Question

【題目】玉米（2n=20）是典型的雌雄同株植物，其雜交后代通常均能正常結實。有時，雜交后代會出現不結實的現象，這將影響玉米的育種與生產，科研人員對這種現象進行了研究，請回答問題：

（1）研究者利用兩種品系的玉米，G-S和g進行單向授粉實驗，如表所示。實驗結果說明G-S品系的植株，經過______處理后，可作為雌株，單向地不接受來自______品系的花粉，而出現不結實現象。這種不同品系間單向地不接受某品系花粉的現象稱為單向雜交不親和現象（UCI）。

表1 不同品系間單向授粉實驗

不同品系	♀g×♂G-S	♀G-S×♂G-S	♀G-S×♂g	♀g×♂g
結果	有籽	有籽	無籽	有籽

（2）經過研究發現，出現UCI現象的原因與玉米4號染色體上的B基因有關，為了探究該基因在UCI現象中的作用，研究者選取表1中四個雜交體系，提取每種雜交體系中促進花粉管萌發的關鍵蛋白質，利用抗B基因表達產物的抗體進行熒光標記分析，實驗結果如圖所示：當g品系為父本時，熒光強度______。綜合圖可推測B基因的作用是______。

（3）為檢測上述推測，研究者將來自G-S品系植株的B基因轉入g品系中，獲取轉基因植物后，進行了如下實驗。

實驗植株：G-S品系、g品系、轉入B基因的g品系、只轉入空質粒的g品系。

實驗過程：不同品系雜交（至少每個品系植株選取生長態勢一致的10株，進行重復多組試驗）。

實驗過程及其結果如表2所示，請補充表中橫線上的內容

表2 不同品系雜交類型

組別	雜交組合	結果
對照組	♀G-S×♂G-S	有籽
	♀g×♂g	有籽
	♀g×♂G-S	有籽
	♀G-S×♂g	無籽
	♀G-S×♂含空質粒的g	無籽
實驗組	______	______

（4）將黃粒玉米（g）與白粒玉米（G-S）兩者間行種植在大田中，發現黃粒玉米植株果穗上出現白色籽粒，而白色玉米植株果穗上未發現黃色籽粒，請根據B基因的功能，從自交及雜交的角度分析，出現此現象原因是______。

Answer 1

【答案】花粉成熟前去雄（人工去雄、去雄） g 弱 （在不同品系雜交時）B基因表達產物促進花粉（在雌株花柱中）萌發出花粉管（的作用不同） ♀G-S×♂轉入B基因g植物 有籽 由于G-S（白色籽粒）品系單向地不接受g（黃色籽粒）品系的花粉，而導致G-S白色籽粒果穗上無黃色籽粒，而各品系自交均可結實

【解析】

由表格1信息可知：g品系提供卵子、G-S品系提供精子，可以進行精卵結合產籽；G-S產生的精子和G-S產生的卵子可以結合產籽；G-S產生卵子和g品系產生的精子不能結合產籽；g產生的卵子和g產生的精子可以結合產籽。根據抗B基因表達產物的抗體進行免疫熒光印跡分析，熒光強度♀g×♂G-S組＞G-S自交組＞g自交組＞♀G-S×♂g組，當g品系為父本時，熒光強度均較低，說明B基因的表達產物在以g為父本的組中表達較低，故B基因可能有促進花粉萌發的作用。

（1）由于玉米是雌雄同株植物，因此進行雜交實驗，要在花粉成熟之前進行去雄處理，處理后可作為雌株，單向地不接受來自g品系的花粉，而出現不結實現象。

（2）由柱形圖可知，g做父本時，熒光強度較弱，說明g做父本時產生的促進花粉管萌發的關鍵蛋白少，可以推測，B基因表達產物能促進花粉萌發出花粉管。

（3）由題意知，該實驗的目的是驗證（2）推測的B基因的作用，故實驗組應該是♀G-S×♂轉入B基因g植物，如果后代有籽，則推測正確。

（4）B基因的表達產物在以g為父本的組中表達較低，將黃粒玉米（g）與白粒玉米（G-S）兩者間行種植在大田中，發現黃粒玉米植株果穗上出現白色籽粒，而白色玉米植株果穗上未發現黃色籽粒，可能原因是G-S（白色籽粒）品系單向地不接受g（黃色籽粒）品系的花粉，而導致G-S白色籽粒果穗上無黃色籽粒，而各品系自交均可結實。