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【题目】杂种优势是指杂交后代在生活力、抗逆性、适应性和产量等方面优于双亲的现象。但是由于杂种的后代会发生性状分离,无法保持杂种优势,农民必须每年购买新的种子。袁隆平团队通过研究实现了水稻的无融合生殖(孤雌生殖),使杂种优势的性状得以保持。

(1)减数分裂过程中,同源染色体须先经过_________再分离,才能实现染色体的平均分配。

(2)科学家发现在植物中有三个基因osd1、spo11-1、rec8参与了减数分裂,诱导其突变后,突变体的减数分裂结果如图所示:

与野生型相比,osd1、spo11-1、rec8三个基因同时突变的纯合子进行减数分裂,形成的子细胞中染色体组成与_________(填“生殖细胞”或“体细胞”)相同。请据图说明原因_________

(3)种子中的胚由受精卵发育而来,胚乳由受精极核发育而来。科学家在水稻中发现Baby boom(简称B)基因在胚的发育启动过程中有重要作用。

①野生型和bb突变体种子在外观上没有差别,但是显微观察发现,bb突变体的胚发育早期停滞或者只分裂不分化。用Bb和BB进行正反交,将产生的F1代种子进行萌发实验,结果如下表所示:

子代

亲本组合

萌发种子

(BB)

萌发种子

(Bb)

未萌发种子

(Bb)

1

♀BB × ♂Bb

59

62

28

2

♀Bb × ♂BB

35

32

0

推测杂交组合1子代中部分种子不萌发的原因:___________

②为了进一步验证上述推测,选取B基因存在个别碱基差异的J品系和I品系进行杂交,在授粉2.5小时后提取受精卵RNA,进行逆转录PCR扩增B基因,部分测序结果如下图所示,结果说明:受精卵中B基因的mRNA是由______(填“父本”或“母本”)的B基因转录而来。

③b突变基因中发生了1个碱基对的缺失,导致不能被限制酶SphI切开。Bb自交所得种子中有部分不萌发,将野生型和未萌发种子的B/b基因用SphI进行酶切鉴定,结果如下图所示。据图分析,未萌发种子的基因型为:_________

(4)B基因在卵细胞中表达可使其直接发育为单倍体。水稻中另一基因MTL突变后可使受精卵中来自于精子的染色体消失,从而发育成单倍体。结合(2)(3)资料,请写出使杂种优势性状得以保持的两种方法:__________

【答案】联会 体细胞 因为spol 1-1突变导致减数第一次分裂时同源染色体无法联会,rec8突变导致减数第一次分裂时着丝点分裂,osd1突变导致减数第二次分裂时细胞质质无法分裂 部分含b的精子受精后没有启动胚胎发育,导致种子不萌发(答“不能受精”不给分,因为能形成种子) 父本 Bbbb 诱导osd1spol l-1rec8基因突变,并在卵细胞中特异性表达B;诱导osd1spol l-lrec8MTL基因突变

【解析】

杂种优势后代会发生性状分离,故来年需要重新购买种子。

由图可知,osd1突变导致减数第二次分裂时细胞质质无法分裂;spol1-1突变导致减数第一次分裂时同源染色体无法联会;rec8突变导致减数第一次分裂时着丝点分裂。

1)减数分裂过程中,同源染色体须先经过联会(减数第一次分裂的前期)再分离(减数第一次分裂的后期),才能实现染色体的平均分配。

2)由突变体的减数分裂结果可知,osd1突变导致减数第二次分裂时细胞质质无法分裂;spol1-1突变导致减数第一次分裂时同源染色体无法联会;rec8突变导致减数第一次分裂时着丝点分裂。故与野生型相比,osd1spo11-1rec8三个基因同时突变的纯合子进行减数分裂,形成的子细胞中染色体组成与体细胞相同。

3)①BBBb进行杂交,后代的BB全部可以萌发;当父本是Bb时,后代的Bb中有一部分不能萌发,当母本是Bb,后代中的Bb全部可以萌发,故组合1的子代中部分Bb不能萌发的原因可能是:部分含b的精子受精后没有启动胚胎发育,导致种子不萌发。

②由PCR扩增的结果可知,J均作母本的杂交组合形成的受精卵中B的序列不同,J均作父本的杂交组合形成的受精卵中B的序列均相同,与I作父本时的序列有区别。故推测受精卵中B基因的RNA是由父本的B基因转录而来。

③由野生型和未萌发种子的B/b基因用SphI进行酶切结果可知,B基因被切割的产物有2种片段,b被切割的产物有1种片段,故种子123468均为bb,种子57均为Bb。故未萌发种子的基因型为Bbbb

(4)由于osd1spo11-1rec8三个基因同时突变的纯合子进行减数分裂,形成的子细胞基因组成与体细胞一样,又B基因在卵细胞中表达可使其直接发育为单倍体,故可以通过诱导osd1spol l-1rec8基因突变,并在卵细胞中特异性表达B来保持杂种优势;又因为基因MTL突变后可使受精卵中来自于精子的染色体消失,从而发育成单倍体,故可以诱导osd1spol l-lrec8MTL基因突变,来保持杂种优势。

练习册系列答案
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B. t2—t3,暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2时刻增加光照,光合速率将再提高

C. t3—t4,光照强度不变,光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果

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