒,其活性在正常细胞中被抑制,在肿瘤细胞中被激活。研究芪莲舒痞颗粒(QLSP)对胃炎模型鼠胃黏膜细胞端粒酶活性的影响,结果如图。下列叙述正确的是( )
注:胃复春是一种主治胃癌前期病变的临床用药。
A.端粒酶是一种逆转录酶,可被RNA酶彻底降解
B.随QLSP浓度升高,实验组端粒酶活性逐渐升高
C.端粒严重缩短后,可能引起细胞核体积变大、染色质收缩
D.大肠杆菌端粒随分裂次数的增加逐渐缩短,增殖能力减弱
答案C
解析端粒酶催化的是以RNA为模板合成DNA的过程,是一种逆转录酶,端粒酶由蛋白质和RNA组成,可被蛋白质酶和RNA酶彻底降解,用RNA酶无法将其彻底降解,A项错误;由题图可知,随QLSP浓度升高,端粒酶阳性的小鼠个体数逐渐减少,故随QLSP浓度升高,实验组端粒酶活性逐渐降低,B项错误;随着DNA分裂次数的增加,端粒会逐渐缩短,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损失,细胞开始衰老,表现为细胞核体积变大、染色质收缩,C项正确;大肠杆菌为原核生物,没有染色体,因而没有端粒,D项错误。
5.(2024·上海松江二模)(10分)DNA复制时,子链的合成与延伸需要RNA引物引导,引物的3'端作为新合成子链的起始。图1、图2分别为真核细胞DNA复制过程及结束阶段示意图,每条链5'→3'的方向由箭头指示,粗线代表母链(a链和b链),细线代表新生链(滞后链和前导链)。
图1
图2
(1)图1中,滞后链延伸的方向和DNA解旋酶的移动方向 (填“相同”或“相反”);前导链的合成需要 (填“一个”或“多个”)RNA引物。
(2)DNA复制结束阶段,需去除引物并填补相应缺口。由于新生链延伸只能沿5'→3'方向进行,导致图2中 (选填编号)处的引物去除后,缺口无法填补,造成DNA缩短。端粒位于真核生物的染色体两端,是由若干串联的DNA重复序列(四膜虫:5'-TTGGGG-3';哺乳动物:5'-TTAGGG-3')和蛋白质形成的复合体。端粒重复序列随着细胞分裂次数的增加而不断减少,导致端粒缩短;当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂并开始凋亡。细胞中存在的端粒酶则可以合成并延伸端粒。图3为真核生物四膜虫端粒合成延伸的过程。
图3

(3)四膜虫的一个端粒重复序列所含氢键数 (填“大于”“等于”或“小于”)人类的一个端粒重复序列所含氢键数。正常情况下,人类有丝分裂中期的一个细胞中,含有 个端粒。
(4)端粒重复序列修复使用的原料是 ,端粒酶的作用与 类似。(选填编号)
①脱氧核苷三磷酸 ②核糖核苷三磷酸 ③逆转录酶 ④DNA聚合酶 ⑤RNA聚合酶
(5)下列有关端粒的叙述,错误的是 。
A.端粒酶对维持染色体DNA的完整性起重要作用
B.人类的少数细胞如造血干细胞,端粒酶活性较高
C.人体大部分细胞因缺乏端粒酶基因,故不能延伸端粒
D.癌细胞内可能存在延伸端粒的机制,使其能够无限增殖
答案(1)相反 一个
(2)③
(3)大于 184
(4)① ③
(5)C
解析(1)图1中,滞后链的延伸方向是向左的,DNA解旋酶的移动方向是向右的,二者方向相反;前导链的延伸方向和DNA解旋酶的移动方向相同,前导链的合成需要一个RNA引物。(2)DNA复制结束阶段,需去除引物并填补相应缺口,图2中③处的引物需要去除,缺口无法填补,造成DNA缩短。(3)四膜虫的一个端粒重复序列中G和C的比例较高,G和C通过3个氢键相连,而A和T通过2个氢键相连,因此四膜虫的一个端粒重复序列所含氢键数大于人类的一个端粒重复序列所含氢键数。正常情况下,人类一个细胞中有46条染色体,在有丝分裂过程中染色体进行复制,出现染色单体,端粒位于真核生物染色体的两端,因此端粒数为46×2×2=184(个)。(4)端粒重复序列修复使用的原料是①脱氧核苷三磷酸,端粒酶的作用是以RNA为模板,合成DNA链,因此端粒酶的作用与③逆转录酶类似。(5)端粒酶可以合成并延伸端粒,对维持染色体DNA的完整性起重要作用,A项正确;人类的少数细胞如造血干细胞的分裂能力旺盛,端粒酶活性较高,可维持端粒的长度,B项正确;人体内的大部分细胞都含有端粒酶基因,但是表达的量较低,C项错误;癌细胞内可能存在延伸端粒的机制,使其能够无限增殖,D项正确。
突破点2 遗传信息的表达及其调控
6.(2024·安徽卷)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶,它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外,在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是( )
注:各类rRNA均为核糖体的组成成分。
A.线粒体和叶绿体中都有DNA,两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶
B.基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,可影响基因表达
C.RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,两种酶识别的启动子序列相同
D.编码RNA聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译,产物最终定位在核仁
答案C
解析线粒体和叶绿体中都有DNA,二者均是半自主性细胞器,其基因转录时使用各自的RNA聚合酶,A项正确。基因的DNA发生甲基化修饰,抑制RNA聚合酶的结合,从而影响基因的转录,影响基因表达,B项正确。由表可知,RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA,但两种酶催化形成的rRNA种类不同,且酶具有专一性,说明两种酶识别的启动子序列不同,C项错误。RNA聚合酶Ⅰ在核仁中发挥作用,编码该酶的基因在核内转录、细胞质中翻译,产物最终定位在核仁,D项正确。
7.(2024·黑龙江大庆模拟)DNA分子中的胞嘧啶结合一个甲基基团的过程称为DNA甲基化。细胞中存在两种DNA甲基化酶,从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化;维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点,使其全甲基化,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.DNA甲基化通过改变基因的碱基序列引起表观遗传
B.DNA甲基化能引起生物性状的改变,但不能遗传给后代
C.从头甲基化酶与维持甲基化酶功能不同,体现了酶具有专一性
D.从头甲基化酶能作用于全甲基化DNA复制一次所形成的子代DNA
答案C
解析据题意可知,DNA分子中的胞嘧啶结合一个甲基基团的过程称为DNA甲基化,因此DNA甲基化后基因的碱基序列不会发生改变,A项错误;DNA甲基化能引起生物性状的改变,也能通过DNA的复制遗传给后代,B项错误;结构决定功能,功能与结构相适应,因此从头甲基化酶与维持甲基化酶功能不同,体现了酶的专一性,C项正确;据题意可知,从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化,DNA的复制是半保留复制,全甲基化DNA复制一次所形成的子代DNA是半甲基化,因此从头甲基化酶不能作用于全甲基化DNA复制一次所形成的子代DNA,D项错误。
8.(多选)(2024·湖南模拟)核糖开关是一段具有复杂结构的RNA序列,能感受环境因素的变化而改变自身的结构和功能,从而调控基因的表达。在枯草杆菌中,有些基因的mRNA上具有SAM感受型核糖开关,其调节机制如图所示。据图分析,下列叙述错误的是( )
注:RBS为mRNA上的核糖体结合位点。
A.SAM可以抑制相关基因的翻译来调节代谢过程
B.RBS的下游区域中存在启动子,是翻译的起始位置
C.环境因素的变化可改变某些基因自身的结构和功能,进而影响该基因的表达
D.由于核糖开关分子内部存在碱基互补配对的区域,导致基因不能表达
答案BCD
解析SAM是mRNA上的感受型核糖开关,RBS是核糖体结合的位点,与翻译过程有关,故SAM可以抑制相关基因的翻译来调节代谢过程,A项正确;启动子是基因上游RNA聚合酶识别和结合的区域,而RBS为mRNA上的核糖体结合位点,不存在启动子,B项错误;由题干信息可知,环境因素变化不是改变基因的结构和功能,而是通过改变核糖开关的结构和功能,进而影响基因的表达,C项错误;由题图可知,核糖开关分子内部存在碱基互补配对的区域,但不影响基因的表达,D项错误。
9.(15分)可变剪接是指从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点组合)产生不同的mRNA剪接异构体的过程。可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制,选择性剪接产生不同的RNA异构体,控制真核生物的表型复杂性。真核生物新生的mRNA前体经过5'戴帽、剪接、3'加尾等加工成为成熟的mRNA。在剪接反应过程中,含有内含子和外显子的新生的mRNA前体,在剪接体的作用下切除内含子,并将外显子依次连接起来,过程如图1所示。
图1
(1)若要获得图1中的蛋白质A、B、C所对应的DNA序列,需要以 为模板、 为原料,还需在PCR反应体系中加入 、相关酶等成分,获得的产物是 。
(2)剪接反应由剪接体执行,剪接体由5个小核糖核蛋白复合体组成。剪接体作用于 链中的 ,精确切除每个内含子转录序列并以正确次序连接外显子对应的RNA片段。
(3)真核细胞核内的前体mRNA加工通过5'戴帽、剪接(移除内含子)、3'末端切割加尾,从而形成成熟的mRNA。剪接后可通过探针鉴定(如图2所示),组成探针的基本单位是 ,若结果中出现 ,则表明获得相应长度的可变剪接片段。
图2
(4)BCAS2是一个多功能蛋白,参与前体RNA的剪接和DNA损伤修复。在精原干细胞中,BCAS2基因的缺失会导致“减数分裂促进因子”Dazl蛋白质的不同剪接异构体表达异常,图3对比了普通精原干细胞和去除BCAS2基因的精原干细胞中Dazl基因的表达水平。
图3
Dazl全长异构体和Dazl缺失8号外显子属于同源异构体(由一个基因的mRNA前体因可变剪接而产生的多种mRNA)。由图3可知,Dazl全长异构体的表达水平显著 (填“上调”“基本不变”或“下调”),Dazl缺失8号外显子后的表达水平明显 (填“上调”“基本不变”或“下调”)。由此得出的结论是 。
答案(1)mRNA前体 4种游离的脱氧核苷酸 引物 cDNA
(2)mRNA 磷酸二酯键
(3)核糖核苷酸 杂交带
(4)下调 上调 BCAS2蛋白参与小鼠精原干细胞中的可变剪接,且具体参与8号外显子的剪接
解析(1)若要获得图1中的蛋白质A、B、C对应的DNA序列,可采用逆转录法,以mRNA前体为模板、4种游离的脱氧核苷酸为原料进行合成;PCR是体外扩增DNA的技术,PCR反应体系除了需要模板、原料外,还需要引物、相关酶(逆转录酶、TaqDNA聚合酶)等;由于是以mRNA前体为模板,因此PCR产物为cDNA。(2)mRNA是核糖核苷酸以磷酸二酯键相连构成的大分子,因此剪接体作用于mRNA链中的磷酸二酯键。(3)探针可以与mRNA结合,因此探针是一段特定的RNA,组成探针的基本单位为核糖核苷酸;探针与成熟的mRNA能够互补配对形成杂交带,若有相应长度的可变剪接片段存在,则存在杂交带,反之则无。(4)结合图3可知,对比普通精原干细胞和去除BCAS2基因的精原干细胞中Dazl基因的表达水平,Dazl全长异构体的表达水平显著下调;Dazl缺失8号外显子后的表达水平明显上调。由此证明BCAS2蛋白参与小鼠精原干细胞中的可变剪接,且具体参与8号外显子的剪接。
突破点3 变异类型的判断及相关实验
10.(2024·湖南衡阳模拟)吖啶橙能镶嵌于两个相邻的碱基对之间使部分DNA双螺旋松开,这两个碱基对的距离被拉大一倍。这样的DNA在复制过程中,DNA链会增加或缺失一个碱基,造成移码突变。下列有关叙述正确的是( )
A.使用吖啶橙诱变基因,会使染色体上增加或减少一个片段
B.吖啶橙诱变造成的移码突变一定会导致基因表达的多肽链延长
C.基因突变使DNA序列发生改变,一定会引起生物体性状的改变
D.紫外线、X射线、亚硝酸盐也可能会使DNA发生移码突变
答案D
解析基因突变是染色体某一个位点上基因的改变,不会使染色体增加或减少一个片段,A项错误;移码突变可能使mRNA上终止密码子提前出现而使多肽链缩短,B项错误;基因突变可能发生在非编码序列,不一定引起生物性状改变,C项错误;物理因素、化学因素、生物因素都能引起基因突变,D项正确。
11.(2024·湖南长沙一模)基因突变、基因重组和染色体变异是常见的生物变异类型,如图为几种染色体片段交换的模式图。下列相关叙述不正确的是( )
甲
乙
丙
A.某DNA分子上插入若干碱基对,使基因数目发生改变,属于染色体结构变异而非基因突变
B.图甲和图乙所示过程均属于染色体变异
C.图丙所示过程发生在同源染色体非姐妹染色体单体之间,属于基因重组
D.图甲、乙、丙所示过程均会涉及DNA片段的断裂和重新融合
答案C
解析DNA分子上插入若干碱基对,若只改变了某个基因的碱基排列顺序,未改变基因数目,属于基因突变,若改变了DNA分子上的基因数目,则属于染色体结构变异,因此某DNA分子上插入若干碱基对,使基因数目发生改变,属于染色体结构变异,A项正确;图甲所示过程发生在一条染色体内部,未改变基因数目,但改变了基因排列顺序,属于染色体结构变异中的倒位,图乙所示过程为非同源染色体之间的片段交换,属于染色体结构变异中的易位,B项正确;减数分裂Ⅰ前期若同源染色体非姐妹染色单体之间交换的是对等片段(等位基因),不造成基因数目和排列顺序的改变,属于基因重组,但图丙所示过程,交换的是非对等片段,导致交换后的两条染色体出现重复的片段,属于染色体结构变异中的重复、缺失,C项错误;图甲、乙、丙都属于染色体结构变异,均会涉及DNA片段的断裂和重新融合,D项正确。
12.(多选)(2024·湖南三模)实现基因重组的方式之一是染色体互换。科学家用性染色体构型如图所示的果蝇作亲本,进行了杂交实验。已知Y染色体不携带图示基因,不考虑其他变异,下列叙述正确的是( )
A.减数分裂Ⅰ后期也会发生基因重组
B.图示雌果蝇的两条X染色体均发生了结构变异
C.若亲本果蝇未发生染色体互换,则F1雄果蝇X染色体构型1/2异常
D.若F1中出现两种性状均为野生型的个体,则亲代果蝇发生了染色体互换
答案AB
解析减数分裂过程中发生基因重组的时期:减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,非同源染色体自由组合;减数分裂Ⅰ前期,同源染色体的非姐妹染色单体发生互换,A项正确。图示雌果蝇X染色体一条存在片段缺失,另一条X染色体存在来自Y染色体的附加臂,均发生了染色体结构变异,B项正确。亲本雄果蝇X、Y染色体均正常,雌果蝇两条X染色体均异常,F1雄果蝇的X染色体来自雌果蝇,故其X染色体结构均异常,C项错误。亲本雌果蝇的基因型为XBdXbD,雄果蝇的基因型为XbdY,不发生染色体互换时,后代基因型及表型为XBdXbd(棒状眼淡红眼雌果蝇)、XBdY(棒状眼淡红眼雄果蝇)、XbDXbd(野生型野生型雌果蝇)、XbDY(野生型野生型雄果蝇),其中基因型为XbDXbd、XbDY个体的两种性状均为野生型;发生染色体互换时,雌配子的基因型为XBd、XbD、XBD、Xbd,雄配子的基因型为Xbd、Y,雌雄交配后,后代雌果蝇的基因型及表型为XBdXbd(棒状眼淡红眼)、XbDXbd(野生型野生型)、XBDXbd(棒状眼野生型)、XbdXbd(野生型淡红眼),后代雄果蝇的基因型及表型为XBdY(棒状眼淡红眼)、XbDY(野生型野生型)、XBDY(棒状眼野生型)、XbdY(野生型淡红眼),其中基因型为XbDXbd、XbDY个体的两种性状均为野生型,因此有无染色体互换,F1中都会出现两种性状均为野生型的个体,D项错误。
13.(2024·湖南怀化三模)小麦单倍体常通过远缘花粉刺激卵细胞的方法获得。研究人员将玉米(二倍体)和普通小麦(六倍体)进行杂交,受精卵排除玉米花粉的染色体得到小麦单倍体胚。经过人工诱导和筛选培育抗赤霉病小麦品种,育种流程如图所示,数字表示过程。下列分析正确的是( )
A.培育抗赤霉病小麦品种利用了基因重组的遗传学原理
B.过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦的种子或幼苗
C.过程②可通过接种适量的赤霉菌筛选抗赤霉病小麦品种
D.筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦将产生生殖隔离
答案C
解析过程①小麦单倍体胚变为六倍体小麦幼胚利用了染色体数目变异的原理,过程②人工诱导获得并筛选抗赤霉病小麦品种利用了基因突变的原理,A项错误;过程①表示用秋水仙素溶液处理小麦单倍体胚或幼苗,含三个染色体组的单倍体小麦不会产生种子,B项错误;过程②通过人工诱导基因突变以期获得具有抗赤霉病性状的小麦品种,因基因突变具有不定向性,因此可用接种适量的赤霉菌营造特定的环境条件,选择出抗赤霉病小麦品种,C项正确;筛选获得的抗赤霉病小麦品种与普通小麦品种的遗传物质虽有差异,但未产生生殖隔离,D项错误。
14.(2024·吉林长春模拟)(14分)为适应全球气候逐渐变暖的大趋势,研究水稻耐高温的调控机制,对水稻遗传改良具有重要意义。请回答相关问题。
(1)研究者获得了一株耐高温突变水稻甲,高温下该突变水稻表皮蜡质含量较高。让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植株约占1/4,说明耐高温为 性状,且最可能由 对等位基因控制。
(2)另外一株耐高温突变水稻乙为隐性突变,其基因位于水稻的3号染色体上,为探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变所致。科学家让突变体甲与突变体乙进行杂交后,F1自交得F2,统计分析F1和F2的表型及比例。不考虑再次发生突变或染色体互换,预期实验结果和结论。
①若 ,
说明两个突变基因为同一基因;
②若 ,
说明两个突变基因是同源染色体上的非等位基因;
③若 ,
说明两个突变基因是非同源染色体上的非等位基因。
(3)为进一步确定突变位点,研究者进行了系列实验,如下图所示。
图1
注:caps为3号染色体上的分子标记。
图2
图3
①图1中F1处于 期,此时3号染色体发生互换,产生F2中相应的植株,然后用F2植株进行 ,可获得纯合重组植株R1~R5。
②对R1~R5进行分子标记及耐高温性检测,结果如图2、图3所示。分析可知,耐高温突变基因位于分子标记 之间。
(4)基因OsWR2的表达能促进水稻表皮蜡质的合成。为了验证“高温胁迫下维持较高的蜡质含量是水稻耐高温的必要条件”,研究小组以突变体甲为对照组, 为实验组,将两种水稻置于 一段时间后,检测水稻表皮蜡质含量及耐高温性。实验结果显示 。
答案(1)隐性 一
(2)F1和F2都耐高温 F1不耐高温,F2中不耐高温∶耐高温=1∶1 F1不耐高温,F2中不耐高温∶耐高温=9∶7
(3)减数分裂Ⅰ前(四分体时期) 自交 caps3~caps4
(4)敲除基因OsWR2的突变体甲 高温环境
实验组水稻植株蜡质含量低于对照组,且不耐高温
解析(1)分析题意可知,让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植株约占1/4,即出现3∶1的性状分离比,符合基因分离定律,说明这对相对性状最可能是由一对基因控制的,并且耐高温为隐性性状。
(2)本实验目的是探究甲、乙两种突变体是否为同一基因突变导致,则可使突变体甲与突变体乙进行杂交后,F1再自交,观察其F1和F2的表型及比例(不考虑互换)。预期实验结果和结论:①若两个突变基因为同一基因突变所致,突变体甲与突变体乙进行杂交,子代全是突变体,即F1和F2都耐高温;②若两个突变基因是同源染色体上的非等位基因(两对基因均位于3号染色体上),假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交F1基因型为AaBb,表现为不耐高温,由于两对基因在一对同源染色体上,所以F1产生的配子基因型及比例为Ab∶aB=1∶1,则F1自交产生的F2基因型及比例为AaBb∶AAbb∶aaBB=2∶1∶1,表型及比例为不耐高温∶耐高温=1∶1;③若两个突变基因是非同源染色体上的非等位基因,即符合基因的自由组合定律,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交F1基因型为AaBb,表现为不耐高温,F1自交,F2表现为A_B_∶(A_bb+aaB_+aabb)=9∶7,即F2中不耐高温∶耐高温=9∶7。
(3)①由图1可知,F1在减数分裂Ⅰ前期(或四分体时期),3号染色体的同源染色体的非姐妹染色单体发生了互换,产生F2中相应的植株;自交可提高纯合子比例,故用F2植株进行自交,可获得纯合重组植株R1~R5。
②对R1~R5进行分子标记及耐高温性检测,对比图2、图3可知,植株R1、R4、R5耐高温率很低,说明耐高温基因不在caps1~caps3和caps4~caps7之间,结合植株R2、R3耐高温率很高,所以在分子标记caps3~caps4之间发生了基因突变。
(4)实验设计应该遵循对照原则,为了验证“高温胁迫下维持较高的蜡质含量是水稻耐高温的必要条件”,则对照组为突变体甲,实验组为基因OsWR2敲除的突变体甲,将两种水稻置于高温环境一段时间后,检测水稻表皮蜡质含量及高温耐性。实验结果显示实验组水稻植株蜡质含量低于对照组,且不耐高温。
15.(2024·吉林模拟)(11分)单体附加植株是指在整套染色体中附加一条外源染色体的植物个体。普通小麦(6n=42,AABBDD)通过单体附加得到华山新麦草(2n=14,NN)的一条染色体,这条染色体携带雄性不育基因P,P基因在华山新麦草和小麦细胞中均可表达,3号染色体有部分片段转移到4号染色体上,G是由长粒基因(g)突变而来的圆粒基因。若图示单体附加植株可正常联会产生配子,附加染色体随机分配,发生染色体片段转移的染色体正常联会,且后代都可以存活。回答下列问题。
(1)图示单体附加植株发生的具体变异类型有 ;在杂交育种中,雄性不育植株只能作为亲本中的 ,其应用优势是 。
(2)若减数分裂时带有P基因的染色体不能联会,则单体附加小麦在减数分裂时可形成正常的四分体 个。
(3)若单体附加植株与普通小麦杂交,F1中长粒雄性不育小麦所占的比例为 ;若要根据粒型就能分辨出F1中雄性不育株,可通过特定的方法诱导产生结构变异,使P基因所在的片段 ,则后代中圆粒个体均为雄性不育株。
(4)若通过七倍体小麦(7n=49,AABBDDN)与普通小麦杂交获得单体附加小麦植株,理论上单体附加小麦的类型有 种,单体附加小麦 (填“属于”或“不属于”)新的小麦物种。
答案(1)染色体数目变异、染色体结构变异(易位)和基因突变 母本 简化去雄等杂交育种程序,提高繁殖效率 (2)21 (3)1/4 易位到G基因所在的染色体上 (4)7 不属于
解析(1)图示单体附加植株发生的具体变异类型有染色体数目变异、染色体结构变异(易位)和基因突变。单体附加植株整套染色体中附加一条外源染色体,发生染色体数目变异;3号染色体有部分片段转移到4号染色体上,发生染色体结构变异(易位);G是由长粒基因(g)突变而来的圆粒基因,发生基因突变。在杂交育种中,雄性不育植株只能作为亲本中的母本,其应用优势是可以简化去雄等杂交育种程序,提高繁殖效率。(2)P基因的染色体不能联会,原普通小麦有42条染色体,两两配对形成21个四分体。(3)单体附加小麦能形成GP、gP、G、P四种配子,且GP∶gP∶G∶P=1∶1∶1∶1,普通小麦只产生g一种配子,单体附加植株与普通小麦杂交,F1中长粒雄性不育小麦的基因型为ggP,F1中长粒雄性不育小麦所占的比例为1/4。通过特定的方法诱导产生结构变异,使P基因所在的片段易位到G基因所在的染色体上,这样P基因和G基因连锁,后代中圆粒个体均为雄性不育株。(4)七倍体小麦含有7个染色体组,通过七倍体小麦与普通小麦杂交获得单体附加小麦植株,理论上单体附加小麦的类型有7种;单体附加小麦不属于新的小麦物种,因为它仍然可以和普通小麦通过有性生殖产生可育后代。
种类
细胞内定位
转录产物
RNA聚合酶Ⅰ
核仁
5.8S rRNA、18S rRNA、28S rRNA
RNA聚合酶Ⅱ
核质
mRNA
RNA聚合酶Ⅲ
核质
tRNA、5S rRNA