题目内容
【题目】红色的番茄红素是植物中一种天然类胡萝卜素，在西瓜（2n）等水果中含量较高，对人体具有多种生理保健功能。为培育出高产番茄红素的西瓜，进行了下列实验。
（1）西瓜的果肉有非红（白色、浅黄、亮黄、橙色等）和红色，现以白色果肉西瓜品系（低番茄红素）和红色果肉西瓜品系（高番茄红素）为亲本进行如下杂交实验：
①西瓜果肉颜色中红色为_______性性状。
②控制果肉颜色的基因位于__________（细胞核/细胞质），判断的依据是_________。
（2）研究发现西瓜果肉颜色是由类胡萝卜素中的不同种色素综合作用的结果，其色素合成途径如下图，图中箭头上字母代表相关酶。
从西瓜果肉中提取番茄红素的原理是___________。用一定技术分离色素，发现成熟红色西瓜果肉中各种色素含量为番茄红素>β-胡萝卜素>ε-胡萝卜素、α-胡萝卜素和叶黄素；白色西瓜成熟果实中几乎检测不到各类色素。请分析控制西瓜果肉颜色的两个关键基因是___________，影响番茄红素积累的主要基因是__________。
（3）基于细胞全能性、基因突变、染色体变异的原理和以上研究成果，写出由普通西瓜（2n）培育出高产番茄红素无籽西瓜的育种方案___________________。
【答案】隐 细胞核 实验一杂交结果为3:1（或实验三为测交，结果为1:1），证明符合分离定律，因此基因在细胞核染色体上 色素溶于有机溶剂 PSY和 LYCb LYCb ①选取果肉为红色的二倍体西瓜，用植物组织培养技术获得其愈伤组织。
②用基因工程技术敲除愈伤组织细胞中的LYCb基因（或抑制LYCb基因表达）。
③用植物组织培养技术将转基因愈伤组织培育成幼苗；一部分幼苗培育成二倍体植株甲，另一部分用秋水仙素处理获得四倍体植株乙。
④用多倍体育种技术，将甲作父本，乙作母本杂交，杂交后代即高产番茄红素无籽西瓜。
【解析】
识图分析可知，杂交实验一得到的F1自交后代发生性状分离，出现非红∶红色=3∶1，因此红色为隐性性状，且F1白色为杂合子。根据杂交实验三可知，让F1白色与红色P2杂交，由于F1白色为杂合子，红色P2为隐性性状，那么该实验为测交实验，实验结果为非红∶红色=1∶1，满足测交的实验结果，因此可知西瓜果肉颜色的基因位于细胞核中，且遵循基因分离定律。
（1）①根据以上分析可知，通过实验一F1自交后代发生性状分离，出现非红∶红色=3∶1，因此红色为隐性性状。
②根据以上分析可知，实验一杂交结果为3∶1（或实验三为测交，结果为1∶1），证明符合分离定律，因此基因在细胞核染色体上。
（2）根据色素易溶于有机溶剂的原理，可以从西瓜果肉中提取番茄红素。根据题意可知，成熟红色西瓜果肉中各种色素含量为番茄红素>β-胡萝卜素>ε-胡萝卜素、α-胡萝卜素和叶黄素，再结合图示分析可知，控制西瓜果肉颜色的两个关键基因是PSY和 LYCb，由图可知，在图中由于基因LYCb的存在，使得较多的番茄红素转化成β-胡萝卜素，因此LYCb基因是主要影响番茄红素积累的基因。
（3）根据题意，利用细胞全能性、基因突变、染色体变异的原理和以上研究成果，由普通西瓜（2n）培育出高产番茄红素无籽西瓜的育种方案，可以考虑利用植物组织培养技术、多倍体育种和基因工程的原理进行，具体方案如下：
①选取果肉为红色的二倍体西瓜，用植物组织培养技术获得其愈伤组织。
②用基因工程技术敲除愈伤组织细胞中的LYCb基因（或抑制LYCb基因表达）。
③用植物组织培养技术将转基因愈伤组织培育成幼苗；一部分幼苗培育成二倍体植株甲，另一部分用秋水仙素处理获得四倍体植株乙。
④用多倍体育种技术，将甲作父本，乙作母本杂交，杂交后代即高产番茄红素无籽西瓜。
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