Question

12．在作物育种中，矮生性状一直是农作物性状改良的方向．某实验室利用一定的方法从野生型水稻（株高正常）中获得甲、乙两种矮生突变体，并对其展开了以下研究，结果如下．（注：赤霉素能促进细胞伸长，引起植株增高）
结果1：检测发现，甲植株中仅赤霉素含量显著低于野生型植株，喷施赤霉素后株高恢复正常；乙株各激素含量与野生型大致相等，喷施各种激素后株高都不能恢复正常．
结果2：将甲植株与野生型纯合子杂交，F₁全为正常，F₁自交，F₂表现型和比例为正常﹕矮生=3﹕1．
请回答下列问题：
（1）有人提出甲、乙的突变可能是染色体变异所致，请简述从细胞水平对此进行初步判断的思路．选取甲、乙植株分裂旺盛部位（分生区、根尖、茎尖等）的细胞，经染色、制片得到临时装片，显微观察，若染色体的形态或数目发生改变，初步判断为染色体变异，若没有改变，则不是染色体变异
（2）若证实甲、乙为基因突变所致，在实验室常用诱变育种方法获得突变体，假设甲植株突变基因为a（A控制赤霉素的产生），乙植株突变基因为B（b基因控制植物激素受体的合成或合成途径）．两对等位基因位于两对同源染色体上．只考虑甲、乙为纯合子情况下，将甲、乙植株杂交后得F₁，F₁自交得到F₂，则：
①根据结果2判断，甲植株是由原来的显性（显性/隐性）基因突变而来的．
②甲植株的基因型是aabb，乙植株的基因型是AABB，F₁表现为矮生．
③F₂中表现型矮生﹕正常=13：3，理论上F₂矮生植株中能稳定遗传的占$\frac{3}{13}$．

Answer 1

分析 与基因突变和基因重组不同，染色体变异可以通过光学显微镜观察，一般观察染色体选择有丝分裂中期（该时期染色体形态固定、数目清晰）．
根据结果分析可知，将甲植株与野生型纯合子杂交，F₁全为正常，则正常为显性，即如果是由于基因突变导致的，甲植株可以认为是隐性纯合子（用aa）表示．

解答 解：（1）由于染色体的结构和数目变异均可以在光学显微镜下观察到，因此要从细胞水平对此进行初步判断是否是染色体变异所致，可以选取甲、乙植株分裂旺盛部位（分生区、根尖、茎尖等）的细胞，经染色、制片得到临时装片，显微观察，若染色体的形态或数目发生改变，初步判断为染色体变异；若没有改变，则不是染色体变异．
（2）诱变育种的原理为基因突变，若证实甲、乙为基因突变所致，在实验室常用诱变育种方法获得突变体．，将甲、乙植株杂交后得F₁，F₁自交得到F₂，则：
①根据结果分析可知，将甲植株与野生型纯合子杂交，F₁全为正常，则正常为显性，即甲植株是由原来的显性基因突变而来的．
②假设甲植株突变基因为a（A控制赤霉素的产生），乙植株突变基因为B（b基因控制植物激素受体的合成或合成途径）．两对等位基因位于两对同源染色体上．只考虑甲、乙为纯合子情况下，则甲植株的基因型是aabb，乙植株的基因型是AABB，F₁的基因型为AaBb，表现为矮生．
③根据基因的功能可知，正常的基因型必须符合A_bb，因此F₁AaBb自交，F₂中表现型矮生﹕正常=13：3．矮生植株中纯合子有AABB、aaBB、aabb，各占整个子二代的$\frac{1}{16}$，因此理论上F₂矮生植株中能稳定遗传的占$\frac{3}{13}$．
故答案为：
（1）选取甲、乙植株分裂旺盛部位（分生区、根尖、茎尖等）的细胞，经染色、制片得到临时装片，显微观察，若染色体的形态或数目发生改变，初步判断为染色体变异，若没有改变，则不是染色体变异．
（2）诱变育种   
①显性   
②aabb    AABB    矮生    
③13：3   $\frac{3}{13}$

点评 本题综合考查了生物变异的有关知识，要求考生能够掌握基因突变和染色体变异的区别，能够利用基因自由组合定律解决相关问题，难度适中．