(1)表1中雜交組合一與二互為 實(shí)驗(yàn)。胚乳是由精子與母本產(chǎn)生的兩個(gè)極核融合后發(fā)育而成的,每個(gè)極核的染色體組成均與卵細(xì)胞一致。
表1
上述雜交組合一和二中F1胚乳的基因型分別是 。據(jù)此研究人員對(duì)胚乳顏色形成的機(jī)制作出如下推測(cè)。
推測(cè)一:可能與胚乳中R基因的數(shù)量有關(guān);
推測(cè)二:可能與胚乳中R基因的來(lái)源有關(guān)。
(2)為證實(shí)上述推測(cè),研究人員利用突變體甲進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
表2
①突變體甲的形成過(guò)程如上圖所示,形成甲的過(guò)程中發(fā)生的變異類(lèi)型是 。
②表2中雜交結(jié)果僅支持推測(cè) ,理由是 。
(3)研究人員推測(cè)在雌配子形成過(guò)程中,M基因表達(dá)產(chǎn)物可以降低R基因甲基化水平,使其表達(dá)不被抑制?，F(xiàn)有M基因純合突變體乙(mmRR)、野生型紫色玉米(MMRR)和黃色玉米(MMrr)。欲通過(guò)雜交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述推測(cè),請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)組的方案并預(yù)期結(jié)果: 。
答案(1)正反交 RRr和Rrr
(2)易位(或染色體結(jié)構(gòu)變異) 二 基因型為Rrr與RRrr的胚乳R基因數(shù)量不同,但來(lái)源均相同,表型一致都為雜色,說(shuō)明子代胚乳顏色與R基因的數(shù)量無(wú)關(guān)(或基因型為RRr和RRrr的胚乳中R基因數(shù)量相同,但來(lái)源不同,表型不一致,分別為紫色和雜色,說(shuō)明子代胚乳顏色與R基因的來(lái)源有關(guān))
(3)突變體乙(mmRR)做母本與黃色玉米(MMrr)做父本雜交,子代胚乳表現(xiàn)為雜色
解析(1)雜交組合一是紫色RR(♀)×黃色rr(♂),雜交組合二是紫色RR(♂)×黃色rr(♀),組合一和二互為正反交實(shí)驗(yàn);胚乳是由精子與母本產(chǎn)生的兩個(gè)極核融合后發(fā)育而成的,每個(gè)極核的染色體組成均與卵細(xì)胞一致。胚乳是含有一整套精子染色體的三倍體。雜交組合一中極核的基因型是R,雄配子基因型是r,則F1胚乳的基因型RRr;雜交組合二中極核的基因型是r,雄配子基因型是R,則F1胚乳的基因型Rrr。
(2)①突變體甲中10號(hào)染色體的r基因所在的染色體片段易位到1號(hào)染色體上,1號(hào)染色體上的相應(yīng)片段易位到10號(hào)染色體上,故形成甲的過(guò)程中發(fā)生的變異類(lèi)型是易位(或染色體結(jié)構(gòu)變異)。
②雜交組合三是野生型rr(♀)×甲R(shí)r(♂),極核的基因型是r,F1出現(xiàn)少量基因型為RRrr的胚乳,則甲產(chǎn)生的雄配子的基因型是RR,則可知突變體甲產(chǎn)生配子時(shí),減數(shù)分裂Ⅱ后期含有R基因的10號(hào)染色體的姐妹染色單體未分開(kāi),導(dǎo)致產(chǎn)生RR型精子,與兩個(gè)r型極核結(jié)合,產(chǎn)生了RRrr型胚乳。F1胚乳基因型為RRr和RRrr的胚乳中R基因數(shù)量相同,但來(lái)源不同,表型不一致,分別為紫色和雜色,說(shuō)明子代胚乳顏色與R基因的來(lái)源有關(guān),故表2中雜交結(jié)果僅支持推測(cè)二(由于親代和子代中R數(shù)量相同)。
(3)M基因表達(dá)產(chǎn)物可以降低R基因甲基化水平,使其表達(dá)不被抑制,欲驗(yàn)證該推測(cè),則需要產(chǎn)生不含M基因同時(shí)含R的極核,需要用突變體乙(mmRR)做母本,黃色玉米(MMrr)做父本,根據(jù)題(2)R基因來(lái)自父本,胚乳表現(xiàn)為雜色,R基因來(lái)自母本,胚乳表現(xiàn)為紫色,子代胚乳MmmRRr的R基因來(lái)自母本,理論上是紫色,但由于產(chǎn)生雌配子過(guò)程中,m基因不降低R基因甲基化水平,表達(dá)被抑制,子代胚乳MmmRRr表現(xiàn)為雜色。
2.(2024·四川綿陽(yáng)模擬)(10分)李振聲院士獲得了2006年度國(guó)家最高科技獎(jiǎng),其主要成就是實(shí)現(xiàn)了小麥同偃麥草的遠(yuǎn)緣雜交,培育出了多個(gè)小偃麥品種。請(qǐng)回答下列有關(guān)小麥遺傳育種的問(wèn)題。
(1)如果小偃麥早熟(A)對(duì)晚熟(a)是顯性,抗干熱(B)對(duì)不抗干熱(b)是顯性(兩對(duì)基因自由組合),在研究這兩對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)中,以某親本與雙隱性純合子雜交,F1性狀分離比為1∶1,請(qǐng)寫(xiě)出此親本可能的基因型: 。
(2)如果決定小偃麥抗寒與不抗寒的一對(duì)基因在葉綠體DNA上,以抗寒晚熟與不抗寒早熟的純合親本雜交,要得到抗寒早熟個(gè)體,需要表型為 的個(gè)體作母本。
(3)小偃麥有藍(lán)粒品種。如果有一藍(lán)粒小偃麥變異株,籽粒變?yōu)榘琢?經(jīng)檢查,體細(xì)胞缺少一對(duì)染色體,如果將這一變異小偃麥同正常小偃麥雜交,得到的F1自交,請(qǐng)從減數(shù)分裂和受精作用分析F2中出現(xiàn)染色體數(shù)目正常與不正常個(gè)體的原因:
。
(4)除小偃麥外,我國(guó)也實(shí)現(xiàn)了普通小麥與黑麥的遠(yuǎn)緣雜交。普通小麥(六倍體)配子中的染色體數(shù)為21,配子形成時(shí)處于減數(shù)分裂Ⅱ后期的每個(gè)細(xì)胞中的染色體數(shù)為 ;普通小麥與黑麥(二倍體)雜交,F1體細(xì)胞中的染色體組數(shù)為 ,由此F1可進(jìn)一步育成小黑麥。
答案(1)AaBB或Aabb或AABb或aaBb
(2)抗寒晚熟
(3)F1通過(guò)減數(shù)分裂能產(chǎn)生正常與不正常的兩種配子;正常配子相互結(jié)合產(chǎn)生正常的F2;不正常配子相互結(jié)合、正常配子與不正常配子結(jié)合產(chǎn)生不正常的F2
(4)42 4
解析(1)由于以某親本與雙隱性純合子(aabb)雜交后代出現(xiàn)1∶1的性狀分離比,故親本的一對(duì)等位基因是雜合的,另一對(duì)是純合的,故此親本的基因型可能為AaBB、Aabb、AABb、aaBb中的一種。
(2)位于葉綠體DNA上的基因是通過(guò)母本遺傳給子代,表現(xiàn)為母系遺傳。已知決定小偃麥抗寒與不抗寒的一對(duì)基因在葉綠體DNA上,若以抗寒晚熟(aa)與不抗寒早熟(AA)的純合親本雜交,要得到抗寒早熟個(gè)體,需用表型為抗寒晚熟的個(gè)體作母本,得到的F1全部為抗寒。
(3)依題意可知,一株藍(lán)粒小偃麥的籽粒變?yōu)榘琢Ｊ怯捎谄潴w細(xì)胞缺少一對(duì)染色體引起的,若將這一變異小偃麥同正常小偃麥雜交,得到的F1較正常植株少了一條染色體。F1通過(guò)減數(shù)分裂能產(chǎn)生正常與不正常(缺少一條染色體)的兩種配子;正常配子相互結(jié)合產(chǎn)生正常的F2;不正常配子相互結(jié)合、正常配子與不正常配子結(jié)合產(chǎn)生不正常的F2。
(4)由于普通小麥(六倍體)配子中的染色體數(shù)為21,故減數(shù)分裂Ⅱ后期染色體數(shù)加倍,所以為42條。六倍體普通小麥與二倍體黑麥雜交,F1(四倍體)體細(xì)胞中染色體組數(shù)為4。
3.(2024·湖南永州二模)(11分)玉米是雌雄同株異花的農(nóng)作物。玉米種子的正常與干癟性狀由一對(duì)等位基因A/a控制,干癟種子沒(méi)有發(fā)芽能力;玉米的育性受另一對(duì)等位基因M/m控制,其中基因型為MM、Mm的個(gè)體可產(chǎn)生可育的雌雄配子,mm個(gè)體表現(xiàn)為雄性不育(不能產(chǎn)生花粉)。
(1)將基因型為MM的正常玉米種子種植,開(kāi)花時(shí)隨機(jī)授粉,成熟后收獲全部種子(F1),發(fā)現(xiàn)有1/9籽粒為干癟種子。干癟性狀是 (填“顯性”或“隱性”)性狀,親本中雜合子所占比例為 。
(2)基因型為AaMm的植株自交,發(fā)現(xiàn)F1植株中雄性可育植株與雄性不育植株的比例為2∶1,則可判斷A/a、M/m兩對(duì)等位基因位于 (填“一對(duì)”或“兩對(duì)”)同源染色體上,理由是 。F1植株開(kāi)花后隨機(jī)授粉,正常種子與干癟種子的比例為 。
(3)在玉米雜交育種過(guò)程中,為了持續(xù)獲得雄性不育植株,將雄配子致死基因B、紅色胚帶熒光基因R(正常玉米為黃色胚)和花粉育性恢復(fù)基因M(使雄性不育植株恢復(fù)育性)構(gòu)成緊密連鎖的“組件”(無(wú)互換發(fā)生),可通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)將單個(gè)“組件”導(dǎo)入雄性不育植株細(xì)胞的一條染色體上。該轉(zhuǎn)基因植株自交產(chǎn)生的黃色種子即為雄性不育種子,其比例為 。(以上植株均不含a基因)
(4)將單個(gè)基因B、R和M構(gòu)成的緊密連鎖“組件”(無(wú)互換發(fā)生)導(dǎo)入雄性不育植株細(xì)胞的染色體②上(如圖),將此轉(zhuǎn)基因植株作母本與基因型為MM的玉米雜交,F1自交,假設(shè)所有卵細(xì)胞均可受精,F2植株中雄性不育植株所占比例為 。
答案(1)隱性 2/3
(2)一對(duì) 若兩對(duì)等位基因位于2對(duì)同源染色體上,則F1植株中雄性可育植株與雄性不育植株的比例為3∶1 5∶1
(3)1/2
(4)3/16
解析(1)基因型為MM的正常玉米籽粒,開(kāi)花時(shí)隨機(jī)授粉,成熟后收獲全部種子(F1),發(fā)現(xiàn)有1/9籽粒為干癟種子,則可知干癟為隱性性狀,正常為顯性性狀;親本正常籽?；蛐蜑锳AMM、AaMM,設(shè)AaMM所占比例為x,則親代產(chǎn)生的aM配子比例為x/2,F1中干癟種子的比例為(x/2)2=1/9,解得x為2/3,故親代雜合子所占比例為2/3。(2)基因型為AaMm的植株自交,發(fā)現(xiàn)F1植株中雄性可育植株與雄性不育植株的比例為2∶1,而由于基因型為aa的種子無(wú)發(fā)芽能力,若兩對(duì)等位基因位于2對(duì)同源染色體上,則F1植株中雄性可育植株與雄性不育植株的比例為3∶1;若兩對(duì)等位基因位于1對(duì)同源染色體上,則F1植株中雄性可育植株與雄性不育植株的比例為2∶1或3∶0,則可判斷A/a、M/m兩對(duì)等位基因分別位于一對(duì)同源染色體上,且A和m在同一條染色體上,a和M在同一條染色體上。F1植株中雄性可育植株(AaMm)∶雄性不育植株(AAmm)=2∶1,雄性不育只能作母本,根據(jù)A和m、a和M的連鎖關(guān)系可知,雌配子種類(lèi)及比例為2/3Am、1/3aM,雄配子種類(lèi)及比例為1/2Am、1/2aM,干癟種子的比例為1/3×1/2=1/6,即正常種子與干癟種子的比例為5∶1。(3)該轉(zhuǎn)基因植株可以產(chǎn)生基因型及比例為m∶BRM=1∶1的雌配子和基因型為m的雄配子,后代基因型為mm或BRMm,其中mm為黃色胚且雄性不育,其比例為1/2。(4)圖中所示植株與基因型為MM的玉米雜交,F1的基因型及比例為Mm∶MmBRM=1∶1,Mm自交后代雄性不育植株mm占1/4,占F2植株的1/2×1/4=1/8;MmBRM能產(chǎn)生的雄配子為M∶m=1∶1,雌配子為MBRM∶M∶mBRM∶m=1∶1∶1∶1,而自交后代中雄性不育植株mm的比例為1/2×1/4=1/8,占F2植株的1/2×1/8=1/16;因此,F2植株中雄性不育植株所占比例為1/8+1/16=3/16。
4.(2024·山東淄博二模)(15分)科學(xué)家在玉米雜交實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了用孟德?tīng)栠z傳不可解釋的現(xiàn)象。
(1)玉米的b1基因能夠表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子,參與花青素的合成。b1存在兩個(gè)特殊的等位基因BI和B',BI和B'的純合植株葉鞘分別表現(xiàn)為紫色和綠色。將BIBI和B'B'雜交,F1皆為綠色葉鞘,F1自交,根據(jù)孟德?tīng)柗蛛x定律,預(yù)期F2的表型及比例為 。而科學(xué)家發(fā)現(xiàn),F2皆為綠色葉鞘,將這些個(gè)體再自交數(shù)代,子代仍為綠色葉鞘。
(2)為探究其中機(jī)制,科學(xué)家進(jìn)行了如下研究。
Ⅰ.對(duì)BI和B'基因進(jìn)行 ,發(fā)現(xiàn)二者的堿基序列沒(méi)有區(qū)別。
Ⅱ.檢測(cè)BI和B'的啟動(dòng)子區(qū)域和編碼區(qū)的甲基化程度,發(fā)現(xiàn)沒(méi)有差別。
Ⅲ.檢測(cè)BI和B'的表達(dá)狀況,結(jié)果如圖所示。
①檢測(cè)結(jié)果表明,B'基因可以 (填“促進(jìn)”或“抑制”)BI基因的轉(zhuǎn)錄。判斷依據(jù)是 。
②F2、F3個(gè)體中mRNA的相對(duì)量與親本B'B'相近,且均遠(yuǎn)低于親本BIBI,說(shuō)明 。
③科學(xué)家把上述現(xiàn)象稱(chēng)作副突變。副突變是基因間的相互作用,這種作用發(fā)生在 間,本實(shí)驗(yàn)中誘副突變基因和易副突變基因分別是 。
(3)已知RNAi能降解相應(yīng)的mRNA,請(qǐng)據(jù)此提出一種假說(shuō)解釋副突變的作用機(jī)理: 。
(4)有人認(rèn)為副突變現(xiàn)象在雜交育種中具有縮短育種年限的潛在應(yīng)用,該說(shuō)法是否有道理,并說(shuō)出理由: 。
答案(1)綠色葉鞘∶紫色葉鞘=3∶1
(2)基因測(cè)序 抑制 F1的基因型為BIB',但mRNA相對(duì)量只略高于B'B'的mRNA相對(duì)量,且均遠(yuǎn)低于親本BIBI的mRNA相對(duì)量 BI與B'分離后,B'的抑制作用不會(huì)解除 等位基因(或同源序列)
B'、BI
(3)發(fā)生副突變的基因能產(chǎn)生RNAi,RNAi與相應(yīng)mRNA結(jié)合,降解mRNA
(4)有道理,副突變現(xiàn)象可以使雜交子代不會(huì)出現(xiàn)性狀分離,性狀能夠穩(wěn)定遺傳,縮短育種年限
解析(1)BI和B'的純合植株葉鞘分別表現(xiàn)為紫色和綠色。將BIBI和B'B'雜交,F1皆為綠色葉鞘,基因型為BIB'說(shuō)明綠色為顯性性狀,F1自交,根據(jù)孟德?tīng)柗蛛x定律,預(yù)期F2的表型及比例為綠色葉鞘∶紫色葉鞘=3∶1。
(2)要檢測(cè)BI和B'基因的堿基序列需要對(duì)BI和B'基因進(jìn)行基因測(cè)序。分析BI和B'表達(dá)狀況的檢測(cè)圖,可知F1的基因型為BIB',但mRNA相對(duì)量只略高于B'B'的mRNA相對(duì)量,且均遠(yuǎn)低于親本BIBI的mRNA相對(duì)量,因此檢測(cè)結(jié)果表明,B'基因可以抑制BI基因的轉(zhuǎn)錄。由題意可知,F2皆為綠色葉鞘,將這些個(gè)體再自交數(shù)代,子代仍為綠色葉鞘,F2、F3個(gè)體中必然存在BI純合植株,應(yīng)表達(dá)紫色,但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果不存在,并且F2、F3個(gè)體中mRNA的相對(duì)量與親本B'B'相近,且均遠(yuǎn)低于親本BIBI的mRNA相對(duì)量,說(shuō)明BI與B'分離后,B'的抑制作用不會(huì)解除?？茖W(xué)家把上述現(xiàn)象稱(chēng)作副突變。副突變是基因間的相互作用,這種作用發(fā)生在BI和B'基因也就是等位基因之間,又因?yàn)锽'基因起主導(dǎo)作用,因此本實(shí)驗(yàn)中誘副突變基因和易副突變基因分別是B'、BI。
(3)已知RNAi能降解相應(yīng)的mRNA,據(jù)此提出解釋副突變作用機(jī)理的假說(shuō),作用機(jī)理要聯(lián)系突變以及RNAi和mRNA,因此假說(shuō)為發(fā)生副突變的基因能產(chǎn)生RNAi,RNAi與相應(yīng)mRNA結(jié)合,降解mRNA。
(4)副突變現(xiàn)象可以使雜交子代不會(huì)出現(xiàn)性狀分離,性狀能夠穩(wěn)定遺傳,縮短育種年限,因此副突變現(xiàn)象在雜交育種中具有縮短育種年限的潛在應(yīng)用。雜交組合
F1胚乳顏色
一
紫色RR(♀)×黃色rr(♂)
紫色
二
紫色RR(♂)×黃色rr(♀)
雜色
雜交組合
部分F1胚乳
基因型
顏色
三
野生型rr(♀)×甲R(shí)r(♂)
Rrr
雜色
RRrr
雜色
四
野生型rr(♂)×甲R(shí)r(♀)
RRr
紫色

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