Question

【题目】玉米是人类重要的粮食作物，起源于墨西哥类蜀黍，但两者在形态上差异很大。玉米只有一根长枝，顶端优势明显，而墨西哥类蜀黍长有很多侧枝，二者的果穗也有很大差异，如下图所示 ：

（1）玉米和墨西哥类蜀黍都有20条染色体，玉米和墨西哥类蜀黍之间不存在生殖隔离，两者的杂种F1在进行减数分裂时，来自玉米的染色体能和___________________进行正常的联会，形成________个四分体。

（2）将玉米和墨西哥类蜀黍进行杂交，F1代果穗的表现型形态介于两者之间（如上图所示），将F1代自交，F2代果穗的形态表现出连续的变异。若有1/1000像玉米，1/1000像墨西哥类蜀黍，在不考虑等位基因的显隐性关系和基因之间的相互作用时，估计与果穗的表现型相关的基因数有_________。

（3）影响植物多侧枝和少侧枝的激素主要是________。进一步的研究发现，墨西哥类蜀黍多侧枝和玉米少侧枝是受一对等位基因控制的，该基因只在芽中表达，在玉米的芽中该基因的表达量远高于墨西哥类蜀黍，但在二者体内表达的蛋白质的氨基酸序列没有差异，推测这对等位基因的不同是在基因的__________区，对该区段使用相同的引物进行PCR扩增，结果如下图：

其中泳道1-8为8个不同的玉米品种，9泳道为墨西哥类蜀黍，-为阴性对照，M为标准对照，可以断定：该基因在玉米体内有一段_________________。该等位基因的杂合子表现为________________（填多侧枝或少侧枝）。

（4）通过对玉米和墨西哥类蜀黍的遗传学分析，推测农民开始种植墨西哥类蜀黍的时间大约在9000年前，种植过程中，由于在墨西哥类蜀黍的种群中发生了_________，进而出现了多种多样的__________，再通过农民的____________性种植，使某些基因的频率发生了改变，最终进化成现代玉米。

Answer 1

【答案】墨西哥类蜀黍的染色体 10 5 生长素 非编码区（调控区） DNA的插入 少侧枝 突变和基因重组（变异） 表现型（性状） 选择

【解析】

1、减数分裂过程中配对的两条同源染色体，形态和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方，叫做同源染色体。同源染色体两两配对的现象叫做联会。联会后的每对同源染色体含有四个染色单体，叫做四分体。

2、生长素作用的两重性表现为，既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。

3、基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异，在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。因此，在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。

（1）玉米和墨西哥类蜀黍都有20条染色体，两者的杂种F1在进行减数分裂形成配子时，来自玉米和墨西哥类蜀黍的染色体之间进行正常的联会，形成10个四分体。

（2）将玉米和墨西哥类蜀黍进行杂交，F2代有1/1000像玉米，1/1000像墨西哥类蜀黍，可推测出与果穗的表现型相关的基因数为5，F1产生的雌雄配子均为25种，故F2代中像玉米的个体为1/25×1/25≈1/1000，像墨西哥类蜀黍的个体为1/25×1/25≈1/1000。

（3）由于生长素具有两重性，若侧枝的生长素浓度低，可促进其生长；若侧枝的生长素浓度高则抑制生长。由题干信息，二者体内表达的蛋白质的氨基酸序列没有差异，说明基因编码区相同，推测这对等位基因的不同是在调控基因表达的非编码区。根据图上8个不同玉米品种和墨西哥类蜀黍对照，玉米品种该区段为5500bp，远大于墨西哥类蜀黍该区段电泳条带，说明该基因在玉米体内有一段DNA的插入。含有插入DNA基因的玉米表现为少侧枝，说明含有插入DNA的基因为显性基因，该等位基因的杂合子表现为少侧枝。

（4）在长期的种植过程中，墨西哥类蜀黍的种群中会发生变异（基因突变、基因重组），进而可能表现出新的性状，优良的性状通过农民的选择性种植被保留下来，不断地积累，使相应基因的频率发生了改变，最终进化成现代玉米。