Question

【题目】玉米具有易种植、遗传背景清晰等特点，是遗传学家常用的实验材料。

（1）研究者利用一种紫色籽粒玉米品系与无色籽粒玉米品系进行杂交实验，实验过程及结果如图 1 所示，F2代籽粒出现紫色、紫斑、无色三种性状。据此推测，籽粒颜色的遗传符合___________定律。

（2）为研究紫斑性状出现的原因研究者进行了系列实验。

①利用 F2 代紫斑籽粒玉米进行测交实验，发现后代中超过 10%的玉米籽粒颜色为紫色，推断该现象不可能是由于发生了基因突变，原因是__________________________。

②针对紫斑性状的这种“不稳定性”，有学者提出决定玉米籽粒颜色的基因（A/a）中存在一种移动因子，可以插入到基因中，也可以从基因中切离，该因子的移动受到另一对等位基因（B/b）控制。因此花斑性状产生的原因是玉米发育过程中进行________分裂时，B基因的存在使得 a 基因中的移动因子随机切离，恢复为 A 基因。类似地，测交实验后代中出现紫色性状的原因是____________________。

③研究者发现上述测交实验中恢复为紫色籽粒的玉米中，又出现了一些籽粒无色、凹陷、非蜡质的新表型（图2a），经研究，决定籽粒颜色、性状、蜡质的基因均位于 9 号染色体上（图2b）。由此，研究者提出切离的移动因子可能会插入其他位置，并从其他位置切离导致染色体断裂。该过程中，由移动因子引发的变异类型为_______________。

（3）根据该推测，请在图2b中画出移动因子插入、切离的位置。____________________

Answer 1

【答案】自由组合 基因突变具有低频性 有丝 花斑玉米产生的 aB 配子中，B 基因的存在使 a 基因恢复为A，获得该配子的子代玉米表现为紫色籽粒 基因突变和染色体结构变异

【解析】

由题意可知，紫色籽粒玉米品系与无色籽粒玉米品系进行杂交，子一代均为紫色籽粒子一代自交，后代籽粒出现紫色、紫斑、无色三种性状，且比例为12∶3∶1，是9∶3∶3∶1的变式，所以籽粒颜色的遗传符合自由组合定律。

（1）根据上述分析可知，籽粒颜色的遗传符合基因自由组合定律。

（2）①基因突变具有低频性，而F2代紫斑籽粒玉米进行测交实验的后代中超过10%的玉米籽粒颜色为紫色，不符合基因突变低频性的特点。

②籽粒颜色是由体细胞中基因表达的结果，体细胞是由受精卵有丝分裂而成。根据题意“有学者提出决定玉米籽粒颜色的基因（A/a）中存在一种移动因子，可以插入到基因中，也可以从基因中切离，该因子的移动受到另一对等位基因（B/b）控制”，“玉米的个体发育过程中，在进行有丝分裂时，B基因的存在使得a基因中的移动因子随机切离，恢复为A基因”可推测，测交实验后代中出现紫色性状的原因是：花斑玉米产生的aB配子中，B基因的存在使a基因恢复为A，获得该配子的子代玉米表现为紫色籽粒。

③由上述分析可知，移动子能够破坏基因和染色体结构，引起基因突变和染色体结构变异。

（3）测交后代中，恢复为紫色籽粒的玉米基因型为A-Bb，其中B基因能够让已存在移动子的A、S、W基因由于染色体断裂而消失，那么移动子插入并切离的位置需要在着丝点和A+S+W基因之间，让三个基因一起断裂消失，具体如下图： 。