Question

16．杂种优势泛指杂种品种即F₁（杂合子）表现出的某些性状或综合性状优于其亲本品种（纯合子）的现象．玉米是单性花、雌雄同株的作物．现阶段，我国大面积推广种植的优质、高产玉米品种均为杂合子．请回答：
（1）在农业生产时，玉米杂交种（F₁）的杂种优势明显，但是F₂会出现杂种优势衰退现象．原因是F₁产生配子时发生了等位基因分离，受精后使F₂出现一定比例纯合子．
（2）若玉米的大粒杂种优势性状由一对等位基因（A₁A₂）控制．现将若干大粒玉米杂交种平分为甲、乙两组，相同条件下隔离种植．甲组自然状态授粉，乙组在人工控制下进行严格自交授粉．若所有的种子均正常发育，繁殖两代后的甲组和乙组杂种优势衰退率（小粒所占比例）分别为$\frac{1}{2}$、$\frac{3}{4}$，该实验的目的是探究授粉方式对杂种优势衰退率的影响．
（3）若玉米的大穗杂种优势性状由两对等位基因（B₁B₂C₁C₂）共同控制．两对等位基因都纯合时表现为衰退的小穗性状．若大穗杂交种（B₁B₂C₁C₂）自交一代后出现衰退的小穗性状的概率为$\frac{1}{2}$．则说明这两对等位基因位于一对同源染色体上，且不发生（填“发生”或“不发生”）交叉互换．
（4）如果玉米的某杂种优势性状由n对等位基因控制，且每对等位基因都独立遗传．若某杂种优势品种n对基因都杂合，其后代n对基因都纯合时才表现衰退．该优势品种（F₁）自然状态下受粉，第二年种植时（F₂）表现衰退的概率为（$\frac{1}{2}$）ⁿ，由此推断F₂杂种优势衰退率与杂合等位基因对数的关系是杂种优势性状F₁基因型中杂合等位基因对数越多，F₂的衰退率就越低．

Answer 1

分析 1、豌豆作为遗传实验材料的原因有：自花传粉、闭花受粉植物，自然状态都是纯种；有易于区分的相对性状．而玉米是两性花，因此自然状态进行的随机交配．
2、分析题意可知，杂种优势泛指杂种品种即F₁（杂合子）表现出的某些性状或综合性状优越于其亲本品种（纯系）的现象，也就是只有杂合子才会表现出杂种优势，显性纯合或隐性纯合均表现为衰退

解答 解：（1）在农业生产时，玉米杂交种（F₁）的杂种优势明显，但是F₂会出现杂种优势衰退现象．这可能是F₁产生配子时发生了基因分离，使F₂出现一定比例隐性纯合子所致
（2）根据题意可知，只有杂合子才能表现杂种优势．甲组实验中自然状态授粉，进行的是随机交配，因此不管种植多少年，三种基因型的比例均为$\frac{1}{4}$A₁A₁、$\frac{1}{2}$A₁A₂、$\frac{1}{4}$A₂A₂，只有A₁A₂表现为杂种优势，因此衰退率为$\frac{1}{2}$；乙组人工控制自交授粉，第3年种植时就是自交产生的子二代后代分别为$\frac{3}{8}$A₁A₁、$\frac{1}{4}$A₁A₂、$\frac{3}{8}$A₂A₂，则乙组杂种优势衰退率为$\frac{3}{4}$．该实验的目的是探究授粉方式对杂种优势衰退率的影响．
（4）分析题意可知，如果两对基因位于两对同源染色体上，则会遵循基因的自由组合定律，在子一代中就会出现$\frac{1}{4}$的衰退率；而大穗杂交种（B₁B₂C₁C₂）自交，F₂出现衰退的小穗性状的概率为$\frac{1}{2}$，则说明这两对等位基因位于一对同源染色体上，且不发生交叉互换．
（5）如果玉米的某杂种优势性状由n对等位基因控制，且每对等位基因都独立遗传．若某杂种优势品种n对基因都杂合，其后代n对基因都纯合时才表现衰退，该品种自然状态授粉留种，如先考虑一对等位基因，A1A2自交后代有$\frac{1}{4}$A₁A₁、$\frac{1}{2}$A₁A₂、$\frac{1}{4}$A₂A₂，即衰退率为$\frac{1}{2}$，要所有等位基因均纯合，因此第二年种植时（F₂）表现衰退的概率为$\frac{1}{{2}^{n}}$，由此推断F₂杂种优势衰退速率与杂合等位基因对数的关系是杂种优势性状F₁基因型的杂合等位基因对数越多，F₂中衰退率越低．
故答案为：
（1）分离
（2）$\frac{1}{2}$　    $\frac{3}{4}$　     探究授粉方式对杂种优势衰退率的影响
（3）一对同源染色体上          不发生
（4）（$\frac{1}{2}$）ⁿ　   杂种优势性状F₁基因型中杂合等位基因对数越多，F₂的衰退率就越低

点评 本题考查了生物变异在育种方面的应用以及分离定律和自由组合定律的应用，意在考查考生的分析能力以及运用遗传定律进行有关概率计算的能力，难度适中．