Question

【题目】玉米（2N=20）是重要的粮食作物之一。请分析回答下列有关遗传学问题：

（1）玉米花序的正常和异常是由一对等位基因控制的相对性状。某显性植株X自交，现为约1/2的正常花序和1/2的异常花序；取F1正常花序植株的花粉进行离体培养，获得的幼苗用秋水仙素处理后都是异常花序植株。由此推测_____________是显性性状，植株X自交的子代性状分离比为1：1的原因是__________。

（2）某玉米品种2号染色体上的基因对S、s和M、m各控制一对相对性状，基因S在编码蛋白质时，控制最前端几个氨基酸的DNA序列如下图所示。已知起始密码子为AUG或GUG。

①基因S发生转录时，作为模板链的是上图中的____________链。若基因S的b链中箭头所指碱基对

G/C缺失，则该处对应的密码子将改变为________________________。

②某基因型为SsMm的植株自花传粉，后代出现了4种表现型，其原因是减数分裂时发生了___________。

（3）玉米的高杆（H）对矮杆（h）为显性，抗病（R）对易感病（re）为显性，两对基因分别位于两对同源染色体上。下图表示利用品种甲（HHRR）和乙（hhrr）通过三种育种方法（Ⅰ—Ⅲ）培育优良品种高杆抗病（hhRR）的过程。

①图2所示的三种方法（Ⅰ—Ⅲ）中，最难获得优良品种（hhRR）的是方法Ⅲ，其原因是___________。

②用方法Ⅱ培育优良品种时，先将基因型为HhRr的植株自交获得子代（F2），F2代植株中自交会发生性状分离的基因型共有___________种，这些植株在全部F2代中的比例为___________。若将F2的全部高秆抗病植株去除雄蕊，用F2矮杆抗病植株的花粉随机授粉，则杂交所得子代中的纯合矮秆抗病植株占_________。

Answer 1

【答案】花序正常 含有正常花序（显性）基因的花粉不育, 含有异常花序（或隐性）基因的花粉可育 b GUU 同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换 基因突变频率很低而且是不定向的 5 3/4 4/27

【解析】

试题分析：根据题意和图示分析可知，基因S中，因为起始密码子为AUG或GUG，故其对应的模板链碱基为TAC或CAC，因为b链中有TAC序列，故为模板链。在育种方法图中,Ⅰ为单倍体育种，利用该方法工培育优良品种时，获得hR植株常用的方法为花药离体培养；Ⅱ为杂交育种；Ⅲ为诱变育种，这种方法最难获得优良品种（hhRR），因基因突变频率很低而且是不定向的。

（1）根据题意 “显性植株X自交，出现正常花序和异常花序”，说明X是杂合子；再“取F1正常花序植株的花粉进行离体培养，获得都是异常花序植株”，说明F1同时含有控制正常花序和异常花序的基因的杂合子，且极可能是F1产生的花粉中，只有含异常花序基因的花粉发育，含正常花序基因的花粉致死，由此推测得出正常花序为显性性状。结合前面的分析可知，植株X自交的子代性状分离比为1:1的原因是含有正常花序 (显性)基因的花粉不育，而含有异常花序(或隐性)基因的花粉可育。

（2）①根据前面的分析可知，b链为模板链。若基因S的b链中发生图中箭头处的缺失，使之后的全部碱基对前移，则该处原本的密码子GUC改变为GUU。

②结合题意：基因型为SsMm的植株自交过程中，后代出现4种表现型，减数分裂过程中发生了基因重组，由于两对等位基因均位于2号染色体上，不可能发生非同源染色体上的非等位基因自由组合，由此推断发生基因重组的原因是减数第一次分裂前期同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。

（3）由图2可知，方法Ⅰ为单倍体育种，方法Ⅱ为杂交育种，方法Ⅲ为诱变育种。

①图2中最难获得目标品种的是方法Ⅲ（诱变育种），其育种原理是基因突变。因为基因突变具有不定向性和低频性，所以需要处理大量的实验材料以获得优良品种，工作量大，成功率低。

②自交会发生性状分离的植株为杂合子，基因型为HhRr的植株自交得到的F2中基因型及其比例为H_R_:hhR_:H_rr:hhrr=9:3:3:1，其中有5种杂合的基因型，即HhRr、HHRr、HhRR、Hhrr、hhRr，所以杂合植株在全部F2代中的比例为4/16+2/16+2/16+2/16+2/16=3/4。F2代中的高杆抗病植株的基因型及比例为HHRR:HhRR:HHRr:HhRr=1:2:2:4，产生hR类型配子的概率为2/9×1/2+4/9×1/4=2/9；矮秆抗病植株的基因型及比例为hhRR:hhRr=1:2，产生hR类型配子的概率为1/3+2/3×1/2=2/3。在随机授粉的情况下，杂交所得子代中的纯合矮杆抗病植株占2/9×2/3=4/27。