[题目]玉米是我国的主要农作物之一.它是雌雄同株植物.顶端开雄花.叶腋开雌花.即能同株传粉.又能异株传粉.在玉米繁种过程中发现一个玉米穗发芽突变体.即在收获前籽粒在母体植株果穗上发芽的现象.穗发芽严重影响玉米的产量.品质.给作物生产带来严重的经济损失.为探究此突变体的遗传机理.科研人员进行了实验.(1)玉米是杂交实验常用材料.在杂� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】玉米是我国的主要农作物之一，它是雌雄同株植物，顶端开雄花，叶腋开雌花，即能同株传粉，又能异株传粉。在玉米繁种过程中发现一个玉米穗发芽突变体，即在收获前籽粒在母体植株果穗上发芽的现象。穗发芽严重影响玉米的产量、品质，给作物生产带来严重的经济损失。为探究此突变体的遗传机理，科研人员进行了实验。

（1）玉米是杂交实验常用材料，在杂交实验中与豌豆相比的优点是__________________（杂交、自交、测交）相对简便易行。如图1所示，与一般突变体不同，穗发芽是籽粒时期表现出的性状，在果穗收获时，萌发的胚芽已干枯致死。因此将同一果穗（命名为vp-like4植株）上的正常籽粒再种植、自交，观察vp-like4穗发芽的遗传稳定性和分离比例，结果如图2所示。此结果表明vp-like4突变体的穗发芽性状由______________________控制。

A:vp-like4 杂合突变体授粉后30 d 果穗上正常籽粒和穗发芽籽粒;

B:vp-like4 杂合突变体授粉后60 d 果穗上正常籽粒和穗发芽籽粒;

C:成熟的正常籽粒(WT)和穗发芽籽粒(vp)。标尺=1 cm。

（2）已报道的玉米穗发芽突变体主要通过阻断脱落酸（ABA）的生物合成或降低对脱落酸的感应度而使籽粒在母体果穗上提前萌发。对vp-like4突变体果穗涂抹____________，发现能抑制种子萌发,则排除vp-like4突变体对ABA 的响应不足的可能性。

（3）科研人员采用BSR-Seq 技术进行基因定位分析，将vp4基因定位在玉米第5 染色体173.8~175.6 Mb 区间内。通过基因测序发现，在此定位区间内存在一个已报道的与玉米穗发芽相关的Vp15 基因。

（4）已报道的两种Vp15隐性突变体vp15-umu1 和vp15-DR1126 不能正常合成ABA，从而表现穗发芽。由于正常籽粒基因型无法确定，本研究利用混粉的方法进行初步的等位性检测。混粉杂交步骤如下：

①分别从vp-like4、vp15-umu1、vp15-DR1126 的杂合体后代中随机挑选正常籽粒种植，种植vp-like4 3 行，vp15-umu1和 vp15-DR1126 各2 行，每行25 株

②开花授粉时,任选vp-like4 中一行进行单株自交，同时收集这一行单株的花粉进行混粉，分别授粉杂交vp15-umu1和 vp15-DR1126 的其中一行每一个单株。

③同理,vp15-umu1 和 vp15-DR1126 的另外一行每个单株自交，同时分别收集各行的花粉，混粉分别杂交vp-like4 的另外2行中每个单株。授粉后30 d，剥开苞叶检测穗发芽情况。

检查自交后检测穗发芽的情况以确保混粉的花粉中有____________________________。

混粉杂交的4行植株中均存在有穗发芽的果穗，这一结果初步说明vp-like4 基因是vp15 的等位基因。

（5）已知vp-like4 基因序列后，可进行植株基因序列验证和准确的杂合体等位杂交,杂交组合如下图，预期实验结果是__________________________________________________________。

注：vp-like4/+表示一个基因为突变基因，另一个基因为野生型的个体

（6）分别取vp-like4、vp15-umu1、vp15-DR1126 杂合突变体果穗上的正常籽粒和穗发芽籽粒，利用实时定量荧光PCR检测Vp15 基因的表达量(如图5)，根据实验结果推测vp-like4是vp15的一个新的等位基因，依据是____________________________________________。

【答案】杂交、测交一对隐性基因（单个隐性核基因）外源脱落酸突变体花粉正常籽粒与穗发芽籽粒符合3∶1 分离比无论是在vp-like4还是在vp15-umu1 和vp15-DR1126 中，穗发芽籽粒Vp15 基因的表达量都显著低于正常籽粒

【解析】

1、正常籽粒（vp-like4）植株自交，子代正常籽粒与穗发芽籽粒约为3︰1，则穗发芽籽粒为隐性性状，正常籽粒为显性性状，vp-like4基因为隐性基因。

2、若vp-like4基因与Vp15基因是等位基因，则vp-like4基因分别与vp15-umu1基因、vp15-DR1126基因组合植株均为穗发芽籽粒。

（1）玉米是雌雄同株，顶端开雄花，叶腋开雌花的植物，而豌豆是自花传粉，闭花受粉的植物。与豌豆相比，进行测交和杂交时，玉米不需要进行去雄这一步操作，更加简便易行。由2可知，正常籽粒（vp-like4）植株自交，子代正常籽粒与穗发芽籽粒约为3︰1，说明vp-like4突变体的穗发芽性状由一对隐性基因控制的。

（2）由题意可知，玉米穗发芽突变体籽粒在母体果穗上提前萌发的原因可能为：①通过阻断脱落酸（ABA）的生物合成；②通过降低对脱落酸的感应度。可对vp-like4突变体果穗涂抹外源脱落酸，若发现能抑制种子萌发，则排除vp-like4突变体对ABA的响应不足的可能性。

（4）vp-like4、vp15-umu1、vp15-DR1126的杂合体后代有正常籽粒和穗发芽籽粒。正常籽粒有些是纯合子，有些为杂合子，无法确定其基因型。由于正常籽粒的基因型无法确定，可利用混粉杂交的方法进行初步检测vp-like4基因与vp15基因的等位性。为了确保正常籽粒产生的花粉中有突变体花粉，可采用自交，检查自交后检测穗发芽的情况。

（5）由图4可知，亲本产生配子的基因及比例均为野生型基因︰突变基因=1︰1。亲本杂交，其后代的基因组合和比例为：野生型基因与野生型基因组合︰野生型基因与突变基因组合︰突变基因与突变基因组合=1︰2︰1，只有突变基因与突变基因组合为穗发芽籽粒，因此正常籽粒与穗发芽籽粒之比为3︰1。

（6）由图5可知，在vp-like4、vp15-umu1和vp15-DR1126三个突变体中，穗发芽籽粒中Vp15基因的表达量都显著低于正常籽粒的。由此可推测vp-like4是vp15的一个新的等位基因。

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