题目内容
【题目】玉米是雌雄同株异花植物,利用玉米纯合雌雄同株品系M培育出雌株突变品系,该突变品系的产生原因是2号染色体上的基因Ts突变为ts,Ts对ts为完全显性。将抗玉米螟的基因A转入该雌株品系中获得甲、乙两株具有玉米螟抗性的植株,但由于A基因插入的位置不同,甲植株的株高表现正常,乙植株矮小。为研究A基因的插入位置及其产生的影响,进行了以下实验:
实验一:品系M(TsTs)×甲(Atsts)→F1中抗螟∶非抗螟约为1∶1 |
实验二:品系M(TsTs)×乙(Atsts)→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高约为1∶1 |
?
(1)实验一中作为母本的是______________,实验二的F1中非抗螟植株的性别表现为__________ (填:雌雄同株、雌株或雌雄同株和雌株)。
(2)选取实验一的F1抗螟植株自交,F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株约为2∶1∶1。由此可知,甲中转入的A基因与ts基因_____________ (填:是或不是)位于同一条染色体上,F2中抗螟雌株的基因型是_____________。若将F2中抗螟雌雄同株与抗螟雌株杂交,子代的表现型及比例为_____________。
(3)选取实验二的F1抗螟矮株自交,F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株约为3∶1∶3∶1,由此可知,乙中转入的A基因_____________ (填:位于或不位于)2号染色体上,理由是_____________。 F2中抗螟矮株所占比例低于预期值,说明A基因除导致植株矮小外,还对F1的繁殖造成影响,结合实验二的结果推断这一影响最可能是_____________。F2抗螟矮株中ts基因的频率为_____________,为了保存抗螟矮株雌株用于研究,种植F2抗螟矮株使其随机受粉,并仅在雌株上收获籽粒,籽粒种植后发育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例为_____________。
【答案】甲??? 雌雄同株??? 是??? AAtsts??? 抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1??? 不位于??? 抗螟性状与性别性状间是自由组合的,因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2号染色体上??? 含A基因的雄配子不育??? 1/2??? 1/6???
【解析】
根据题意可知,基因Ts存在时表现为雌雄同株,当基因突变为ts后表现为雌株,玉米雌雄同株M的基因型为TsTs,则实验中品系M作为父本,品系甲和乙的基因型为tsts,则作为母本。由于基因A只有一个插入到玉米植株中,因此该玉米相当于杂合子,可以看做为AO,没有插入基因A的植株基因型看做为OO,则分析实验如下:
实验一:品系M(OOTsTs)×甲(AOtsts)→F1AOTsts抗螟雌雄同株1:OOTsts非抗螟雌雄同株1;让F1AOTsts抗螟雌雄同株自交,若基因A插入到ts所在的一条染色体上,则F1AOTsts抗螟雌雄同株产生的配子为Ats、OTs,那么后代为1AAtsts抗螟雌株:2AOTsts抗螟雌雄同株:1OOTsTs非抗螟雌雄同株,该假设与题意相符合,因此说明实验一中基因A与基因ts插入到同一条染色体上。
实验二:品系M(OOTsTs)×乙(AOtsts)→F1AOTsts抗螟矮株雌雄同株1:OOTsts非抗螟正常株高雌雄同株1,选取F1AOTsts抗螟矮株雌雄同株自交,后代中出现抗螟雌雄同株:抗螟雌株:非抗螟雌雄同株:非抗螟雌株=3:1:3:1,其中雌雄同株:雌株=3:1,抗螟:非抗螟=1:1,说明抗螟性状与性别之间发生了自由组合现象,说明基因A与基因ts没有插入到同一条染色体上,则基因A与基因ts位于非同源染色体上,符合基因自由组合定律,其中雌雄同株:雌株=3:1,但是抗螟:非抗螟=1:1不符合理论结果3:1,说明有致死情况出现。
(1)根据题意和实验结果可知,实验一中玉米雌雄同株M的基因型为TsTs,为雌雄同株,而甲品系的基因型为tsts,为雌株,只能做母本,根据以上分析可知,实验二中F1的非抗螟植株基因型为OOTsts,因此为雌雄同株。
(2)根据以上分析可知,实验一的F1AOTsts抗螟雌雄同株自交,后代F2为1AAtsts抗螟雌株:2AOTsts抗螟雌雄同株:1OOTsTs非抗螟雌雄同株,符合基因分离定律的结果,说明实验一中基因A与基因ts插入到同一条染色体上,后代中抗螟雌株的基因型为AAtsts,将F2中AAtsts抗螟雌株与AOTsts抗螟雌雄同株进行杂交,AAtsts抗螟雌株只产生一种配子Ats,AOTsts抗螟雌雄同株作为父本产生两种配子,即Ats、OTs,则后代为AAtsts抗螟雌株:AOTsts抗螟雌雄同株=1:1。
(3)根据以上分析可知,实验二中选取F1AOTsts抗螟矮株雌雄同株自交,后代中出现抗螟雌雄同株:抗螟雌株:非抗螟雌雄同株:非抗螟雌株=3:1:3:1,其中雌雄同株:雌株=3:1,抗螟:非抗螟=1:1,说明抗螟性状与性别之间发生了自由组合现象,故乙中基因A不位于基因ts的2号染色体上,且F2中抗螟矮株所占比例小于理论值,说明A基因除导致植株矮小外,还影响了F1的繁殖,根据实验结果可知,在实验二的F1中,后代AOTsts抗螟矮株雌雄同株:OOTsts非抗螟正常株高雌雄同株=1:1,则说明含A基因的卵细胞发育正常,而F2中抗螟矮株所占比例小于理论值,故推测最可能是F1产生的含基因A的雄配子不育导致后代中雄配子只产生了OTs 和Ots两种,才导致F2中抗螟矮株所占比例小于理论值的现象。根据以上分析可知,实验二的F2中雌雄同株:雌株=3:1,故F2中抗螟矮植株中ts的基因频率不变,仍然为1/2;根据以上分析可知,F2中抗螟矮株的基因型雌雄同株为1/3AOTsTs、2/3AOTsts,雌株基因型为AOtsts,由于F1含基因A的雄配子不育,则1/3AOTsTs、2/3AOTsts产生的雄配子为2/3OTs、1/3Ots,AOtsts产生的雌配子为1/2Ats、1/2Ots,故雌株上收获的籽粒发育成的后代中抗螟矮植株雌株AOtsts所占比例为1/2×1/3=1/6。