Question

【题目】我国从东北到西北基本上都有大麦的分布，尤其是在陕西、山西、甘肃、宁夏等地更是大麦的主产区。大麦是自花传粉，闭花授粉的二倍体（2n=14）。因杂交去雄工作很不方便，科学家培育出一种如图所示的6号染色体三体新品系，该三体植株在减数第一次分裂后期，染色体I和II分离，染色体III因结构特殊随机分配。含III号染色体的花粉无授粉能力，雄性可育（M）对雄性不育（m）为显性（雄性不育指植株不能产生花粉），椭圆粒种子（R）对长粒种子（r）为显性。请回答下列问题：

（1）控制大麦雄性是否可育和种子形状的两对等位基因_________（填“遵循”、“不遵循”）基因的自由组合定律。

（2）欲测定正常的大麦基因组的序列，需要对__________条染色体的DNA进行测序。

（3）该三体新品系自交产生的F1的表现型及比例为_________。其中形状为_______种子种植后方便用来杂交育种。

（4）在稳定遗传的大麦群体中由于隐性突变出现一株高产植株（研究发现高产与低产是由一对等位基因B、b控制）。为判断该突变是否发生在6号染色体上（不考虑基因R、r和染色体的交叉互换），请通过杂交育种的方法来判断（所选择的亲本需写明其基因型和表现型）。

①实验基本思路：__________________________。

②预期结果与结论：__________________________。

Answer 1

【答案】不遵循 7 雄性可育椭圆形∶雄性不育长粒=1∶1 长粒 低产雄性不育植株（mmBB）与高产可育植株（MMbb）杂交得到F1，F1自交得到F2，种植F2各植株，最后单株收获F2的种子并统计其数量比 若F2低产量植株∶高产植株=2∶1，则高产突变发生在6号染色体上；

若F2低产量植株∶高产植株=3∶1，则高产突变发生在其他染色体上。

【解析】

遵循自由组合定律的两对基因应位于两对同源染色体上，图示中两对基因连锁，故不遵循基因的自由组合定律。由于雄性不育植株不能产生花粉，故可用mm基因型的个体做母本进行杂交实验，可免去了对母本去雄的操作。

（1）由图示可知，控制大麦雄性是否可育（M、m）和种子形状（R、r）的两对等位基因均位于6号染色体上，表现为连锁，故两对等位基因不遵循自由组合定律。

（2）大麦是自花传粉，闭花授粉的二倍体农作物，没有性染色体，染色体数为2n=14，故测定大麦基因组的序列，需要对7条染色体的DNA进行测序。

（3）该三体植株在减数第一次分裂后期：染色体Ⅰ和Ⅱ分离，染色体Ⅲ因结构特殊随机分配。可知该个体产生的花粉为MmRr、mr，由于含Ⅲ号染色体的花粉无授粉能力，故能参与受精的花粉为mr，该个体产生的雌配子为MmRr∶mr=1∶1，且都能参与受精，故该三体新品系自交产生的F1的基因型为MmmRrr∶mmrr=1∶1，由于雄性可育（M）对雄性不育（m）为显性（雄性不育指植株不能产生花粉），椭圆粒种子（R）对长粒种子（r）为显性，故F1表现型及比例为雄性可育椭圆形∶雄性不育长粒=1∶1。其中形状为长粒的种子由于雄性不育，故种植后杂交时无需去雄，即方便用来杂交育种。

（4）设控制高产的基因为b，则突变体高产的基因型为bb，则题（3）中方便用来杂交育种的植株基因型为mmBB，其与高产植株（MMbb）杂交得到F1（MmBb），F1自交得到F2，单独种植F2各植株，最后统计F2的产量（不考虑交叉互换）。若高产突变发生在6号染色体上，则F1（MmBb）产生的雌雄配子均为Mb：mB=1∶1，F2的基因型为1MMbb∶2MmBb∶1mmBB，由于mm表现雄性不育，故mmBB不能产生后代，F2植株MMbb、MmBb分别表现为高产、普通产量，比例为1∶2，所以若F2普通产量植株：高产植株=2：1，则高产突变发生在6号染色体上；若高产突变发生在其他染色体上，则后代配子比例不受雄性不育的影响，F1（Bb）产生的雌雄配子均为b∶B=1∶1，F2的基因型为1b∶2Bb∶1BB，F2植株表现为高产、普通产量，比例为1∶3，所以若F2普通产量植株：高产植株=3：1，则高产突变发生在其它染色体上。