(1)兩對(duì)等位基因M/m和R/r遺傳時(shí)遵循的遺傳定律是 ,F1的基因型是 。
(2)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),基因型為mmRR的玉米表現(xiàn)為雄性可育,而基因型為mmRr的玉米表現(xiàn)為雄性不育,推測(cè)其原因可能是 ;但基因型為MMRr和MmRr的玉米都表現(xiàn)為雄性可育,請(qǐng)推測(cè)基因M和基因R的關(guān)系: 。
(3)為探究基因R/r的作用機(jī)制,研究者用不同引物分別對(duì)P1(mmRR)、P2(mmRr)和P3(mmrr)玉米的基因R/r進(jìn)行PCR擴(kuò)增后電泳檢測(cè),并對(duì)細(xì)胞中基因R/r的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的量進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果如圖1和圖2所示,M為標(biāo)準(zhǔn)參照物。
圖1
圖2
①研究者利用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因R和基因r時(shí)選擇了不同的引物,這是因?yàn)?
。
②結(jié)合圖1和圖2分析,R基因突變?yōu)閞基因時(shí)發(fā)生了堿基對(duì)的 。研究者發(fā)現(xiàn)P3玉米細(xì)胞中沒有相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物與RNA聚合酶不能發(fā)揮作用有關(guān)。根據(jù)以上信息推測(cè),P3玉米細(xì)胞中沒有相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的原因是
。
答案(1)自由組合 MmRr
(2)基因型為mmRr的玉米表現(xiàn)為花粉母細(xì)胞蛋白R(shí)含量少 基因M的表達(dá)產(chǎn)物能促進(jìn)基因R的表達(dá)
(3)①R和r為等位基因,二者中含有的堿基序列是有差別的 ②缺失 缺失部分為RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn),因而無法轉(zhuǎn)錄
解析(1)題意顯示,玉米的雄性育性受兩對(duì)等位基因M/m和R/r的控制,一株純合的雄性可育的玉米和一株純合的雄性不育的玉米進(jìn)行雜交,F1全表現(xiàn)為雄性可育,F1自交,F2中雄性可育∶雄性不育=10∶6,為9∶3∶3∶1的變式,因而說明等位基因M/m和R/r遺傳時(shí)遵循基因自由組合定律,則F1的基因型為MmRr。
(2)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),基因型為mmRR的玉米表現(xiàn)為雄性可育,而基因型為mmRr的玉米表現(xiàn)為雄性不育,而題中顯示,花粉母細(xì)胞蛋白R(shí)缺失或減少時(shí),就不能產(chǎn)生正常的精子,則基因型為mmRr的玉米表現(xiàn)為花粉母細(xì)胞蛋白R(shí)含量少。題中顯示,基因M的表達(dá)產(chǎn)物會(huì)影響蛋白R(shí)的合成,據(jù)此可推測(cè),基因型為MMRr和MmRr的玉米都表現(xiàn)為雄性可育的原因是基因M的表達(dá)產(chǎn)物能促進(jìn)基因R的表達(dá)。
(3)①研究者利用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因R和基因r時(shí)選擇了不同的引物,這是因?yàn)镽和r為等位基因,二者中含有的堿基序列是有差別的,因而為了擴(kuò)增兩種基因需要選擇不同的引物。
②結(jié)合圖1和圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,基因R中的堿基數(shù)量多于基因r,因而可知基因R突變?yōu)榛騬時(shí)發(fā)生了堿基對(duì)的缺失。研究者發(fā)現(xiàn)P3玉米細(xì)胞中沒有相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物與RNA聚合酶不能發(fā)揮作用有關(guān)。根據(jù)以上信息推測(cè),P3玉米細(xì)胞中沒有相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,且基因r是基因R發(fā)生堿基對(duì)缺失造成的,可能的原因是缺失部分為RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn),因而無法轉(zhuǎn)錄,進(jìn)而導(dǎo)致沒有相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。
2.(2024·四川綿陽模擬)(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”(無互換發(fā)生),可通過轉(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,雌配子種類及比例為2/3Am、1/3aM,雄配子種類及比例為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·湖南衡陽模擬)(11分)中國(guó)是世界上第一個(gè)成功研發(fā)和推廣雜交水稻的國(guó)家。雜交水稻具有個(gè)體高度雜合性,雜種后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離,需要年年制種。回答下列問題。
(1)科研人員在水稻自然群體中發(fā)現(xiàn)了一株光敏感雄性不育農(nóng)墾58S(突變株),這種不育性隨日照的長(zhǎng)短而發(fā)生變化。為探究影響農(nóng)墾58S花粉育性的因素,科研人員用碘—碘化鉀對(duì)農(nóng)墾58S的花粉進(jìn)行染色,染成藍(lán)色表示花粉可育,結(jié)果如表1所示。
表1
分析以上信息,可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 。
(2)分子標(biāo)記(SSR)是DNA中的簡(jiǎn)單重復(fù)序列,常用于染色體的特異性標(biāo)記,非同源染色體以及不同品種的同源染色體上SSR的重復(fù)單位和次數(shù)不同。科研人員將農(nóng)墾58S與野生型植株58N雜交獲得F1,F1自交獲得F2,再提取親本和F2中單株的葉肉細(xì)胞DNA,利用染色體上特異的SSR進(jìn)行擴(kuò)增。R2708是12號(hào)染色體上的一種分子標(biāo)記,親本農(nóng)墾58S的分子標(biāo)記為a,野生型58N的分子標(biāo)記為b,F2群體中R2708標(biāo)記基因型和育性的關(guān)系如表2所示。
表2
①統(tǒng)計(jì)F2植株的育性時(shí),植株最可能是在 的環(huán)境條件下培養(yǎng)。
②根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知,農(nóng)墾58S的突變基因 (填“位于”或“不位于”)12號(hào)染色體上,且屬于 (填“顯性”或“隱性”)突變基因,判斷依據(jù)是
。
(3)雜種優(yōu)勢(shì)是雜種在體型、生長(zhǎng)率、繁殖力及行為特征方面均比親本優(yōu)越的現(xiàn)象。請(qǐng)你利用農(nóng)墾58S育性的特性,設(shè)計(jì)一個(gè)育種方案來培育水稻雜交種和保存光敏感雄性不育農(nóng)墾58S: 。
答案(1)農(nóng)墾58S的育性主要由日照長(zhǎng)度決定,溫度對(duì)其也有一定影響
(2)①長(zhǎng)日照 ②位于 隱性 12號(hào)染色體上的基因和育性相關(guān),且與農(nóng)墾58S(aa)相比,雜合子(ab)可育植株的比例明顯較高,說明突變性狀為隱性性狀
(3)在長(zhǎng)日照高溫條件下,將農(nóng)墾58S與野生型58N混合種植,農(nóng)墾58S所結(jié)的種子即為雜交種;在短日照低溫條件下,單獨(dú)種植農(nóng)墾58S,將其所結(jié)的種子留種
解析(1)據(jù)表格分析,短日照條件下花粉的育性都顯著高于長(zhǎng)日照條件,說明農(nóng)墾58S的育性與日照長(zhǎng)度有關(guān),短日照低溫和短日照高溫相比,自變量是溫度,發(fā)現(xiàn)高溫條件下花粉的育性低于低溫,長(zhǎng)日照低溫和長(zhǎng)日照高溫也如此,說明農(nóng)墾58S的育性與溫度有關(guān)。綜上分析,農(nóng)墾58S的育性主要由日照長(zhǎng)度決定,溫度對(duì)其也有一定影響。(2)①統(tǒng)計(jì)F2植株的育性時(shí),應(yīng)將植株置于長(zhǎng)日照高溫條件下培養(yǎng),在該條件下才能表現(xiàn)出雄性不育,在短日照條件下表現(xiàn)為可育。②根據(jù)表2的結(jié)果可知,12號(hào)染色體上的基因和育性有關(guān),且同時(shí)含有野生型58N和農(nóng)墾58S的雜合子可育植株的比例較高,說明野生型為顯性,即農(nóng)墾58S的突變基因位于12號(hào)染色體上,且屬于隱性突變基因。(3)雜種優(yōu)勢(shì)是雜種在體型、生長(zhǎng)率、繁殖力及行為特征方面均比親本優(yōu)越的現(xiàn)象。育種方案如下:在長(zhǎng)日照高溫條件下,讓農(nóng)墾58S和野生型58N植株混合種植,農(nóng)墾58S所結(jié)的種子即為雜交種;在短日照低溫條件下,單獨(dú)種植農(nóng)墾58S,將其所結(jié)的種子留種。
不同的光溫條件
花粉的染色率
短日照低溫(12 h,22 ℃)
41.9%
短日照高溫(12 h,28 ℃)
30.2%
長(zhǎng)日照低溫(14 h,22 ℃)
5.1%
長(zhǎng)日照高溫(14 h,28 ℃)
0
R2708基因型
株數(shù)
雄性可育植株的比例
aa
28
6.1%
ab
57
75.6%
bb
31
80.9%

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