Question

8．小麦的抗病（R）对感病（r）为显性，高秆（D）对矮秆（d）为显性，控制上述两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上．为获得纯合高杆抗病小麦植株，研究人员采用了如图所示的方法．

（1）若过程①的F₁自交5代，产生的后代中纯合抗病植株理论上占$\frac{31}{64}$；纯合感病高杆植株与纯合矮杆抗病植株杂交育种，至少在F₂代中能出现所需要的纯合高杆抗病小麦植株且理论上占该代植株$\frac{1}{16}$（用分数表示），F₃中纯合高杆抗病植株占$\frac{9}{64}$（用分数表示）．
（2）过程②，若只考虑F₁中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培养得到的单倍体幼苗的基因型，在理论上应有2ⁿ种；若单倍体幼苗通过加倍后获得1600株番茄，通过筛选得到的高秆抗病植株的基因型为DDRR，有400株．
（3）图中所示的所有育种方案的原理有基因重组、基因突变和染色体变异．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：①为杂交育种，②为单倍体育种，③为基因工程育种，④为诱变育种．
常规育种方法的比较如下表：

	杂交育种	诱变育种	单倍体育种	多倍体育种
方法	杂交→自交→选优	辐射诱变、激光诱变、化学药剂处理	花药离体培养、秋水仙素诱导加倍	秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
原理	基因重组	基因突变	染色体变异（染色体组先成倍减少，再加倍，得到纯种）	染色体变异（染色体组成倍增加）

解答 解：（1）只考虑抗病与感病这对相对性状，亲本基因型为RR和rr，因此F₁基因型为Rr，因此若F₁自交5代，后代中Rr占（$\frac{1}{2}$）⁵=$\frac{1}{32}$，因此后代中纯合抗病植株理论上占（1-$\frac{1}{32}$）÷2=$\frac{31}{64}$；纯合感病高杆植株（DDrr）与纯合矮杆抗病植株（ddRR）杂交育种，至少在F₂代中能出现所需要的纯合高杆抗病小麦植株（DDRR）且理论上占该代植株=$\frac{1}{4}×\frac{1}{4}$=$\frac{1}{16}$；F₂中高杆抗病植株有$\frac{1}{9}$DDRR、$\frac{2}{9}$DDRr、$\frac{2}{9}$DdRR、$\frac{4}{9}$DdRr，因此F₃中纯合高杆抗病植株占=$\frac{1}{9}+\frac{2}{9}×\frac{1}{4}+\frac{2}{9}×\frac{1}{4}+\frac{4}{9}×\frac{1}{16}$=$\frac{9}{64}$（用分数表示）．
（2）过程②，若只考虑F₁中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培养得到的单倍体幼苗的基因型，根据基因的自由组合定律，在理论上应有2ⁿ种；若单倍体幼苗通过加倍后获得1600株番茄，通过筛选得到的高秆抗病植株的基因型为DDRR，有1600×$\frac{1}{4}$=400株．
（3）由分析可知，图中①为杂交育种，②为单倍体育种，③为基因工程育种，④为诱变育种，它们运用的原理分别为：基因重组、染色体变异、基因重组和基因突变．
故答案为：
（1）$\frac{31}{64}$    F₂   $\frac{1}{16}$     $\frac{9}{64}$
（2）2ⁿ    DDRR    400
（3）基因重组、基因突变和染色体变异

点评 本题考查作物育种和遗传定律应用的相关知识，要求考生能够根据各育种过程确定育种方式以及原理，能够应用遗传定律进行相关概率的计算．