Question

【题目】玉米（2n=20）是典型的雌雄同株植物，其杂交后代通常均能正常结实。有时，杂交后代会出现不结实的现象，这将影响玉米的育种与生产，科研人员对这种现象进行了研究，请回答问题：

（1）研究者利用两种品系的玉米，G-S和g进行单向授粉实验，如表所示。实验结果说明G-S品系的植株，经过______处理后，可作为雌株，单向地不接受来自______品系的花粉，而出现不结实现象。这种不同品系间单向地不接受某品系花粉的现象称为单向杂交不亲和现象（UCI）。

表1 不同品系间单向授粉实验

不同品系	♀g×♂G-S	♀G-S×♂G-S	♀G-S×♂g	♀g×♂g
结果	有籽	有籽	无籽	有籽

（2）经过研究发现，出现UCI现象的原因与玉米4号染色体上的B基因有关，为了探究该基因在UCI现象中的作用，研究者选取表1中四个杂交体系，提取每种杂交体系中促进花粉管萌发的关键蛋白质，利用抗B基因表达产物的抗体进行荧光标记分析，实验结果如图所示：当g品系为父本时，荧光强度______。综合图可推测B基因的作用是______。

（3）为检测上述推测，研究者将来自G-S品系植株的B基因转入g品系中，获取转基因植物后，进行了如下实验。

实验植株：G-S品系、g品系、转入B基因的g品系、只转入空质粒的g品系。

实验过程：不同品系杂交（至少每个品系植株选取生长态势一致的10株，进行重复多组试验）。

实验过程及其结果如表2所示，请补充表中横线上的内容

表2 不同品系杂交类型

组别	杂交组合	结果
对照组	♀G-S×♂G-S	有籽
	♀g×♂g	有籽
	♀g×♂G-S	有籽
	♀G-S×♂g	无籽
	♀G-S×♂含空质粒的g	无籽
实验组	______	______

（4）将黄粒玉米（g）与白粒玉米（G-S）两者间行种植在大田中，发现黄粒玉米植株果穗上出现白色籽粒，而白色玉米植株果穗上未发现黄色籽粒，请根据B基因的功能，从自交及杂交的角度分析，出现此现象原因是______。

Answer 1

【答案】花粉成熟前去雄（人工去雄、去雄） g 弱 （在不同品系杂交时）B基因表达产物促进花粉（在雌株花柱中）萌发出花粉管（的作用不同） ♀G-S×♂转入B基因g植物 有籽 由于G-S（白色籽粒）品系单向地不接受g（黄色籽粒）品系的花粉，而导致G-S白色籽粒果穗上无黄色籽粒，而各品系自交均可结实

【解析】

由表格1信息可知：g品系提供卵子、G-S品系提供精子，可以进行精卵结合产籽；G-S产生的精子和G-S产生的卵子可以结合产籽；G-S产生卵子和g品系产生的精子不能结合产籽；g产生的卵子和g产生的精子可以结合产籽。根据抗B基因表达产物的抗体进行免疫荧光印迹分析，荧光强度♀g×♂G-S组＞G-S自交组＞g自交组＞♀G-S×♂g组，当g品系为父本时，荧光强度均较低，说明B基因的表达产物在以g为父本的组中表达较低，故B基因可能有促进花粉萌发的作用。

（1）由于玉米是雌雄同株植物，因此进行杂交实验，要在花粉成熟之前进行去雄处理，处理后可作为雌株，单向地不接受来自g品系的花粉，而出现不结实现象。

（2）由柱形图可知，g做父本时，荧光强度较弱，说明g做父本时产生的促进花粉管萌发的关键蛋白少，可以推测，B基因表达产物能促进花粉萌发出花粉管。

（3）由题意知，该实验的目的是验证（2）推测的B基因的作用，故实验组应该是♀G-S×♂转入B基因g植物，如果后代有籽，则推测正确。

（4）B基因的表达产物在以g为父本的组中表达较低，将黄粒玉米（g）与白粒玉米（G-S）两者间行种植在大田中，发现黄粒玉米植株果穗上出现白色籽粒，而白色玉米植株果穗上未发现黄色籽粒，可能原因是G-S（白色籽粒）品系单向地不接受g（黄色籽粒）品系的花粉，而导致G-S白色籽粒果穗上无黄色籽粒，而各品系自交均可结实。