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(wèn)題。

(1)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1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),作為模板鏈的是圖1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,在此過(guò)程中出現(xiàn)的變異的類型屬于_____,其原因是在減數(shù)分裂過(guò)程中發(fā)生了____________。

(2)玉米的高稈易倒伏(H)對(duì)矮稈抗倒伏(h)為顯性,抗病(R)對(duì)易感病(r)為顯性,兩對(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。圖2表示利用品種甲(HHRR)和乙(hhrr)通過(guò)三種育種方法(Ⅰ~Ⅲ)培育優(yōu)良品種(hhRR)的過(guò)程。

①利用方法Ⅰ培育優(yōu)良品種時(shí),獲得hR植株常用的方法為______,這種植株由于__________,必須經(jīng)誘導(dǎo)染色體加倍后才能用于生產(chǎn)實(shí)踐。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_____,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),F2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中的比例為____。若將F2的全部高稈抗病植株去除雄蕊,用F2矮稈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】bGUU基因重組同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換花藥離體培養(yǎng)長(zhǎng)勢(shì)弱小而且高度不育Ⅲ基因突變頻率很低而且是不定向的53/44/27

【解析】

據(jù)圖1可知，由于起始密碼子為AUG或GUG，故其對(duì)應(yīng)的模板鏈堿基為TAC或CAC，由于b鏈中有TAC序列，故為模板鏈；據(jù)圖2可知，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）①由于起始密碼子為AUG或GUG，故其對(duì)應(yīng)的模板鏈堿基為TAC或CAC，由于b鏈中有TAC序列，故為模板鏈；若基因S的b鏈中箭頭所指處原堿基序列為CAG，若堿基對(duì)G/C缺失，則堿基序列為CAA，故該處對(duì)應(yīng)的密碼子將由GUC改變?yōu)?/span>GUU。②基因型為SsMm的植株自花傳粉，后代出現(xiàn)了4種表現(xiàn)型，說(shuō)明出現(xiàn)了基因重組，由于S、s和M、m基因均位于2號(hào)染色體上，為連鎖關(guān)系，故說(shuō)明同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換。（2）①據(jù)圖示可知，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)，不過(guò)獲得的單倍體長(zhǎng)勢(shì)弱小而且高度不育，須經(jīng)誘導(dǎo)染色體加倍后才能用于生產(chǎn)實(shí)踐；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。②將基因型為HhRr的植株自交獲得子代（F2），F2代植株中自交后代基因型共有9中，其中純合體為4種，雜合體即發(fā)生性狀分離的基因型為5種；由于純合體共占1/4，故這些植株在全部 F2代中的比例為1-1/4=3/4；若將F2代的全部高稈抗病植株基因型為H_R_，矮稈抗病植株基因型為hhR_，則雜交所得子代hh的概率=2/3×1/2=1/3，雜交所得子代RR的概率=2/3×2/3=4/9，故后代中純合矮稈抗病植株hhRR概率為4/27。

育種方法	雜交育種	誘變育種	單倍體育種	多倍體育種	基因工程育種
原理	基因重組	基因突變	染色體數(shù)目變異	染色體數(shù)目變異	基因重組
常用方式	①選育純種：雜交→自交→選優(yōu)→自交②選育雜種：純合的雙親雜交→雜交種	輻射誘變、激光誘變、空間誘變等處理萌發(fā)的種子或幼苗	花藥離體培養(yǎng)，然后再使染色體數(shù)目加倍	秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗	轉(zhuǎn)基因（DNA重組）技術(shù)將目的基因?qū)�入生物體內(nèi)，培育新品種
優(yōu)點(diǎn)	①使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上②操作簡(jiǎn)便	可以提高變異的頻率、加速育種進(jìn)程且大幅度地改良某些性狀	①明顯縮短育種年限②所得品種一般為純合子	器官巨大，提高產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分	打破物種界限，定向改變生物的性狀
缺點(diǎn)	①育種時(shí)間長(zhǎng)，雜種需年年制種②只能在同品種間進(jìn)行	有利變異少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料（有很大盲目性）	技術(shù)復(fù)雜且需與雜交育種配合	只適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低	技術(shù)復(fù)雜，安全性問(wèn)題多，有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī)
應(yīng)用	用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥	高產(chǎn)青霉菌	用純種高稈抗病與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥	三倍體無(wú)子西瓜、八倍體小黑麥	轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉