Question

【題目】玉米（2N=20）是重要的糧食作物之一。請(qǐng)分析回答下列有關(guān)遺傳學(xué)問題：

（1）玉米花序的正常和異常是由一對(duì)等位基因控制的相對(duì)性狀。某顯性植株X自交，現(xiàn)為約1/2的正常花序和1/2的異常花序；取F1正常花序植株的花粉進(jìn)行離體培養(yǎng)，獲得的幼苗用秋水仙素處理后都是異常花序植株。由此推測(cè)_____________是顯性性狀，植株X自交的子代性狀分離比為1：1的原因是__________。

（2）某玉米品種2號(hào)染色體上的基因?qū)�S、s和M、m各控制一對(duì)相對(duì)性狀，基因S在編碼蛋白質(zhì)時(shí)，控制最前端幾個(gè)氨基酸的DNA序列如下圖所示。已知起始密碼子為AUG或GUG。

①基因S發(fā)生轉(zhuǎn)錄時(shí)，作為模板鏈的是上圖中的____________鏈。若基因S的b鏈中箭頭所指堿基對(duì)

G/C缺失，則該處對(duì)應(yīng)的密碼子將改變?yōu)?/span>________________________。

②某基因型為SsMm的植株自花傳粉，后代出現(xiàn)了4種表現(xiàn)型，其原因是減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生了___________。

（3）玉米的高桿（H）對(duì)矮桿（h）為顯性，抗病（R）對(duì)易感病（re）為顯性，兩對(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。下圖表示利用品種甲（HHRR）和乙（hhrr）通過三種育種方法（Ⅰ—Ⅲ）培育優(yōu)良品種高桿抗病（hhRR）的過程。

①圖2所示的三種方法（Ⅰ—Ⅲ）中，最難獲得優(yōu)良品種（hhRR）的是方法Ⅲ，其原因是___________。

②用方法Ⅱ培育優(yōu)良品種時(shí)，先將基因型為HhRr的植株自交獲得子代（F2），F(xiàn)2代植株中自交會(huì)發(fā)生性狀分離的基因型共有___________種，這些植株在全部F2代中的比例為___________。若將F2的全部高稈抗病植株去除雄蕊，用F2矮桿抗病植株的花粉隨機(jī)授粉，則雜交所得子代中的純合矮稈抗病植株占_________。

Answer 1

【答案】花序正常 含有正常花序（顯性）基因的花粉不育, 含有異常花序（或隱性）基因的花粉可育 b GUU 同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉互換 基因突變頻率很低而且是不定向的 5 3/4 4/27

【解析】

試題分析：根據(jù)題意和圖示分析可知，基因S中，因?yàn)槠鹗济艽a子為AUG或GUG，故其對(duì)應(yīng)的模板鏈堿基為TAC或CAC，因?yàn)閎鏈中有TAC序列，故為模板鏈。在育種方法圖中,Ⅰ為單倍體育種，利用該方法工培育優(yōu)良品種時(shí)，獲得hR植株常用的方法為花藥離體培養(yǎng)；Ⅱ為雜交育種；Ⅲ為誘變育種，這種方法最難獲得優(yōu)良品種（hhRR），因基因突變頻率很低而且是不定向的。

（1）根據(jù)題意 “顯性植株X自交，出現(xiàn)正常花序和異常花序”，說明X是雜合子；再“取F1正常花序植株的花粉進(jìn)行離體培養(yǎng)，獲得都是異常花序植株”，說明F1同時(shí)含有控制正常花序和異常花序的基因的雜合子，且極可能是F1產(chǎn)生的花粉中，只有含異常花序基因的花粉發(fā)育，含正常花序基因的花粉致死，由此推測(cè)得出正常花序?yàn)轱@性性狀。結(jié)合前面的分析可知，植株X自交的子代性狀分離比為1:1的原因是含有正常花序 (顯性)基因的花粉不育，而含有異常花序(或隱性)基因的花粉可育。

（2）①根據(jù)前面的分析可知，b鏈為模板鏈。若基因S的b鏈中發(fā)生圖中箭頭處的缺失，使之后的全部堿基對(duì)前移，則該處原本的密碼子GUC改變?yōu)镚UU。

②結(jié)合題意：基因型為SsMm的植株自交過程中，后代出現(xiàn)4種表現(xiàn)型，減數(shù)分裂過程中發(fā)生了基因重組，由于兩對(duì)等位基因均位于2號(hào)染色體上，不可能發(fā)生非同源染色體上的非等位基因自由組合，由此推斷發(fā)生基因重組的原因是減數(shù)第一次分裂前期同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換。

（3）由圖2可知，方法Ⅰ為單倍體育種，方法Ⅱ?yàn)殡s交育種，方法Ⅲ為誘變育種。

①圖2中最難獲得目標(biāo)品種的是方法Ⅲ（誘變育種），其育種原理是基因突變。因?yàn)榛�因突變具有不定向性和低頻性，所以需要處理大量的實(shí)驗(yàn)材料以獲得優(yōu)良品種，工作量大，成功率低。

②自交會(huì)發(fā)生性狀分離的植株為雜合子，基因型為HhRr的植株自交得到的F2中基因型及其比例為H_R_:hhR_:H_rr:hhrr=9:3:3:1，其中有5種雜合的基因型，即HhRr、HHRr、HhRR、Hhrr、hhRr，所以雜合植株在全部F2代中的比例為4/16+2/16+2/16+2/16+2/16=3/4。F2代中的高桿抗病植株的基因型及比例為HHRR:HhRR:HHRr:HhRr=1:2:2:4，產(chǎn)生hR類型配子的概率為2/9×1/2+4/9×1/4=2/9；矮稈抗病植株的基因型及比例為hhRR:hhRr=1:2，產(chǎn)生hR類型配子的概率為1/3+2/3×1/2=2/3。在隨機(jī)授粉的情況下，雜交所得子代中的純合矮桿抗病植株占2/9×2/3=4/27。