Question

3．某自花且闭花授粉植物，抗病性和茎的高度是独立遗传的性状．抗病和感病由基因R和r控制，抗病为显性；茎的高度由两对独立遗传的基因（D、d，E、e）控制，同时含有D和E表现为矮茎，只含有D或E表现为中茎，其他表现为高茎．现有感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，欲培育纯合的抗病矮茎品种．请回答：
（1）自然状态下该植物一般都是纯合子．
（2）若采用诱变育种，在γ射线处理时，需要处理大量种子，其原因是基因突变具有低频性、不定向性和多害少利性这三个特点．
（3）若采用杂交育种，可通过将上述两个亲本杂交，在F₂等分离世代中选择抗病矮茎个体，再经连续自交等纯合化手段，最后得到稳定遗传的抗病矮茎品种．据此推测，一般情况下，控制性状的基因数越多，其育种过程所需的时间越长．若只考虑茎的高度，亲本杂交所得的F₁在自然状态下繁殖，则理论上，F₂的表现型及比例为矮茎：中茎：高茎=9：6：1．
（4）若采用单倍体育种，首先可通过将上述两个亲本杂交获得F₁，再取其花粉进行花药离体培养得到单倍体幼苗，最后使用秋水仙素对其进行处理使其染色体数目加倍，获得所需品种．该育种全过程涉及的原理有染色体变异、、细胞的全能性、基因重组，写出所选育品种的基因型及比例RRDDEE和$\frac{1}{8}$．

Answer 1

分析 根据题意分析可知：抗病性和茎的高度是独立遗传的性状，遵循基因的自由组合定律．利用感病矮茎和抗病高茎两品种的纯合种子，培育纯合的抗病矮茎品种的方法有：诱变育种、杂交育种和单倍体育种．
诱变育种能大幅度改变育种进程，但是基因突变是不定向的，成功率低；杂交育种虽然时间比较长，但是方法比较简单；单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限，只是技术比较复杂，应用到花药离体培养和秋水仙素处理等手段．

解答 解：（1）由于该植物是自花且闭花授粉植物，所以在自然状态下一般都是纯合子．
（2）诱变育种的原理是基因突变，由于基因突变具有不定向性、低频性和少利多害性等特点，所以需要处理大量种子．
（3）如果采用杂交育种的方式，将上述两个亲本杂交，得F₁，F₁自交所得F₂中选出抗病矮茎个体（D_E_R_），再通过连续自交及逐代淘汰的手段，最终获得能稳定遗传的抗病矮茎品种（DDEERR）．一般情况下，控制性状的基因数量越多，需进行多次的自交和筛选操作才能得到所需的纯合品种．若只考虑茎的高度，F₁（DdEe）在自然状态下繁殖即自交后，F₂中表现型及比例为9矮茎（9D_E_）：6中茎（3D_ee、3ddE_）、1高茎（1ddee）．
（4）单倍体育种过程包括亲本杂交、花药离体培养、人工诱导染色体数目加倍等过程，首先通过将上述两个亲本杂交获得F₁，再取其花粉进行花药离体培养得到单倍体幼苗，最后使用秋水仙素对其进行处理使其染色体数目加倍，获得所需品种．其中亲本杂交时涉及的原理是基因重组；花药离体培养过程中涉及的原理是细胞的全能性；人工诱导染色体数目加倍过程涉及的原理是染色体变异．所选育品种的基因型为RRDDEE，由于F₁产生8种比例相等的花粉，所以其所占的比例为$\frac{1}{8}$．
故答案为：
（1）纯
（2）低频性  不定向性
（3）选择　连续自交　时间越长　　矮茎：中茎：高茎=9：6：1
（4）花药离体培养   秋水仙素  染色体变异、细胞的全能性　基因重组　RRDDEE和$\frac{1}{8}$

点评 本题考查了生物学育种中的杂交育种、诱变育种、单倍体育种等相关知识，意在考查考生识记和理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成一定知识网络的能力，难度适中．