Question

3．某同学发现一种本来开白花的花卉，出现了一株开紫花的植株．他希望培育这种花卉新品种用于观赏，而上网查阅了这种植物的生长特性和培育要求后，于是将这株开紫花的植株所结第一代种子全部播种，精心培育，让其自花授粉，发现长出的新植株中，却有近三分之一的植株是开白花的，这当然不适于规模化、商品化生产．
（1）为了获得开紫花的纯种，请帮这位同学写出解决这一问题的实验程序．以下设计程序任选其即可
设计程序一：单独收集第一代每株紫花植株结出的种子，分块独立种植、培育，让其自花授粉，采收没有白花植株（不发生性状分离）的那部分土块的全部紫花植株所结的种子即可
设计程序二：将获得的紫色花连续自交几代，注意应将每次自交后代的紫色花选育后再进行自交，逐代淘汰白色花，直至自交后代不发生性状分离为止
（2）如果第一代种子长出的新植株全部自花授粉，集中收获第二代种子．再全部播种，自花授粉，再集中收获第三代种子．如此循环播种，收获．理论上收获的第3代种子中符合推广要求的种子所占比例为$\frac{7}{16}$；第n代符合推广要求的种子所占比例为$\frac{1}{2}$（1-$\frac{1}{{2}^{n}}$）．
（3）如果这位同学将第一代种子长出的新植株中开白花的全部淘汰，只保留开紫花植株，集中收获全部第二代种子．同样如此循环播种，淘汰白花植株，收获紫花植株的种子．理论上收获的第3代种子中符合推广要求的种子所占比例为$\frac{7}{9}$；第n代符合推广要求的种子所占比例为$\frac{{2}^{n}-1}{{2}^{n}+1}$．

Answer 1

分析 1、基因分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；生物体在进行减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入到两个配子中，独立地随配子遗传给后代．
2、杂合子（Aa）连续自交n次后各基因型的比例为：杂合子占$\frac{1}{{2}^{n}}$，纯合子占1-$\frac{1}{{2}^{n}}$，其中显性纯合子和隐性纯合子各占$\frac{1}{2}$（1-$\frac{1}{{2}^{n}}$）．

解答 解：（1）提高优良品种的纯度，常用自交法，因此为了获得开紫花的纯种，可将获得的紫色花连续自交几代，注意应将每次自交后代的紫色花选育后再进行自交，逐代淘汰白色花，直至自交后代不发生性状分离为止．
（2）杂合子（Aa）连续自交n次后各基因型的比例为：杂合子占$\frac{1}{{2}^{n}}$，纯合子占1-$\frac{1}{{2}^{n}}$，其中显性纯合子和隐性纯合子各占$\frac{1}{2}$（1-$\frac{1}{{2}^{n}}$）．如果第一代种子长出的新植株全部自花授粉，集中收获第二代种子．再全部播种，自花授粉，再集中收获第三代种子．如此循环播种，收获．理论上收获的第3代种子中符合推广要求的种子所占比例为$\frac{1}{2}$（1-$\frac{1}{{2}^{3}}$）=$\frac{7}{16}$．
（3）杂合子（Aa）连续自交n次后各基因型的比例为：杂合子占$\frac{1}{{2}^{n}}$，纯合子占1-$\frac{1}{{2}^{n}}$，其中显性纯合子和隐性纯合子各占$\frac{1}{2}$（1-$\frac{1}{{2}^{n}}$）．如果这位同学将第一代种子长出的新植株中开白花的全部淘汰，只保留开紫花植株，集中收获全部第二代种子．同样如此循环播种，淘汰白花植株，收获紫花植株的种子，则第n代符合推广要求的种子所占比例为$\frac{AA}{AA+Aa}$=$\frac{\frac{1}{2}（1-\frac{1}{{2}^{n}}）}{\frac{1}{{2}^{n}}+\frac{1}{2}（1-\frac{1}{{2}^{n}}）}$=$\frac{{2}^{n}-1}{{2}^{n}+1}$，因此收获的第3代种子中符合推广要求的种子所占比例为$\frac{7}{9}$．
故答案为：
（1）以下设计程序任选其即可
设计程序一：单独收集第一代每株紫花植株结出的种子，分块独立种植、培育，让其自花授粉，采收没有白花植株（不发生性状分离）的那部分土块的全部紫花植株所结的种子即可
设计程序二：将获得的紫色花连续自交几代，注意应将每次自交后代的紫色花选育后再进行自交，逐代淘汰白色花，直至自交后代不发生性状分离为止
（2）$\frac{7}{16}$    $\frac{1}{2}$（1-$\frac{1}{{2}^{n}}$）
（3）$\frac{7}{9}$     $\frac{{2}^{n}-1}{{2}^{n}+1}$

点评 本题考查基因分离定律的实质及应用，要求考生识记基因分离定律的实质，能根据基因分离定律推断出相应的延伸规律，并进行相关概率的计算．