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能力验收评价(二十一) 染色体变异及变异的应用(共3页)
一、选择题
1.下列关于单倍体、二倍体及染色体组的表述正确的是( )
A.单倍体生物的体细胞内都无同源染色体
B.基因能够通过表达,实现遗传信息在亲代和子代之间的传递
C.人的初级卵母细胞中的一个染色体组中可能存在等位基因
D.杂交育种可将优良性状从一个物种转移到另一个物种
解析:选C 单倍体是体细胞中染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体,二倍体生物的单倍体只含一个染色体组,而多倍体生物的单倍体则可以含多个染色体组,存在同源染色体,A错误;基因能够通过复制,实现遗传信息在亲代和子代之间的传递,B错误;人的初级卵母细胞中的基因已经复制,如果发生基因突变或互换,则在一个染色体组中可能存在等位基因,C正确;杂交育种是一个物种不同品种间杂交,D错误。
2.黑腹果蝇X染色体存在缺刻现象(缺少某一片段),缺刻红眼雌果蝇(XRX-)与白眼雄果蝇(XrY)杂交得F1,F1雌雄个体杂交得F2。已知F1中雌雄个体数量比例为2∶1,雄性全部为红眼,雌性中既有红眼又有白眼。下列分析合理的是( )
A.X与Y结合的子代不会死亡
B.F1白眼的基因型为XrXr
C.F2中红眼个体的比例为1/2
D.F2中雌雄个体数量比为4∶3
解析:选D 缺刻红眼雌果蝇(XRX-)与白眼雄果蝇(XrY)杂交得F1,F1中雌雄个体数量比例为2∶1,雄性全部为红眼,X-Y个体死亡,A错误;F1白眼的基因型为XrX-,B错误;F1中雌果蝇的基因型为XRXr、XrX-,雄果蝇的基因型为XRY,F1雌雄个体杂交得F2,由于F1产生的雌配子为XR∶Xr∶X-=1∶2∶1,而X-Y会死亡,所以F2中,雌蝇都是红眼,雄眼中红眼∶白眼=1∶2,即F2中红眼个体的比例为5/7,C错误;F1雌蝇产生的配子XR∶Xr∶X-=1∶2∶1,雄蝇产生的配子为XR∶Y=1∶1,又因为X-Y致死,所以F2中雌雄个体数量比为4∶3,D正确。
3.被子植物的无融合生殖是指卵细胞、助细胞和珠心细胞等直接发育成胚的现象。助细胞与卵细胞染色体组成相同,珠心细胞是植物的体细胞。下列有关某二倍体被子植物无融合生殖的叙述,错误的是( )
A.由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的
B.由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性
C.由助细胞无融合生殖产生的个体保持了亲本的全部遗传特性
D.由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组
解析:选C 二倍体被子植物中卵细胞和助细胞不存在同源染色体,则它们直接发育成的植株是高度不育的,A正确;一个细胞(如卵细胞)直接发育成一个完整的个体,这体现了细胞的全能性,B正确;助细胞与卵细胞染色体组成相同,染色体数目减半,则由助细胞无融合生殖产生的个体与亲本的遗传特性不完全相同,C错误;珠心细胞是植物的体细胞,发育成的植物为二倍体植株,体细胞中含有两个染色体组,D正确。
4.若图中字母表示基因,“”表示着丝粒,则图中①~④所表示的染色体结构变异的类型依次是( )
A.缺失、重复、倒位、易位 B.缺失、重复、易位、倒位
C.重复、缺失、倒位、易位 D.重复、缺失、易位、倒位
解析:选A 图中①下面的染色体少了基因D所在的片段,这种变异属于染色体结构变异中的缺失;图中②上面的染色体多了个基因C所在的片段,这种变异属于染色体结构变异中的重复;图中③两条染色体基因B和C所在的片段位置颠倒,这种变异属于染色体结构变异中的倒位;图中④一条染色体的片段移接到另一条非同源染色体上,该种变异应属于染色体结构变异中的易位。
5.某女子的体细胞中一条14号和一条21号染色体连接形成一条异常染色体,不含重要基因的短片段在细胞分裂中丢失(如图甲所示),导致该女子的14号和21号染色体在减数分裂时会发生异常联会(如图乙所示)。配对的三条染色体中任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向细胞任意一极。下列判断错误的是( )
A.该变异类型可通过显微镜观察到
B.该女子与正常男性结婚所生后代染色体数目正常的概率为1/3
C.该女子体细胞中最多有90条染色体且表型可能正常
D.该女子与正常男子婚配仍然有生育21三体综合征患儿的风险
解析:选B 由题图可知,该变异类型属于染色体变异,故该变异类型可通过显微镜观察到,A正确;该女子减数分裂时同源染色体发生分离,非同源染色体自由组合,应该产生仅具有异常染色体、同时具有14号和21号染色体(受精后子代染色体数目正常)、同时具有异常染色体和14号染色体、仅具有21号染色体、同时具有异常染色体和21号染色体、仅具有14号染色体共6种生殖细胞,其与正常男性结婚所生后代染色体数目正常的概率为1/6,B错误;由图甲可知,一条14号染色体和一条21号染色体相互连接时,不含重要基因的短片段在细胞分裂中丢失,从而使染色体数目减少,故该女子体细胞中染色体数为45条,但表型可能正常,体细胞中最多在有丝分裂后期含有90条染色体,C正确;该女子可以产生异常染色体+21号染色体的配子,因此与正常男子婚配,仍有生出21三体综合征患儿的风险,D正确。
6.野生猕猴桃是一种多年生富含维生素C的二倍体小野果。下图为某科研小组以基因型为aa的野生猕猴桃种子为实验材料,培育抗虫无籽猕猴桃新品种的过程。下列相关分析正确的是( )
A.过程①、②的原理是基因突变
B.过程⑤的两个亲本不存在生殖隔离
C.过程③、⑦可能都用到了秋水仙素
D.过程⑥得到的AAAB个体中没有同源染色体
解析:选C 据图可知,过程①为诱变育种,其原理是基因突变,而过程②表示一对等位基因的自交过程,其遵循的是基因的分离定律,A错误;过程⑤是AA与AAAA的个体杂交,得到不育的AAA个体,故过程⑤的两个亲本存在生殖隔离,B错误;过程③、⑦为多倍体育种,可用秋水仙素诱导使其染色体数目加倍,C正确;过程⑥为基因工程育种,将目的基因B导入三倍体AAA细胞,并培育成转基因植株AAAB,该个体中含有同源染色体(AAA),D错误。
7.二倍体植物甲(2n=10)和二倍体植物乙(2n=10)进行有性杂交,得到的F1不育。用物理撞击的方法使F1在减数分裂Ⅰ时整套的染色体分配到同一个次级精(卵)母细胞中,减数分裂Ⅱ正常,再让这样的雌雄配子结合,产生F2。下列有关叙述错误的是( )
A.物理撞击和秋水仙素的作用原理不同
B.F1为四倍体,具有20条染色体
C.若用适宜浓度的秋水仙素处理F1幼苗,则长成的植株是可育的
D.用物理撞击的方法使配子中染色体数目加倍,产生的F2为异源四倍体
解析:选B 物理撞击是使F1在减数分裂Ⅰ时整套的染色体分配到同一个次级精(卵)母细胞中,而秋水仙素是抑制纺锤体的形成,两者原理不同,A正确;F1含有2个染色体组,共10条染色体,其中5条来自甲,5条来自乙,B错误;F1幼苗经秋水仙素处理后,染色体数目加倍,长成的植株是可育的,C正确;利用物理撞击的方法使配子中染色体数目加倍,产生的F2为异源四倍体,D正确。
8.经权威遗传机构确认,济南发现了世界首例染色体异常核型:46,XY,t(6,8),该例异常核型属于染色体平衡易位携带者。染色体平衡易位是造成流产和畸形儿的重要因素,由于没有遗传物质丢失,患者表现及智力均与正常人一样。某女性患者的第1和5号染色体易位,染色体异常核型可表示为46,XX,t(1,5)。下列说法错误的是( )
A.经染色后,在光学显微镜下可观察到染色体易位
B.46,XY,t(6,8)表示某男性患者的第6和8号染色体易位
C.只有缺失和重复这两类染色体变异才能导致基因数量的改变
D.染色体易位不属于基因重组,这种变异是可遗传的
解析:选C 经染色后,染色体易位可在光学显微镜下观察到,A正确;根据题干信息可知,染色体核型46,XY,t(6,8)表示某男性患者的第6和8号染色体易位,B正确;能导致基因数量改变的不只有染色体结构变异中的重复和缺失,还有染色体数目变异,C错误;染色体易位属于染色体结构变异,D正确。
9.(多选)下图所示的方法获得纯合高蔓抗病番茄植株(两对性状独立遗传),下列叙述正确的是( )
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可以任取一植株的适宜花药作培养材料
C.过程③利用了植物体细胞杂交技术
D.图中④筛选过程不会改变基因频率
解析:选AB 杂合子自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高,A正确;过程②为F1减数分裂产生花粉的过程,可以任取一株植物的花药作花药离体培养材料,B正确;过程③利用了植物组织培养技术,C错误;过程④为筛选,选择了高蔓抗病的类型,淘汰了感病个体,所以改变了抗病基因的频率,D错误。
10.(多选)已知伞花山羊草是二倍体,二粒小麦是四倍体,普通小麦是六倍体。为了将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦,研究人员进行了如下图所示的操作。下列有关叙述错误的是( )
A.秋水仙素处理杂种P获得异源多倍体,异源多倍体中没有同源染色体
B.异源多倍体与普通小麦杂交产生的杂种Q中一定含有抗叶锈病基因
C.射线照射杂种R使抗叶锈病基因的染色体片段移接到小麦染色体上,属于基因重组
D.杂种Q与普通小麦杂交过程遵循孟德尔遗传定律
解析:选ABC 秋水仙素处理杂种P获得的异源多倍体含有同源染色体;由于等位基因分离,杂种Q中不一定含有抗叶锈病基因;杂种R中抗叶锈病基因所在染色体片段移接到小麦染色体上,属于染色体结构变异;杂种Q与普通小麦杂交过程遵循孟德尔遗传定律。
二、非选择题
11.现有两个纯合的小麦品种,抗病低产和感病高产品种,已知抗锈病(T)对感锈病(t)为显性,高产(D)对低产(d)为显性,两对基因独立遗传。小麦锈病由锈菌感染引起,一个植株上所结的全部种子种植在一起,长成的植株称为一个株系。回答下列问题:
(1)利用这两个品种进行杂交,可得到具有优良性状的新品种,其依据的主要遗传学原理是____________。
(2)用这两个纯合品种杂交得到F1,F1自交得F2,通过____________实验淘汰感病植株,然后只收获高产植株的种子。甲、乙两同学设计了不同的采收和处理方案:
甲同学:单株采收,下一年单独种植得到若干个F3株系(单采单种),收获无性状分离的株系的种子。
乙同学:混合采收,下一年混合种植得到一群F3植株(混采混种),淘汰感病和低产植株,混合采收剩余植株的种子。
①理论上,甲同学采收种子的株系占全部F3株系的________;乙同学采收的种子基因型有________种。
②甲同学的方法获得的种子数量有限,难以满足生产需求。按乙同学的思路,如果继续提高种子中DDTT基因型的比例,就能获得满足生产需求的新品种,那么正确的做法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)利用抗病低产(TTdd)和感病高产(ttDD)两个纯合品种进行杂交再自交,可得到具有优良性状的新品种抗病高产(TTDD),属于杂交育种,其依据的主要遗传学原理是基因重组。(2)用这两个纯合品种杂交得到F1(TtDd),F1自交得F2,F2中T_D_∶T_dd∶ttD_∶ttdd=9∶3∶3∶1,通过锈菌感染实验淘汰感病(tt)植株,然后只收获高产(D_)植株的种子,其中TTDD∶TTDd∶TtDD∶TtDd=1∶2∶2∶4。甲、乙两同学设计了不同的采收和处理方案,甲同学:单株采收,下一年单独种植得到若干个F3株系(单采单种),收获无性状分离的株系(TTDD)的种子。乙同学:混合采收,下一年混合种植得到一群F3植株(混采混种),淘汰感病和低产植株,混合采收剩余植株的种子。①根据上述分析可知,理论上甲同学采收种子的株系(TTDD)占全部F3株系的1/9;乙同学混采混种,采收的种子基因型有9种。②甲同学的方法获得的种子数量有限,难以满足生产需求。按乙同学的思路,收获的F2中TTDD∶TTDd∶TtDD∶TtDd=1∶2∶2∶4,下一年混合种植得到一群F3植株(混采混种),则F3中T_∶tt=8∶1,D_∶dd=8∶1,淘汰感病(tt)和低产(dd)植株,则剩余植株中TT∶Tt=1∶1,DD∶Dd=1∶1,即TTDD植株占1/4;如果继续提高种子中TTDD基因型的比例,就能获得符合生产要求的新品种,那么正确的做法是下一年再播种,淘汰感病和低产植株,采收种子做种,如此经过几代选择,直到符合生产要求(或连续自交,逐代淘汰不符合生产要求的类型,直到满足生产要求)。
答案:(1)基因重组 (2)锈菌感染 ①1/9 9 ②下一年再播种,淘汰感病和低产植株,采收种子做种,如此经过几代选择,直到符合生产要求(连续自交,逐代淘汰不符合生产要求的类型,直到满足生产要求)
12.羽色是家禽的一种重要的遗传学标记,已知鸡的羽色受复等位基因S(银羽)、N(金羽)、AL(白化羽)控制(不考虑互换和基因位于Z、W染色体同源区段情况)。请回答下列问题:
(1)鸡的羽色复等位基因的出现体现了基因突变具有________特点。研究发现,与S基因相比,AL基因的长度并没有明显变化,但其编码的蛋白质末端少了47个氨基酸,这可能是因为AL基因转录得到的mRNA____________________。
欲探究控制鸡羽色复等位基因三者间显隐性关系,科研人员做了两组实验,结果如下:
组别
亲本
F1表型及比例
甲
金羽()× 银羽(♀)
银羽()∶金羽(♀)=1∶1
乙
白化羽()× 银羽(♀)
银羽()∶白化羽(♀)=1∶1
(2)根据上表数据可得出的结论是:控制羽色的基因位于________染色体上,银羽基因S与金羽基因N中显性基因是________,银羽基因S和白化羽基因AL中显性基因是________。
(3)请以甲乙两组的F1为实验材料设计杂交实验来确定金羽基因N和白化羽基因AL的显隐性。_______________________________________________________________________
______________________________(要求:写出杂交组合、预期实验结果、得出结论)。
解析:(1)鸡的羽色复等位基因的出现体现了基因突变具有不定向性的特点;研究发现,与S基因相比,AL基因的长度并没有明显变化,但其编码的蛋白质末端少了47个氨基酸,这可能是AL基因转录得到的mRNA提前出现终止密码子,导致翻译提前终止。(2)表格中甲、乙两组实验子代的表型都与性别相关联,说明控制羽色的基因位于Z染色体上;同时甲中亲本为金羽()、银羽(♀),子代雄性全为银羽,雌性全为金羽,说明亲本基因型为ZNZN、ZSW,银羽基因S相对于金羽基因N为显性;同理,根据实验乙可知,银羽基因S相对于白化羽基因AL为显性,亲代基因型是ZALZAL、ZSW。(3)甲组亲本的基因型为ZNZN、ZSW,F1的基因型为ZSZN、ZNW;乙组亲本基因型为ZALZAL、ZSW,F1的基因型为ZSZAL、ZALW;要以甲乙两组的F1为实验材料设计杂交实验来确定金羽基因N和白化羽基因AL的显隐性。方案一:乙组F1银羽()ZSZAL与甲组F1金羽(♀)ZNW杂交;若金羽基因N对白化基因AL为显性,则子代银羽()∶金羽()∶银羽(♀)∶白化羽(♀)=1∶1∶1∶1;若白化基因AL对金羽基因N为显性,则子代银羽()∶白化羽()∶银羽(♀)∶白化(♀)=1∶1∶1∶1。方案二:甲组F1银羽()ZSZN与乙组F1白化羽(♀)ZALW杂交;若金羽基因N对白化基因AL为显性,则子代银羽()∶金羽()∶银羽(♀)∶金羽(♀)=1∶1∶1∶1;若白化基因AL对金羽基因N为显性,则子代银羽()∶白化羽()∶银羽(♀)∶金羽(♀)=1∶1∶1∶1。
答案:(1)不定向性 提前出现终止密码子 (2)Z 银羽基因S 银羽基因S (3)方案一:杂交组合:乙组F1银羽()× 甲组F1金羽(♀);预期结果:若子代银羽()∶金羽()∶银羽(♀)∶白化羽(♀)=1∶1∶1∶1,则金羽基因N对白化基因AL为显性;若子代银羽()∶白化羽()∶银羽(♀)∶白化(♀)=1∶1∶1∶1,则白化基因AL对金羽基因N为显性 方案二:杂交组合:甲组F1银羽()×乙组F1白化羽(♀); 预期结果:若子代银羽()∶金羽()∶银羽(♀)∶金羽(♀)=1∶1∶1∶1,则金羽基因N对白化基因AL为显性;若子代银羽()∶白化羽()∶银羽(♀)∶金羽(♀)=1∶1∶1∶1,则白化基因AL对金羽基因N为显性
13.水稻是我国重要的粮食作物,水稻稻瘟病是由稻瘟病菌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。水稻的抗稻瘟病是由基因R控制的,与不抗稻瘟病r均位于第11号染色体上。
Ⅰ.水稻至少有一条正常的11号染色体才能存活。研究人员发现两株染色体异常稻(体细胞染色体如图所示)。
请据图分析回答下列问题:
(1)植株甲的可遗传变异类型具体为____________,请简要写出区分该变异类型与基因突变最简单的鉴别方法:________________________。
(2)已知植株甲的基因型为Rr,若要确定R基因位于正常还是异常的11号染色体上,请用最简单的方法设计实验证明R基因的位置(写出杂交组合预期结果及结论)。
①____________________,将种子种植后观察子代植株的产量,统计性状分离比;
②若子代______________,R基因在11号正常染色体上;若子代________________________,R基因在11号异常染色体上;
③若R位于异常染色体上,若让植株甲、乙进行杂交,假设产生配子时,三条互为同源染色体的其中任意两条随机联会,然后分离,多出的一条随机分配到细胞的一极,则子代植株表型及比例为________________________。
Ⅱ.水稻细胞中另有一对等位基因B、b对稻瘟病的抗性表达有影响,BB使水稻抗性完全消失,Bb使抗性减弱。现用两纯合亲本进行杂交,实验过程和结果如图。
(3)根据题意判断,等位基因B、b________(填“位于”或“不位于”)第11号染色体上,F2的易感病植株中纯合子占____________。
解析:Ⅰ.(1)植株甲的异常染色体与正常染色体相比,短了一截,可判断变异类型属于染色体结构变异(染色体片段缺失)。染色体变异可在光学显微镜下观察到,而基因突变不能在光学显微镜下观察,所以可用光学显微镜观察区分(分裂期或联会时期的装片)该变异类型。(2)结合题意“水稻至少有一条正常的11号染色体才能存活”,设计实验。①让甲植株(Rr)自交产生种子,观察并统计子代表型和比例;②Rr自交后代基因型为RR∶Rr∶rr=1∶2∶1,若R基因在11号正常染色体上,基因型rr的个体因不含正常染色体而死亡,子代只有抗病植株;若R基因在11号异常染色体上,基因型RR的个体无正常染色体而死亡,子代剩下Rr和rr基因型的个体,表型及比例为抗病植株∶感病植株=2∶1。③若R位于异常染色体上,甲(Rr)能产生两种配子R∶r=1∶1,乙(Rrr)能产生配子2Rr∶2r∶R∶rr,子代为2RRr∶1RR∶3Rrr∶3Rr∶1rrr∶2rr,其中RR死亡,剩下的抗病植株∶不抗病植株=8∶3。Ⅱ.(3)由于F2的性状分离比是3∶6∶7,加和为16,可判定抗病性状符合自由组合定律,故等位基因B、b不位于第11号染色体上。由F2比例为3∶6∶7可知F1个体基因型为BbRr,F2的易感病植株基因型为rrBB(1/16)、rrBb(2/16)、rrbb(1/16)、RRBB(1/16)、RrBB(2/16),F2的易感病植株中纯合子占(1/16+1/16+1/16)/(1/16+2/16+1/16+1/16+2/16)=3/7。
答案:Ⅰ.(1)染色体结构变异(染色体片段缺失) 用光学显微镜观察区分(分裂期或联会时期的装片) (2)①让甲植株自交产生种子 ②均为抗病植株 抗病植株∶感病植株=2∶1 ③抗病植株∶感病植株=8∶3 Ⅱ.(3)不位于 3/7
14.观察发现某闭花授粉的二倍体植物(2n),野生型开红花,突变型开白花。为了确定花色性状的显隐性关系和花色控制基因及其在染色体上的定位,研究人员进行实验如下。请分析回答下列问题:
(1)在甲种群中,该植物出现一株白花突变株A。将该白花突变株A与野生型杂交,子一代为红花植株,子二代红花植株和白花植株比为3∶1,据此可推测: 该红花和白花受________等位基因控制,且基因完全显性。
(2)在乙种群中,该植物也出现了一株白花突变株B,且与白花突变株A同为隐性突变。为确定白花突变株A、B是否由相同的等位基因控制,可将________________杂交,当子一代表现为________时,可确定两株白花突变体是由不同的等位基因控制;若子一代自然繁殖获得的子二代中表型及比例为________________时,可确定白花突变由独立遗传的两对等位基因控制。
(3)缺体(2n-1)可用于基因的染色体定位。人工构建该种植物的缺体系(红花)应有________种缺体。将白花突变株A与该种植物缺体系中的全部缺体分别杂交,留种并单独种植,当子二代出现表型及比例为______________________时,可将白花突变基因定位于______________染色体上。
(4)三体(2n+1)也可用于基因的染色体定位。若白花由一对隐性突变基因控制,将白花突变植株与三体系(红花纯合)中全部三体分别杂交,留种并单独种植,当子二代出现表型及比例为____________时,可对此白花突变基因进行定位。
解析:(1)纯合体自交后代不发生性状分离;白花植株与野生型杂交,子一代全为红花,子二代红花∶白花=3∶1,说明遵循基因的分离定律,红花和白花受一对等位基因控制,且基因完全显性。(2)已知甲、乙两种群的白花突变均为隐性突变,要确定甲、乙两种群的白花突变是否由相同的等位基因控制,可将这两地的白花突变株A、B杂交。若两地的白花突变由不同的等位基因控制,则两株突变体基因型为AAbb和aaBB,两者杂交,子一代均为AaBb,表现为红花;子一代自交,子二代表型及比例为红花(A_B_ )∶白花(A_bb+aaB_+aabb)=9∶7。(3)该严格自花传粉的二倍体植物有2n条染色体,n对同源染色体,同源染色体上的基因相同,每次只需缺一对同源染色体中的任意一条,共需构建n种缺体;白花由一对隐性突变基因控制,若相关的基因用A和a表示,则该白花的基因型为aa,若该红花缺体缺少的染色体上含有相应的基因,则其基因型为A0(0表示缺少相应的基因),那么白花(aa)与红花缺体(A0)杂交,子一代的表型及比例为红花(Aa)∶白花(a0) = 1∶1。(4)假设相关的基因用A和a表示。依题意可知,白花的基因型为aa,三体红花纯合的基因型为AAA(产生配子A∶AA=1∶1),F1的基因型为1/2Aa、1/2AAa;1/2Aa 自交所得F2中白花(aa)占 1/2×1/4=1/8;AAa 产生的配子及比例为 1/6AA、1/6a、1/3Aa、1/3A,所以1/2AAa 自交所得F2中白花(aa)占 1/2×1/6×1/6=1/72;综上分析:在F2中,白花植株占1/8+1/72=5/36,红花植株占1-5/36=31/36,即F2的表型及比例为红花∶白花=31∶5。
答案:(1)一对 (2)白花突变株A、B 红花 红花∶白花=9∶7 (3)n 红花∶白花=1∶1 该缺体所缺少的 (4)红花∶白花=31∶5
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