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，F2代籽粒出現紫色、紫斑、無色三種性狀。據此推測，籽粒顏色的遺傳符合___________定律。

（2）為研究紫斑性狀出現的原因研究者進行了系列實驗。

①利用 F2 代紫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，推斷該現象不可能是由于發生了基因突變，原因是__________________________。

②針對紫斑性狀的這種“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。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。該過程中，由移動因子引發的變異類型為_______________。

（3）根據該推測，請在圖2b中畫出移動因子插入、切離的位置。____________________

Answer 1

【答案】自由組合 基因突變具有低頻性 有絲 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

【解析】

由題意可知，紫色籽粒玉米品系與無色籽粒玉米品系進行雜交，子一代均為紫色籽粒子一代自交，后代籽粒出現紫色、紫斑、無色三種性狀，且比例為12∶3∶1，是9∶3∶3∶1的變式，所以籽粒顏色的遺傳符合自由組合定律。

（1）根據上述分析可知，籽粒顏色的遺傳符合基因自由組合定律。

（2）①基因突變具有低頻性，而F2代紫斑籽粒玉米進行測交實驗的后代中超過10%的玉米籽粒顏色為紫色，不符合基因突變低頻性的特點。

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。根據題意“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”，“玉米的個體發育過程中，在進行有絲分裂時，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”可推測，測交實驗后代中出現紫色性狀的原因是：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。

③由上述分析可知，移動子能夠破壞基因和染色體結構，引起基因突變和染色體結構變異。

（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基因能夠讓已存在移動子的A、S、W基因由于染色體斷裂而消失，那么移動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，具體如下圖： 。