Question

【題目】玉米（2N=20）是重要的糧食作物之一。請分析回答下列有關遺傳學問題。

(1)某玉米品種2號染色體上的基因對S、s和M、m各控制一對相對性狀,基因S在編碼蛋白質時,控制最前端幾個氨基酸的DNA序列,如下圖1所示。已知起始密碼子為AUG或GUG。

①基因S發生轉錄時,作為模板鏈的是圖1中的____鏈。若基因S的b鏈中箭頭所指堿基對G/C缺失,則該處對應的密碼子將變為_____。

②某基因型為SsMm的植株自花傳粉,后代出現了4種表現型,在此過程中出現的變異的類型屬于_____,其原因是在減數分裂過程中發生了____________。

(2)玉米的高稈易倒伏(H)對矮稈抗倒伏(h)為顯性,抗病(R)對易感病(r)為顯性,兩對基因分別位于兩對同源染色體上。圖2表示利用品種甲(HHRR)和乙(hhrr)通過三種育種方法(Ⅰ~Ⅲ)培育優良品種(hhRR)的過程。

①利用方法Ⅰ培育優良品種時,獲得hR植株常用的方法為______,這種植株由于__________,必須經誘導染色體加倍后才能用于生產實踐。圖2所示的三種方法(Ⅰ~Ⅲ)中,最難獲得優良品種(hhRR)的是方法_____,其原因是______________。

②用方法Ⅱ培育優良品種時,先將基因型為HhRr的植株自交獲得子代(F2),F2植株中自交會發生性狀分離的基因型共有___種,這些植株在全部 F2中的比例為____。若將F2的全部高稈抗病植株去除雄蕊,用F2矮稈抗病植株的花粉隨機授粉,則雜交所得子代中的純合矮稈抗病植株占_____。

Answer 1

【答案】bGUU基因重組同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換花藥離體培養長勢弱小而且高度不育Ⅲ基因突變頻率很低而且是不定向的53/44/27

【解析】

據圖1可知，由于起始密碼子為AUG或GUG，故其對應的模板鏈堿基為TAC或CAC，由于b鏈中有TAC序列，故為模板鏈；據圖2可知，Ⅰ為單倍體育種，利用該方法工培育優良品種時，獲得hR植株常用的方法為花藥離體培養；Ⅱ為雜交育種，Ⅲ為誘變育種，這種方法最難獲得優良品種（hhRR），因基因突變頻率很低而且是不定向的。（1）①由于起始密碼子為AUG或GUG，故其對應的模板鏈堿基為TAC或CAC，由于b鏈中有TAC序列，故為模板鏈；若基因S的b鏈中箭頭所指處原堿基序列為CAG，若堿基對G/C缺失，則堿基序列為CAA，故該處對應的密碼子將由GUC改變為GUU。②基因型為SsMm的植株自花傳粉，后代出現了4種表現型，說明出現了基因重組，由于S、s和M、m基因均位于2號染色體上，為連鎖關系，故說明同源染色體的非姐妹染色單體之間發生了交叉互換。（2）①據圖示可知，Ⅰ為單倍體育種，利用該方法工培育優良品種時，獲得hR植株常用的方法為花藥離體培養，不過獲得的單倍體長勢弱小而且高度不育，須經誘導染色體加倍后才能用于生產實踐；Ⅲ為誘變育種，這種方法最難獲得優良品種（hhRR），因基因突變頻率很低而且是不定向的。②將基因型為HhRr的植株自交獲得子代（F2），F2代植株中自交后代基因型共有9中，其中純合體為4種，雜合體即發生性狀分離的基因型為5種；由于純合體共占1/4，故這些植株在全部 F2代中的比例為1-1/4=3/4；若將F2代的全部高稈抗病植株基因型為H_R_，矮稈抗病植株基因型為hhR_，則雜交所得子代hh的概率=2/3×1/2=1/3，雜交所得子代RR的概率=2/3×2/3=4/9，故后代中純合矮稈抗病植株hhRR概率為4/27。

育種方法	雜交育種	誘變育種	單倍體育種	多倍體育種	基因工程育種
原理	基因重組	基因突變	染色體數目變異	染色體數目變異	基因重組
常用方式	①選育純種：雜交→自交→選優→自交②選育雜種：純合的雙親雜交→雜交種	輻射誘變、激光誘變、空間誘變等處理萌發的種子或幼苗	花藥離體培養，然后再使染色體數目加倍	秋水仙素處理萌發的種子或幼苗	轉基因（DNA重組）技術將目的基因導入生物體內，培育新品種
優點	①使位于不同個體的優良性狀集中到一個個體上②操作簡便	可以提高變異的頻率、加速育種進程且大幅度地改良某些性狀	①明顯縮短育種年限②所得品種一般為純合子	器官巨大，提高產量和營養成分	打破物種界限，定向改變生物的性狀
缺點	①育種時間長，雜種需年年制種②只能在同品種間進行	有利變異少，需大量處理實驗材料（有很大盲目性）	技術復雜且需與雜交育種配合	只適用于植物，發育延遲，結實率低	技術復雜，安全性問題多，有可能引發生態危機
應用	用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥	高產青霉菌	用純種高稈抗病與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥	三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥	轉基因“向日葵豆”、轉基因抗蟲棉