Question

8．开两性花的二倍体陆地棉易得黄萎病，研究人员已从海岛棉分离出抗黄萎病基因（StVe，简称基因S），发现整合到陆地棉的2号染色体和线粒体上的基因S能表达出等效的抗性，但线粒体上的基因S表达的抗性会逐代减弱．请回答下列问题：

（1）符合长期种植要求的种子（幼苗）是下列图示中的a、d．
（2）为了快速地获得更多的符合生产要求的种子，将上述6种幼苗全部种植，逐步进行如下操作：
①将所有具有抗性的植株自交得到自交系一代，同时还将这些具有抗性的植株作为父本（其精子内的线粒体不会进入卵细胞）与表现型为不抗黄萎病（无抗性）的植株杂交得到杂交系一代，将杂交系一代种子全部种植，检测其抗性．若同一株系的植株全部表现为抗黄萎病（有抗性），则其对应的自交系一代就是符合要求的种子．
②让所有有抗性的杂交系一代植株自交，得到自交系二代种子，这些种子类型是d、e、f（种子类型用上图中的序号表示），对应的比例是1：2：1．
（3）某种群陆地棉，基因型为AA、Aa的植株分别为90%、9%，它们能够正常繁殖，但基因型为aa植株不能产生卵细胞，能产生花粉．问该种群自由交配一代后，具有正常繁殖能力的植株占$\frac{399}{400}$．

Answer 1

分析 根据题意分析，抗黄萎病基因S整合到2号染色体和线粒体上的基因S能表达出等效的抗性，但是但线粒体上的基因S表达的抗性会逐代减弱．
分析图形：a中两条2号染色体和线粒体上都整合了抗黄萎病基因S，b中一条2号染色体和线粒体上都整合了抗黄萎病基因S，c中线粒体上整合了抗黄萎病基因S，d中两条2号染色体都整合了抗黄萎病基因S，e中一条2号染色体上整合了抗黄萎病基因S，f中两条2号染色体和线粒体上都没有整合抗黄萎病基因S．

解答 解：（1）由于线粒体上的基因 S 表达的抗性会逐代减弱，所以要长期种植，需要求幼苗是基因 S的纯合体，才能稳定遗传，a、d 符合．
（2）从6种幼苗中选出稳定遗传的个体，一方面进行自交，得到自交系一代，如果是位于2号染色体上的S基因是纯合的，后代仍都有抗性，由于a、b、c植物线粒体也有S基因，后代也会有抗性，所以还要将这些具有抗性的植株作为父本与表现型为不抗黄萎病的植株杂交得到杂交系一代，将杂交系一代种子全部种植，检测其抗性．若同一株系的植株全部表现为抗黄萎病，则其对应的自交系一代就是符合要求的种子．经以上处理后，有抗性的杂交系一代植株是杂合子，自交得到的自交系二代种子，有纯合、杂合、无抗性类型，对应的比例是 1：2：1．
（3）由于基因型为aa植株不能产生卵细胞，能产生花粉．所以该群体产生的配子种类及比例是：雌配子：A=$\frac{94.5}{99}$，a=$\frac{4.5}{99}$．雄配子：根据AA、Aa的植株分别为90%、9%，aa=1%，A=94.55%，a=5.5%．自由交配一代后，不能正常繁殖的个体aa占$\frac{4.5}{99}$×5.5%=$\frac{2.5}{100}$=$\frac{1}{400}$，故能繁殖的占1-$\frac{1}{400}$=$\frac{399}{400}$．
故答案为：
（1）a、d
（2）①不抗黄萎病（无抗性）抗黄萎病（有抗性）
②d、e、f    1：2：1
（3）$\frac{399}{400}$

点评 本题考查自由组合定律的知识．意在考查能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容．能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力．