Question

【題目】玉米具有易種植、遺傳背景清晰等特點(diǎn)，是遺傳學(xué)家常用的實(shí)驗(yàn)材料。

（1）研究者利用一種紫色籽粒玉米品系與無色籽粒玉米品系進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果如圖1所示。據(jù)此推測，籽粒顏色的遺傳由__________對(duì)基因控制，符合__________定律。

（2）為研究花斑性狀出現(xiàn)的原因，研究者進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)。

①利用F2代花斑籽粒玉米進(jìn)行測交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)后代中超過10%的玉米籽粒顏色為紫色，該現(xiàn)象__________（填“可能”或“不可能”）是由于發(fā)生了基因突變，原因是__________。

②針對(duì)花斑性狀的這種“不穩(wěn)定性”，有學(xué)者提出決定玉米籽粒顏色的基因（A/a）中存在一種移動(dòng)因子，可以插入到基因中，也可以從基因中切離，該因子的移動(dòng)受到另一對(duì)等位基因（B/b）控制。因此花斑性狀產(chǎn)生的原因是玉米發(fā)育過程中進(jìn)行__________分裂時(shí)，B基因的存在使得a基因中的移動(dòng)因子隨機(jī)切離，恢復(fù)為A基因，這一事件在發(fā)育過程越早的時(shí)期，紫斑越__________。類似地，測交實(shí)驗(yàn)后代中出現(xiàn)紫色性狀的原因是__________。

③研究者發(fā)現(xiàn)上述測交實(shí)驗(yàn)中恢復(fù)為紫色籽粒的玉米中，又出現(xiàn)了一些籽粒無色、凹陷、非蠟質(zhì)的新表型（圖2a）。經(jīng)研究，決定籽粒顏色、性狀、蠟質(zhì)的基因均位于9號(hào)染色體上（圖2b）。

由此，研究者提出切離的移動(dòng)因子可能會(huì)插入其他位置，并從其他位置切離導(dǎo)致染色體斷裂。根據(jù)該推測，請(qǐng)?jiān)趫D2b中畫出移動(dòng)因子插入、切離的位置_____。

（3）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的移動(dòng)因子可以導(dǎo)致頻繁的_____（變異類型），從而為育種提供豐富的材料。請(qǐng)根據(jù)本題信息，提出基于移動(dòng)因子的育種基本思路_________。

Answer 1

【答案】2 自由組合 不可能 基因突變具有低頻性 有絲 大 花斑玉米產(chǎn)生的aB配子中，B基因的存在使a基因恢復(fù)為A，獲得該配子的子代玉米表現(xiàn)為紫色籽粒 基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異 選擇具有移動(dòng)因子和B基因的品種進(jìn)行雜交，選取后代出現(xiàn)符合需要的突變性狀且bb純合的植株留種

【解析】

基因分離定律和自由組合定律的實(shí)質(zhì)：進(jìn)行有性生殖的生物在進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程中，位于同源染色體上的等位基因隨同源染色體分離而分離，分別進(jìn)入不同的配子中，隨配子獨(dú)立遺傳給后代，同時(shí)位于非同源染色體上的非等位基因進(jìn)行自由組合。

紫色籽粒玉米品系與無色籽粒玉米品系進(jìn)行雜交，F1全為紫色玉米，F1自交得到F2，F2中性狀分離比為12:3:1，屬于9:3:3:1的變形，說明玉米籽粒是由兩對(duì)等位基因控制，且遵循基因的自由組合定律。

（1）通過分析可知，玉米籽粒顏色性狀受2對(duì)基因控制，符合自由組合定律。

（2）①基因突變具有低頻性，而題中變異率高達(dá)10%，故不可能是基因突變。

②籽粒顏色是由體細(xì)胞中基因表達(dá)的結(jié)果，體細(xì)胞是由受精卵有絲分裂而成。切離事件發(fā)生時(shí)間越早，更原始的體細(xì)胞表達(dá)出A基因決定的紫色性狀，紫色斑越大。測交時(shí)，花斑玉米（aaB_）產(chǎn)生的aB配子中，B基因的存在使a基因恢復(fù)為A，獲得該配子的子代玉米表現(xiàn)為紫色籽粒。

③測交后代中，恢復(fù)為紫色籽粒的玉米基因型為A_Bb，其中B基因能夠讓已存在的移動(dòng)因子讓A、S、W基因由于染色體斷裂而消失，那么移動(dòng)因子插入并切離的位置需要在著絲點(diǎn)和A+S+W基因之間，讓三個(gè)基因一起斷裂消失，具體如圖。

（3）由上述題目分析可見，移動(dòng)因子能夠破壞基因和染色體的結(jié)構(gòu)，引起基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異。在育種時(shí)，為了保持突變體（由于移動(dòng)因子插入野生型基因產(chǎn)生）的性狀，選擇具有移動(dòng)因子和B基因的品種進(jìn)行雜交，選取后代出現(xiàn)符合需要的突變性狀且bb純合的植株留種。