Question

【題目】玉米是我國第一大糧食作物。玉米腐霉莖腐病在我國廣泛發(fā)生，嚴重危害糧食生產(chǎn)安全，相關研究具有重要的經(jīng)濟價值和社會意義。

（1）玉米對腐霉莖腐病表現(xiàn)出的抗病與感病為一對________。

（2）觀察發(fā)現(xiàn)，玉米品種甲（純系）對腐霉莖腐病表現(xiàn)為抗病，品種乙（純系）表現(xiàn)為感病。

①研究人員將品種甲與品種乙雜交，得到F1；再將F1自交，得到F2。檢測發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生的F1全部為抗病；產(chǎn)生的673株F2中，626株為抗病，47株為感病。F2中的抗病:感病≈15:1，因此可推知抗病與感病由________染色體上的____對基因控制。

②研究人員又對F2進行單株自交，將每株收獲的種子分別種植，觀察表現(xiàn)型。有的F2單株自交子代都為抗病、有的F2單株自交子代都為感病、有的F2單株自交子代既有抗病又有感病。若上述三種F2的比例為________，即可驗證（2）①所得結(jié)論。

（3）進一步研究發(fā)現(xiàn)，品種甲的抗病基因R1位于玉米1號染色體上。已知抗病玉米品種丙（純系）的顯性抗病基因Q也位于1號染色體上。

①在玉米1號染色體上的特定位置有分子標記，如z263，它在玉米的不同品系里的長度可能不同，但起始和終止序列相同。類似的還有z459、z319和z256。已知品種丙的Q基因與z263、z459、z319和z256緊密連鎖（不發(fā)生交叉互換）。科研人員根據(jù)這幾個分子標記的起始和終止序列設計________，分別以品種甲、乙的基因組DNA為_______進行PCR擴增后電泳檢測。下圖所示實驗結(jié)果初步說明R1與Q是_____（填“相同”或“不同”）基因，判斷依據(jù)是___________________________________。

②科研人員將品種甲與品種丙雜交，得到F1，F(xiàn)1均表現(xiàn)為抗病。再將F1自交，得到F2。F2出現(xiàn)感病植株，直接驗證（3）①的結(jié)論。推測F2出現(xiàn)感病植株的原因是（只考慮R1和Q基因）_________________________________________________________。

Answer 1

【答案】相對性狀 非同源 兩 7: 1: 8 引物 模板 不同 品種甲、乙的PCR擴增產(chǎn)物沒有差異 F1形成配子的過程中，1號染色體發(fā)生交叉互換，形成不含抗病基因的配子；不含抗病基因的雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，發(fā)育成感病植株

【解析】

根據(jù)“品種甲與品種乙雜交，得到F1，再將F1自交，得到F2。產(chǎn)生的F1全部為抗病；產(chǎn)生的673株F2中，626株為抗病，47株為感病。F2中的抗病:感病≈15:1，符合9:3:3:1的變式”，故可推知抗病和感病是由兩對等位基因控制的，且符合自由組合定律。PCR技術擴增某DNA片段時，需要提供模板、原料、耐熱的DNA聚合酶和能量、引物等條件。

（1）抗病與感病是玉米對腐霉莖腐病表現(xiàn)出的不同表現(xiàn)類型，故為一對相對性狀。

（2）①根據(jù)F2中的抗病:感病≈15:1，為9:3:3:1的變式，說明抗病與感病由非同源染色體上的兩對基因控制。

②若兩對等位基因位于非同源染色體上，設由A、a和B、b控制，則根據(jù)F2中的抗病:感病≈15:1，可知只要含有顯性基因即表現(xiàn)抗病， F2中有9種基因型，其比例為AABB：AaBB：AABb：AaBb：aaBB：aaBb：AAbb：Aabb：aabb=1：2：2：4：1：2：1：2：1，其中只有基因型為AaBb、aaBb、Aabb的個體自交后代會出現(xiàn)性狀分離，基因型為AABB、AaBB、AABb、aaBB、AAbb的個體自交后代只表現(xiàn)抗病，aabb的個體自交只表現(xiàn)感病，所以若F2中自交子代都為抗病的個體：自交子代都為感病的個體：自交子代既有抗病又有感病的個體=7: 1: 8，即可驗證（2）①所得結(jié)論。

（3）①科研人員根據(jù)z263、z459、z319和z256這幾個分子標記的起始和終止序列設計引物，分別以品種甲、乙的基因組DNA為模板進行PCR擴增后電泳檢測。由于圖示結(jié)果顯示品種甲、乙的PCR擴增產(chǎn)物沒有差異，故可初步說明R1與Q是1號染色體上不同的基因。

②科研人員將品種甲（純系）與品種丙（純系）雜交，得到F1，F(xiàn)1均表現(xiàn)為抗病。再將F1自交，得到F2。F2出現(xiàn)感病植株，假設R1與Q是相同基因，則F2不會出現(xiàn)感病植株，故該實驗結(jié)果可證明R1與Q是1號染色體上不同的基因。F2出現(xiàn)感病植株的原因可能是F1形成配子的過程中，1號染色體發(fā)生交叉互換，形成不含抗病基因的配子；不含抗病基因的雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，發(fā)育成感病植株。