Question

5．玉米（2N=20）的抗锈病（A）对不抗锈病（a）为显性，基因位于l0号染色体上；玉米籽粒的三对相对性状非糯性（B）对糯性（b）为显性、饱满种子（D）对凹陷种子（d）为显性、糊粉层有色（E）对糊粉层无色（e）为显性，基因都位于9号染色体上（如图1所示）．请回答：

（1）玉米的次级精母细胞中染色体数目是10或20，测定玉米的基因组序列需测定10条染色体．
（2）取图1所示基因型玉米进行测交，假如9号染色体不发生交叉互换，则子代抗病糯性凹陷无色个体占$\frac{1}{4}$；若取测交后代中抗病非糯性饱满有色植株自交，后代杂合子所占比例为$\frac{3}{4}$．而实际实验中发现，几乎所有植株的自交后代表现型均远多于4种，出现了其他重组类型．
（3）在上述自交实验中发现一异常植株X，其自交后代表现型不多于4种，然后通过植物组织培养对植株X进行了保留，并对其原因进行了探究：
①观察到异常植株X的细胞内9号染色体行为如图2（I），说明该植物细胞发生了倒位    （填染色体变异类型），再交叉互换后产生了图2（Ⅱ）所示的四种配子．其中两种不育配子发生了缺失和重复（填染色体变异类型），从而使后代只出现4种表现型．
②四种配子中的两种可育配子在随机结合后，后代还有可能发生异常染色体纯合致死，如果考虑上述4对相对性状，通过统计该异常植株X自交后代表现型的比例即可确定：
若后代表现型的比例为9：3：3：1，则说明没发生异常染色体纯合致死；
若后代表现型的比例为3：1，则说明发生了异常染色体纯合致死．

Answer 1

分析 染色体结构变异的基本类型：
（1）缺失：染色体中某一片段的缺失 例如，猫叫综合征是人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病，因为患病儿童哭声轻，音调高，很像猫叫而得名．猫叫综合征患者的两眼距离较远，耳位低下，生长发育迟缓，而且存在严重的智力障碍；果蝇的缺刻翅的形成也是由于一段染色体缺失造成的．

（2）重复：染色体增加了某一片段 果蝇的棒眼现象就是X染色体上的部分重复引起的．

（3）倒位：染色体某一片段的位置颠倒了180度，造成染色体内的重新排列 如女性习惯性流产（第9号染色体长臂倒置）．

（4）易位：染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上或同一条染色体上的不同区域 如惯性粒白血病（第14号与第22号染色体部分易位，夜来香也经常发生这样的变异．

解答 解：（1）由题可知，玉米体细胞有20条染色体，经过减数第一次分裂染色体数目减半，但减数第二次分裂后期着丝点断裂，染色体数目加倍，故玉米的次级精母细胞中染色体数目是10条或20条．由于玉米是雌雄同体植株，没有性染色体，所以育种学家要测定玉米基因组DNA序列，只需要测定10条染色体的DNA序列．
（2）取图1所示玉米基因型为AaBbDdEe，由题图可知，由于图1基因发生连锁，故该个体只能产生ABDE、aBDE、abde、Abde4种类型的配子，与aabbddee个体进行测交，则子代抗病糯性凹陷无色个体占$\frac{1}{2}×\frac{1}{2}=\frac{1}{4}$，测交后代中抗病非糯性饱满有色植株的基因型为AaBbDdEe，自交后代纯合子所占比例为$\frac{1}{4}×\frac{1}{4}+\frac{1}{4}×\frac{1}{4}+\frac{1}{4}×\frac{1}{4}+\frac{1}{4}×\frac{1}{4}=\frac{1}{4}$，即后代杂合子所占比例为$\frac{3}{4}$．
（3）①由图可知，该植物细胞发生了倒位，再交叉互换后产生了图2（Ⅱ）所示的四种配子．其中两种不育配子发生了缺失和重复，从而使后代只出现4种表现型．
②四种配子中的两种可育配子在随机结合后，后代还有可能发生异常染色体纯合致死，如果考虑上述4对相对性状，通过统计该异常植株X自交后代表现型的比例，若后代表现型的比例为9：3：3：1，明没发生异常染色体纯合致死；若后代表现型的比例为3：1，则说明发生了异常染色体纯合致死．
故答案为：
（1）10或20     10
（2）$\frac{1}{4}$   $\frac{3}{4}$
（3）①倒位   重复和缺失（顺序可颠倒）   4   ②9：3：3：1    3：1

点评 本题主要考查基因自由组合定律的应用以及染色体变异的相关知识，意在考查考生识图读图的能力，把握知识间内在联系的能力．