Question

【題目】玉米（2N=20）是重要的糧食作物之一。請分析回答下列有關遺傳學問題：

（1）玉米花序的正常和異常是由一對等位基因控制的相對性狀。某顯性植株X自交，現為約1/2的正常花序和1/2的異常花序；取F1正常花序植株的花粉進行離體培養，獲得的幼苗用秋水仙素處理后都是異常花序植株。由此推測_____________是顯性性狀，植株X自交的子代性狀分離比為1：1的原因是__________。

（2）某玉米品種2號染色體上的基因對S、s和M、m各控制一對相對性狀，基因S在編碼蛋白質時，控制最前端幾個氨基酸的DNA序列如下圖所示。已知起始密碼子為AUG或GUG。

①基因S發生轉錄時，作為模板鏈的是上圖中的____________鏈。若基因S的b鏈中箭頭所指堿基對

G/C缺失，則該處對應的密碼子將改變為________________________。

②某基因型為SsMm的植株自花傳粉，后代出現了4種表現型，其原因是減數分裂時發生了___________。

（3）玉米的高桿（H）對矮桿（h）為顯性，抗病（R）對易感病（re）為顯性，兩對基因分別位于兩對同源染色體上。下圖表示利用品種甲（HHRR）和乙（hhrr）通過三種育種方法（Ⅰ—Ⅲ）培育優良品種高桿抗病（hhRR）的過程。

①圖2所示的三種方法（Ⅰ—Ⅲ）中，最難獲得優良品種（hhRR）的是方法Ⅲ，其原因是___________。

②用方法Ⅱ培育優良品種時，先將基因型為HhRr的植株自交獲得子代（F2），F2代植株中自交會發生性狀分離的基因型共有___________種，這些植株在全部F2代中的比例為___________。若將F2的全部高稈抗病植株去除雄蕊，用F2矮桿抗病植株的花粉隨機授粉，則雜交所得子代中的純合矮稈抗病植株占_________。

Answer 1

【答案】花序正常 含有正常花序（顯性）基因的花粉不育, 含有異常花序（或隱性）基因的花粉可育 b GUU 同源染色體的非姐妹染色單體之間的交叉互換 基因突變頻率很低而且是不定向的 5 3/4 4/27

【解析】

試題分析：根據題意和圖示分析可知，基因S中，因為起始密碼子為AUG或GUG，故其對應的模板鏈堿基為TAC或CAC，因為b鏈中有TAC序列，故為模板鏈。在育種方法圖中,Ⅰ為單倍體育種，利用該方法工培育優良品種時，獲得hR植株常用的方法為花藥離體培養；Ⅱ為雜交育種；Ⅲ為誘變育種，這種方法最難獲得優良品種（hhRR），因基因突變頻率很低而且是不定向的。

（1）根據題意 “顯性植株X自交，出現正常花序和異常花序”，說明X是雜合子；再“取F1正常花序植株的花粉進行離體培養，獲得都是異常花序植株”，說明F1同時含有控制正常花序和異常花序的基因的雜合子，且極可能是F1產生的花粉中，只有含異常花序基因的花粉發育，含正常花序基因的花粉致死，由此推測得出正常花序為顯性性狀。結合前面的分析可知，植株X自交的子代性狀分離比為1:1的原因是含有正常花序 (顯性)基因的花粉不育，而含有異常花序(或隱性)基因的花粉可育。

（2）①根據前面的分析可知，b鏈為模板鏈。若基因S的b鏈中發生圖中箭頭處的缺失，使之后的全部堿基對前移，則該處原本的密碼子GUC改變為GUU。

②結合題意：基因型為SsMm的植株自交過程中，后代出現4種表現型，減數分裂過程中發生了基因重組，由于兩對等位基因均位于2號染色體上，不可能發生非同源染色體上的非等位基因自由組合，由此推斷發生基因重組的原因是減數第一次分裂前期同源染色體的非姐妹染色單體之間發生了交叉互換。

（3）由圖2可知，方法Ⅰ為單倍體育種，方法Ⅱ為雜交育種，方法Ⅲ為誘變育種。

①圖2中最難獲得目標品種的是方法Ⅲ（誘變育種），其育種原理是基因突變。因為基因突變具有不定向性和低頻性，所以需要處理大量的實驗材料以獲得優良品種，工作量大，成功率低。

②自交會發生性狀分離的植株為雜合子，基因型為HhRr的植株自交得到的F2中基因型及其比例為H_R_:hhR_:H_rr:hhrr=9:3:3:1，其中有5種雜合的基因型，即HhRr、HHRr、HhRR、Hhrr、hhRr，所以雜合植株在全部F2代中的比例為4/16+2/16+2/16+2/16+2/16=3/4。F2代中的高桿抗病植株的基因型及比例為HHRR:HhRR:HHRr:HhRr=1:2:2:4，產生hR類型配子的概率為2/9×1/2+4/9×1/4=2/9；矮稈抗病植株的基因型及比例為hhRR:hhRr=1:2，產生hR類型配子的概率為1/3+2/3×1/2=2/3。在隨機授粉的情況下，雜交所得子代中的純合矮桿抗病植株占2/9×2/3=4/27。