Question

10．请用遗传变异知识解决以下育种问题
Ⅰ．油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产，萝卜具有抗线虫病基因．
（1）自然界中，油菜与萝卜存在生殖隔离，无法通过杂交，产生可育后代．
（2）科研人员以萝卜和油菜为亲本杂交，通过如图所示途径获得抗线虫病油菜．（注：方框中每个大写英文字母表示一个染色体组）
①F₁植株高度不育，秋水仙素作用于连续分裂细胞，通过抑制纺锤体形成使染色体数目加倍，形成异源多倍体．
②将异源多倍体与亲本油菜杂交（回交），获得BC₁，BC₁在形成配子时R染色体组中的染色体会随机进入到配子中，用BC₁与油菜再一次杂交，得到的BC₂植株群体的染色体数目最多为47．
③获得的BC₂植株个体间是（是、否）存在胞囊线虫抗体的个体差异．
（3）从BC₂植株中筛选到胞囊线虫抗体强的个体后，使其抗性基因稳定转移到油菜染色体中并尽快排除萝卜染色体的方法是与油菜多代杂交（回交）．
Ⅱ．籼稻和粳稻为亚洲栽培水稻的两个亚种（品系），籼粳种间杂交具有较大优势．让纯种籼稻为母本，粳稻为父本杂交得到F₁，但F₁存在不育或半不育现象，结实率不为100%，为探究F₁杂种不育的原因，提出二种假说，做了如下实验探究：
假说一：籼稻和粳稻染色体的结构存在差异，使F₁染色体配对不正常．
假说二：籼稻细胞质中存在某种基因，从而引起配子发育异常．
（1）在显微镜下观察F₁的减数分裂联会（四分体、减数第一次分裂）时期，染色体的结构和形态是正常的，否定假说一．
（2）用纯种粳稻为母本，籼稻为父本杂交，观察后代可育程度，发现其与F₁差异不显著，否定假说二．
（3）科研人员经研究发现，其原理为：水稻6号染色体连锁的2个基因，分别为G₃，G₄，7号染色体上有G₅基因，在籼稻中G₃、G₄、G₅基因有功能，可表示为3⁺4⁺5⁺；粳稻则相反，三个基因均没有功能，表示为3^-4^-5^-．在配子中，有功能的G₅和G₄基因一起，构成杀手基因，而有功能的G₃基因（3⁺）的配子则不会被杀死，行使保护者的作用．分析F₁结实率不为100%的原因F₁在形成配子时6号染色体间的非姐妹染色单体间发生了交叉互换，形成了3^-4⁺5⁺的配子．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：
Ⅱ、油菜和萝卜杂交，F₁植株属于萝卜AACC和油菜RR为亲本的各自花药AC×R的细胞融合ACR，用秋水仙素处理使染色体形成异源多倍体AACCRR，2n=56；异源多倍体AACCRR形成的配子为ACR与亲本油菜AACC形成的配子为AC杂交（回交），获得BC₁．基因型为AACCR，2n=28+19=47由于BC₁细胞中的染色体组成为AACCR．
Ⅱ、让纯种籼稻为母本，粳稻为父本杂交得到F₁，但F₁存在不育或半不育现象，结实率不为100%：
对F₁杂种不育现象可能存在多种原因：
①籼稻和粳稻染色体的结构存在差异，使F₁染色体配对不正常．
②水稻细胞质中存在某种蛋白或酶，影响籼粳杂合核基因组的功能，从而引起配子发育异常．
③水稻细胞中存在不育基因．

解答 解：Ⅰ、（1）自然界中，油菜与萝卜存在生殖隔离，无法通过杂交，产生可育后代．
（2）①F₁植株高度不育，秋水仙素作用于连续分裂细胞，通过抑制细胞分裂时纺锤体的形成使染色体数目加倍，形成异源多倍体．
②将异源多倍体AACCRR形成的配子为ACR与亲本油菜AACC形成的配子为AC杂交（回交），获得BC₁，基因型为AACCR，2n=28+19=47，BC₁细胞中的染色体组成为AACCR，也就是2n=38+9，因为“BC₁在形成配子时R染色体组中的染色体会随机进入到配子中”用BC₁=38+9与油菜2n=38再一次杂交，得到的BC₂植株群体的染色体数目为38+0～38+9，所以得到的BC₂植株群体的染色体数目最多为 47．
③获得的BC₂植株个体间存在胞囊线虫抗性的个体差异，其原因是不同植株获得的R（基因组）的染色体不同．
（3）从BC₂植株中筛选到胞囊线虫抗性强的个体后，使其抗性基因稳定转移到油菜染色体中，并尽快排除萝卜染色体的方法是与油菜多代杂交．
Ⅱ（1））结构变异的四种类型可以通过观察减数分裂的联会时期染色体的形态进行判断．在显微镜下观察F₁减数第一次时期染色体的形态结构或行为变化是正常的，而假说一中“籼稻和粳稻染色体的结构存在差异，使F₁染色体配对不正常”，因此能否定假说一．
（2）如果是细胞核基因遗传，则正反交结果基本一致，如果是细胞质基因遗传，则正反交结果不一致．
题干的杂交组合是“纯种籼稻为母本，粳稻为父本杂交”，则反交的杂交组合是“纯种粳稻为母本，籼稻为父本
”；比较正反交后代可育程度，发现其差异不显著，而假说二中“水稻细胞质中存在某种蛋白或酶，影响籼粳杂合核基因组的功能，从而引起配子发育异常”，因此否定假说二．
（3）纯种籼稻的基因型，纯种粳稻的基因型为，F₁的基因型为，
①如果6号染色体间的非姐妹染色单体间不发生交叉互换，产生的配子类型：①、②、③、④
②如果6号染色体间的非姐妹染色单体间发生了交叉互换，产生的配子类型：①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧

而基因型为这样的卵细胞是不结实的，因此F₁结实率不为100%．
故答案为：
Ⅰ（1）生殖隔离
（2）①抑制纺锤体形成
②47
③是
（3）与油菜多代杂交（回交）
Ⅱ（1）联会（四分体、减数第一次分裂）
（2）纯种粳稻为母本，籼稻为父本
（3）F₁在形成配子时6号染色体间的非姐妹染色单体间发生了交叉互换，形成了3^-4⁺5⁺的配子

点评 本题综合考查育种以及遗传变异的有关知识，要求考生能够根据图示育种过程判断图中BC₁和BC₂植株的染色体组成；分析基因与性状的关系，本题信息较多，答题的关键就是提取题目中重要的信息．