Question

9．科学家发现多数抗旱型农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞和茎部细胞中却很难找到．
（1）该代谢产物能够使根部细胞吸水能力增大（填“增大”或“减小”）．
（2）现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r（旱敏基因）．R、r的部分核苷酸序列如下：r：ATAAGCATGACATTA； R：ATAAGCAAGACATTA．抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是碱基对替换．研究得知与抗旱有关的代谢产物主要是糖类，该抗旱基因控制抗旱性状是通控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程实现的．
（3）已知抗旱型（R）和多颗粒（D）属于显性性状，且控制这两种性状的基因位于两对同源染色体上．纯合的旱敏型多颗粒植株与纯合的抗旱型少颗粒植株杂交，F₁自交：
①F₂抗旱型多颗粒植株中双杂合子所占比例是$\frac{4}{9}$．
②若拔掉F2中所有的旱敏型植株后，剩余植株自交．从理论上讲F₃中旱敏型植株所占比例是$\frac{1}{6}$．
③某人用一植株和一早敏型多颗粒的植株作亲本进行杂交，发现后代出现4种表现型，性状的统计结果显示抗早：旱敏=1：1，多颗粒：少颗粒=3：1．若只让F₁中抗旱型多颗粒植株随机交配，F₂的性状分离比是24：8：3：1．
（4）请设计一个快速育种方案，利用抗旱型少颗粒（Rrdd）和旱敏型多颗粒（rrDd）两植物品种作亲本，通过一次杂交，使后代个体全部都是抗旱型多颗粒杂交种（RrDd），用文字简要说明．先用基因型为Rrdd和rrDd的植株通过单倍体育种得到基因型为RRdd和rrDD的植株，然后让它们杂交得到抗早型多颗粒杂交种．

Answer 1

分析 1、由题意知，该抗旱农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液的渗透压增强抗旱性，因此是该代谢产物能够使细胞液的渗透压升高；
2、细胞分化是细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，细胞分化的实质是基因的选择表达，其遗传物质不发生改变；
3、分析R和r的碱基序列可知，R和r有一个碱基发生变化，因此R突变成r是碱基对发生替换；由题意可知，该抗旱基因是通过影响糖类代谢影响抗旱性能的，因此是该抗旱基因是通过控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程进而控制抗旱这一性状的；
4、由题意知，抗旱型（R）和多颗粒（D）属于显性性状，且控制这两种性状的基因位于两对同源染色体上，这两对等位基因在遗传时遵循基因的自由组合定律，根据亲本的表现型写出亲本的基因型，根据基因自由组合定律解答；
5、由题意知，该实验的目的是用抗旱型少颗粒和旱敏型多颗粒通过一次杂交，培育抗旱型多颗粒杂交种，因此可以采用先用基因型为Rrdd和rrDd的植株通过单倍体育种得到基因型为RRdd和rrDD的植株，然后让它们杂交得到抗旱型多颗粒杂交种．

解答 解：（1）由题意知，该代谢产物能调节渗透压，使植物具有抗旱性，说明植物在土壤溶液浓度较高的情况下正常吸水，因此该代谢产物能够使细胞液的渗透压增大．
（2）抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是碱基对替换，与抗旱有关的代谢产物主要是糖类，因此该抗旱基因控制抗旱性状是通过基因控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程进而间接控制生物的性状．
（3）①由题意知，抗旱性和多颗粒属显性，各由一对等位基因控制，且分别位于两对同源染色体上，说明两对等位基因在遗传过程中遵循基因自由组合定律：由题干信息知，亲本基因型为rrDD、RRdd，F₁的基因型为RrDd．①F₁自交，F₂抗旱型多颗粒植株中双杂合子（RrDd）所占比例为$\frac{4}{9}$．
②拔掉F₂中所有的旱敏型植株后，剩余的植株中RR占$\frac{1}{3}$，Rr占$\frac{2}{3}$，自交所得F₃中旱敏型植株（rr）所占比例为$\frac{2}{3}×\frac{1}{4}=\frac{1}{6}$．③由题意知，该植株与旱敏型多颗粒植株的基因型分别为RrDd、rrDd，F₁中抗旱型多颗粒植株的基因型为$\frac{1}{3}$RrDD、$\frac{2}{3}$RrDd，它们相互受粉，用分解组合法解答是：Rr×Rr→3R_：1rr，基因型为DD和Dd的个体自由交配，产生的雌雄配子的基因型及比例分别是D：d=2：1，因此，自由交配后DD：Dd：dd=（$\frac{2}{3}$）²：2×$\frac{1}{3}×\frac{2}{3}$：（$\frac{1}{3}$）²=4：4：1，因此D_：dd=8：1，对于两对性状来说，后代表现型的比例是（3R_：1rr）（8D_：1dd）=24R_D_：8rrD_：3R_dd：1rrdd，故F₂的性状分离比是抗旱型多颗粒：旱敏感型多颗粒：抗旱型少颗粒：旱敏感型少颗粒=24：8：3：1．
（4）利用抗旱型少颗粒（Rrdd）和旱敏型多颗粒（rrDd）两植物品种作亲本，通过一次杂交，使后代个体全部都是抗旱型多颗粒杂交种（RrDd），可以先用基因型为Rrdd和rrDd的植株通过单倍体育种得到基因型为RRdd和rrDD的植株，然后让它们杂交得到抗早型多颗粒杂交种．
故答案为：
（1）增大
（2）碱基对替换；控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程
（3）$\frac{4}{9}$     $\frac{1}{6}$   24：8：3：1
（4）先用基因型为Rrdd和rrDd的植株通过单倍体育种得到基因型为RRdd和rrDD的植株，然后让它们杂交得到抗早型多颗粒杂交种（RrDd）

点评 对基因分离定律和自由组合定律的理解应用，把握知识点间的内在联系是解题的关键．