Question

12．某科研小组利用植物染色体杂交技术，将携带R（抗倒伏基因）和A（抗虫基因）的豌豆染色质片段直接导入玉米体细胞，两种染色质片段可随机与玉米染色质融合形成杂交细胞，将杂交细胞筛选分化培育成既抗虫又抗倒伏性状的可育植株（F₁），然后从F₁自交的后代寻找目标．其过程如图1，据图回答．

（1）杂交细胞发生的可遗传变异类型是易位（或染色体结构变异）．杂交细胞培育成F₁植株的原理是植物细胞的全能性．杂交植物在F₂代首次出现性状分离，其中既抗虫又抗倒伏个体所占比例为$\frac{9}{16}$．
（2）植物染色体杂交育种的优点是实现种间遗传物质的交换（克服远缘杂交不亲和障碍、克服物种间生殖隔离的障碍）；目的性强（针对性强）；可同时导入多个目的基因．（要求写两点）．
（3）另一个科研小组利用相同技术进行了同样的育种过程，却发现F₂出现了不同情况，只出现3种表现型：只抗虫不抗倒伏、只抗倒伏不抗虫、既抗虫又抗倒伏；他们推测这是R基因和A基因整合在杂交细胞染色体上的位置不同造成的，请用图2示说明，用（•）在染色体上表示相关基因位置，并标上基因符号．

请设计一个简单的实验验证上述推测，并用遗传图解说明．（遗传图解的基因型：染色体上有抗倒伏基因用R⁺表示，没有用R^-表示，染色体上有抗虫基因用A⁺表示，没有用A^-表示）
实验方案：用F₁植株与野生型玉米杂交，观察并统计后代的表现型与比例
遗传图解：．

Answer 1

分析 分析题图：图示利用植物染色体杂交技术，将携带R（抗倒伏基因）和A（抗虫基因）的豌豆染色质片段直接导入玉米体细胞，两种染色质片段可随机与玉米染色质融合形成杂交细胞，将杂交细胞筛选分化培育成既抗虫又抗倒伏性状的可育植株（F₁）．

解答 解：根据题干信息“两种染色质片段可随机与玉米染色质融合形成杂交细胞”可知，杂交细胞发生的是染色体结构变异（易位）．杂交细胞培育成F₁植株的原理是植物细胞的全能性，F₁相当于双杂合子，则该杂交植物在F₂代首次出现性状分离，其中既抗虫又抗倒伏个体（A_B_）所占比例为$\frac{3}{4}$×$\frac{3}{4}$=$\frac{9}{16}$．
（2）植物染色体杂交育种的优点是克服远缘杂交不亲和障碍；缩短育种时间；可同时导入多个目的基因；目的性强等．
（3）若R（抗倒伏基因）和A（抗虫基因）导入到不同对同源染色体上（如图一的杂交细胞），则F₂代会有4种表现型：只抗虫不抗倒伏、只抗倒伏不抗虫、既抗虫又抗倒伏、既不抗虫又不抗倒伏的，可是科研小组利用相同技术进行了同样的育种过程，却发现F₂出现了不同情况，只出现3种表现型：只抗虫不抗倒伏、只抗倒伏不抗虫、既抗虫又抗倒伏，那说明R（抗倒伏基因）和A（抗虫基因）导入到一对同源染色体上，图示如下：

（4）一般验证一个体的基因型用该个体和隐性表现型的杂交，即测交，故实验方案：用F₁植株与野生型玉米杂交，观察并统计后代的表现型与比例，遗传图解如下：

故答案为：
（1）易位（染色体结构变异）   植物细胞的全能性   F₂ $\frac{9}{16}$
（2）实现种间遗传物质的交换（克服远缘杂交不亲和障碍、克服物种间生殖隔离的障碍）；
目的性强（针对性强）；可同时导入多个目的基因 
（3）

实验方案：用F₁植株与野生型玉米杂交，观察并统计后代的表现型与比例
遗传图解：

点评 本题结合图解，考查基因自由组合定律的实质及应用、基因工程、育种等知识，要求考生识记染色体变异的类型；识记基因工程的原理及操作步骤；识记植物组织培养的原理及过程；掌握基因自由组合定律的实质，能运用逐对分析法进行相关概率的计算．