Question

【題目】玉米具有易種植、遺傳背景清晰等特點，是遺傳學家常用的實驗材料。

（1）研究者利用一種紫色籽粒玉米品系與無色籽粒玉米品系進行雜交實驗，實驗過程及結果如圖1所示。據此推測，籽粒顏色的遺傳由__________對基因控制，符合__________定律。

（2）為研究花斑性狀出現的原因，研究者進行了系列實驗。

①利用F2代花斑籽粒玉米進行測交實驗，發現后代中超過10%的玉米籽粒顏色為紫色，該現象__________（填“可能”或“不可能”）是由于發生了基因突變，原因是__________。

②針對花斑性狀的這種“不穩定性”，有學者提出決定玉米籽粒顏色的基因（A/a）中存在一種移動因子，可以插入到基因中，也可以從基因中切離，該因子的移動受到另一對等位基因（B/b）控制。因此花斑性狀產生的原因是玉米發育過程中進行__________分裂時，B基因的存在使得a基因中的移動因子隨機切離，恢復為A基因，這一事件在發育過程越早的時期，紫斑越__________。類似地，測交實驗后代中出現紫色性狀的原因是__________。

③研究者發現上述測交實驗中恢復為紫色籽粒的玉米中，又出現了一些籽粒無色、凹陷、非蠟質的新表型（圖2a）。經研究，決定籽粒顏色、性狀、蠟質的基因均位于9號染色體上（圖2b）。

由此，研究者提出切離的移動因子可能會插入其他位置，并從其他位置切離導致染色體斷裂。根據該推測，請在圖2b中畫出移動因子插入、切離的位置_____。

（3）科學家發現的移動因子可以導致頻繁的_____（變異類型），從而為育種提供豐富的材料。請根據本題信息，提出基于移動因子的育種基本思路_________。

Answer 1

【答案】2 自由組合 不可能 基因突變具有低頻性 有絲 大 花斑玉米產生的aB配子中，B基因的存在使a基因恢復為A，獲得該配子的子代玉米表現為紫色籽粒 基因突變和染色體結構變異 選擇具有移動因子和B基因的品種進行雜交，選取后代出現符合需要的突變性狀且bb純合的植株留種

【解析】

基因分離定律和自由組合定律的實質：進行有性生殖的生物在進行減數分裂產生配子的過程中，位于同源染色體上的等位基因隨同源染色體分離而分離，分別進入不同的配子中，隨配子獨立遺傳給后代，同時位于非同源染色體上的非等位基因進行自由組合。

紫色籽粒玉米品系與無色籽粒玉米品系進行雜交，F1全為紫色玉米，F1自交得到F2，F2中性狀分離比為12:3:1，屬于9:3:3:1的變形，說明玉米籽粒是由兩對等位基因控制，且遵循基因的自由組合定律。

（1）通過分析可知，玉米籽粒顏色性狀受2對基因控制，符合自由組合定律。

（2）①基因突變具有低頻性，而題中變異率高達10%，故不可能是基因突變。

②籽粒顏色是由體細胞中基因表達的結果，體細胞是由受精卵有絲分裂而成。切離事件發生時間越早，更原始的體細胞表達出A基因決定的紫色性狀，紫色斑越大。測交時，花斑玉米（aaB_）產生的aB配子中，B基因的存在使a基因恢復為A，獲得該配子的子代玉米表現為紫色籽粒。

③測交后代中，恢復為紫色籽粒的玉米基因型為A_Bb，其中B基因能夠讓已存在的移動因子讓A、S、W基因由于染色體斷裂而消失，那么移動因子插入并切離的位置需要在著絲點和A+S+W基因之間，讓三個基因一起斷裂消失，具體如圖。

（3）由上述題目分析可見，移動因子能夠破壞基因和染色體的結構，引起基因突變和染色體結構變異。在育種時，為了保持突變體（由于移動因子插入野生型基因產生）的性狀，選擇具有移動因子和B基因的品種進行雜交，選取后代出現符合需要的突變性狀且bb純合的植株留種。