Question

【題目】玉米（2n=20）是我國栽培面積最大的作物，近年來常用的一種單倍體育種技術使玉米新品種選育更加高效。

（1）單倍體玉米體細胞的染色體數為_______，因此在____分裂過程中染色體無法聯會，導致配子中無完整的______。

（2）研究者發現一種玉米突變體（S），用S的花粉給普通玉米授粉，會結出一定比例的單倍體籽粒（胚是單倍體；胚乳與二倍體籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色體的三倍體。見圖1）

①根據親本中某基因的差異，通過PCR擴增以確定單倍體胚的來源，結果見圖2。

從圖2結果可以推測單倍體的胚是由___發育而來。

②玉米籽粒顏色由A、a與R、r兩對獨立遺傳的基因控制，A、R同時存在時籽粒為紫色，缺少A或R時籽粒為白色。紫粒玉米與白粒玉米雜交，結出的籽粒中紫∶白=3∶5，出現性狀分離的原因是_______。推測白粒親本的基因型是_______。

③將玉米籽粒顏色作為標記性狀，用于篩選S與普通玉米雜交后代中的單倍體，過程如下

請根據F1籽粒顏色區分單倍體和二倍體籽粒并寫出與表現型相應的基因型_______。

Answer 1

【答案】 10 減數 染色體組 卵細胞 紫粒親本是雜合子 aaRr/Aarr 單倍體籽粒的表現型為白色，基因型為ar；二倍體籽粒胚的表現型為紫色，基因型為AaRr；二者胚乳的表現型均為紫色，基因型為AaaRrr

【解析】試題分析：解答(1)題，需理解單倍體和染色體組的內涵，據此聯系減數分裂的知識分析各問題。解答(2)題，需以題意“單倍體籽粒的胚是單倍體；胚乳與二倍體籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色體的三倍體”為切入點，從題圖中提取信息，圍繞“基因的自由組合定律、種子的形成過程”等相關知識，對各問題情境進行解答。

(1) 單倍體是指體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體。玉米是二倍體植物，正常情況下其體細胞中含有20條染色體、10對同源染色體，因此單倍體玉米體細胞的染色體數為10條，不存在同源染色體，只含有1個染色體組。在減數分裂過程中染色體無法聯會，導致配子中無完整的染色體組。

(2) ①圖2顯示：F1單倍體胚的PCR結果與母本完全相同，說明單倍體的胚是由母本的卵細胞發育而來。

②玉米籽粒顏色由A、a與R、r兩對獨立遺傳的基因控制，且A_R_為紫色籽粒，A_rr、aaR_、aarr為白色籽粒。紫粒玉米與白粒玉米雜交，結出的籽粒中紫∶白=3∶5，即紫粒占3/8，由“3/8＝3/4aa×1/2”可推知：親本紫粒玉米的基因型為AaRr，白粒玉米的基因型為aaRr/Aarr，所以出現性狀分離的原因是：紫粒親本是雜合子，在減數分裂形成配子時，兩對等位基因各自分離后，非等位基因發生了自由組合。

③雜交圖解顯示：基因型為aarr的白粒普通玉米（♀）與基因型為AARR的紫粒突變體S（♂）雜交，F1二倍體籽粒胚的表現型為紫色，基因型為AaRr；單倍體籽粒由母本的配子發育而來，所以單倍體籽粒的表現型為白色，基因型為ar；受精極核發育成胚乳，因此二者胚乳的表現型均為紫色，基因型為AaaRrr。