Question

4．拟南芥的A基因位于1号染色体上，影响减数分裂时染色体交换频率，a基因无此功能；B基因位于5号染色体上，使来自同一个花粉母细胞的4个花粉粒分离，b基因无此功能．用植株甲（AaBB）和植株乙（AAbb）作为亲本进行杂交实验．
在F₂中获得了所需的植株丙（aabb）．
（1）花粉在人工培养条件下，以细胞分裂素和生长素诱导，可以发育成单倍体幼苗，经染色体加倍后，既能得到纯合子，用于杂交育种，可使杂交后代形状稳定并且明显缩短育种年限，为植物育种提供了新的途径．
（2）就上述两对等位基因而言，F₂中有9种基因型的植株．F₂中表现型为花粉粒不分离的植株的概率为$\frac{1}{4}$．
（3）杂交前，乙的1号染色体上整合了荧光蛋白基因C、R．两代后，丙获得C、R基因（如图）．带有C、R基因的花粉粒能分别呈现出蓝色、红色荧光．

①丙获得了C、R基因是由于它的亲代中的父本和母本在减数分裂形成配子时发生了染色体交换．
②丙的花粉母细胞进行减数分裂时，若染色体在C和R基因位点间只发生一次交换，产生的四个2种颜色的花粉粒，排列在一个平面上，形成左右对称型，说明交换的位点在C基因以上．
③本实验选用b基因纯合突变体是因为：利用花粉粒不分离的性状，便于判断染色体在C和R基因位点间交换与否和交换次数，进而计算出交换频率．

Answer 1

分析 在减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间能发生交叉互换．在减数第一次分裂的后期，同源染色体分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合．

解答 解：（1）花粉在人工培养条件下，以细胞分裂素和生长素诱导，可以发育成单倍体幼苗，经染色体加倍后，既能得到纯合子，用于杂交育种，可使杂交后代形状稳定并且明显缩短育种年限，为植物育种提供了新的途径．
（2）由于P代基因型为AaBB和AAbb，因此子一代基因型为AABb、AaBb，由于两对基因独立遗传，因此根据基因的自由组合定律，F₂中有9种基因型的植株．单独考虑B、b基因，F₁基因型为Bb，自交得F2相关基因分离比为BB：Bb：bb（花粉粒不分离）=1：2：1，故花粉粒不分离植株所占比例为$\frac{1}{4}$．
（3）①甲（AaBB）和乙（AC ARbb）杂交得F₁代，其基因型为AACBb、AARBb、ACaBb、ARaBb，丙1号染色体组成为aR aC，故其亲代基因型为ACaBb、ARaBb，可见其父母本都发生了交叉互换．
②丙的花粉母细胞进行减数分裂时，若染色体在C和R基因位点只发生一次交换，并且要求排列在一个平面上，形成左右对称型，则产生的花粉1号染色体基因组成为aR、aC、aC、aR，即分别为蓝色、红色、红色、蓝色，说明交换的位点在C基因以上．
③本实验选用b基因纯合突变体是因为：利用花粉粒不分离的性状，便于判断染色体在C和R基因位点间交换与否和交换次数，进而计算出交换频率．
故答案为：
（1）细胞分裂素和生长素     单倍体幼苗     明显缩短育种年限
（2）9     $\frac{1}{4}$
（3）①父本和母本
②2    交换的位点在C基因以上
③交换与否和交换次数

点评 本题结合图解，考查育种和基因自由组合定律的实质及应用，要求考生识记单倍体育种的原理及过程，掌握基因自由组合定律的实质，能结合图中信息准确答题，属于考纲理解和应用层次的考查，有一定难度．