Question

3．结合所学知识，回答下列有关遗传问题．
（Ⅰ）研究发现，小麦颖果皮色的遗传中，红皮与白皮这对相对性状的遗传涉及Y、y和R、r两对等位基因．两种纯合类型的小麦杂交，F₁全为红皮，用F₁与纯合白皮品种做了两个实验．
实验1：F₁×纯合白皮，F₂的表现型及数量比为红皮：白皮=3：1；
实验2：F₁自交，F₂的表现型及数量比为红皮：白皮=15：1．
分析上述实验，回答下列问题：
（1）根据实验2可推知，与小麦颖果的皮色有关的基因Y、y和R、r位于两对同源染色体上．
（2）实验2的F₂中红皮小麦的基因型有8种，其中杂合子所占的比例为$\frac{4}{5}$．
（3）让实验1的全部F₂植株继续与白皮品种杂交，假设每株F₂植株产生的子代数量相同，则F₃的表现型及数量之比为红皮：白皮=7：9．
（4）现有2包基因型分别为yyRr和yyRR的小麦种子，由于标签丢失而无法区分．请利用白皮小麦种子设计实验方案确定每包种子的基因型．
实验步骤：①分别将这2包无标签的种子和已知的白皮小麦种子种下，待植株成熟后分别让待测种子发育成的植株和白皮小麦种子发育成的植株进行杂交，得到F₁种子；②将F₁种子分别种下，待植株成熟后分别观察统计F₁的小麦颖果的皮色．
结果预测：如果F₁小麦颖果既有红皮，又有白皮（小麦颖果红皮：白皮=1：1），则包内种子的基因型为yyRr；
如果F₁小麦颖果只有红皮，则包内种子的基因型为yyRR．
（Ⅱ）市面上的大米多种多样，有白米、糯米和黑米等．如图为基因控制大米性状的示意图．已知基因G、g位于Ⅰ号染色体上，基因E、e位于Ⅱ号染色体上．
（1）用糯米和白米杂交得到的F₁全为黑米，则亲代基因型为GGee×ggEE，F₁自交得到F₂，则F₂的表现型及比例为白米：糯米：黑米=4：3：9．
（2）将F₂中的黑米选出进行随机传粉得到F₃，F₃中出现纯合黑米的概率为$\frac{16}{81}$．

Answer 1

分析 Ⅰ、根据题意和两个实验的结果可知：小麦颖果的皮色受两对等位基因控制，基因基因型为yyrr的小麦颖果表现为白皮，基因型为Y_-R_-、Y_-rr、yyR_-的小麦颖果都表现为红皮，因此，这两对等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律．据此答题．
Ⅱ、根据图形分析黑米是由2对基因决定的，所以符合基因的自由组合定律．计算随机交配的题目可以应用遗传平衡解题．

解答 解：Ⅰ（1）根据实验2，F₁自交，F₂的表现型及数量比为红皮：白皮=15：1，是9：3：3：1的特殊情况，说明小麦颖果的皮色的遗传遵循基因的自由组合定律．
（2）根据题意已知实验2的F₁基因型YyRr，F₁自交所得F₂的表现型及数量比为红皮：白皮=15：1，则F₂中白皮小麦的基因型是yyrr；由于F₁的基因型是YyRr，所以其自交后代有3×3=9种基因型，而只有yyrr一种是白皮，所以红皮小麦的基因型有8种，其中纯合子（YYRR、YYrr、yyRR）所占的比例为3÷15=$\frac{1}{5}$，则杂合子为$\frac{4}{5}$．
（3）根据实验1：F₁×纯合白皮，F₂的表现型及数量比为红皮：白皮=3：1，可推测F₁基因型YyRr，F₂红皮的基因型为YyRr、Yyrr和yyRr，白皮的基因型为yyrr．则F₂产生基因型为yr的配子的概率为$\frac{9}{16}$，因此，全部F₂植株继续与白皮品种yyrr杂交，F₃中白皮占$\frac{9}{16}$，红皮占$\frac{7}{16}$，红皮：白皮=7：9．
（4）现有2包基因型分别为yyRr和yyRR的小麦种子，由于标签丢失而无法区分，可以用测交的方法利用白皮（yyrr）小麦种子来检验其基因型，实验步骤如下：
①分别将这2包无标签的种子和已知的白皮小麦种子种下，在开花期分别将待测种子发育成的植株和白皮种子发育成的植株进行杂交，得到F₁种子；
②将F₁种子分别种下，待植株成熟后分别观察统计 F₁的小麦颖果的皮色．
结果预测：如果 F₁小麦颖果既有红皮又有白皮即红皮：白皮=1：1，则包内种子的基因型为yyRr；如果 F₁小麦颖果只有红皮，则包内种子的基因型为yyRR．
Ⅱ（1）根据题意糯米的基因型为G_ee，白米的基因型为ggE_，黑米的基因型为G_E_，若用糯米和白米杂交得到F₁全为黑米，则亲代基因型为只能为GGee×ggEE．F₁的基因型为GgEe，双杂合子自交以后：9G_E_（黑米）：3G_ee（糯米）：3ggEe（白米）：1ggee（白米），所以白米：糯米：黑米=4：3：9．
（2）F₂中的黑米的基因型及比例为$\frac{1}{9}$GGEE、$\frac{2}{9}$GGEe、$\frac{2}{9}$GgEE、$\frac{4}{9}$GgEe，由于是随机传粉，符合遗传平衡定律，计算G和g的概率（$\frac{2}{3}$G+$\frac{1}{3}$g），后代有$\frac{4}{9}$GG，E和e的概率（$\frac{2}{3}$E+$\frac{1}{3}$e），后代有$\frac{4}{9}$EE，所以纯合的黑米的基因型为GGEE的概率为：$\frac{16}{81}$．
故答案为：
（Ⅰ）（1）2  两     
（2）8    $\frac{4}{5}$       
（3）红皮：白皮=7：9
（4）F₁小麦颖果既有红皮，又有白皮（小麦颖果红皮：白皮=1：1）
F₁小麦颖果只有红皮
（Ⅱ）（1）GGee×ggEE      白米：糯米：黑米=4：3：9   
（2）$\frac{16}{81}$

点评 本题考查自由组合定律的实质及应用的相关知识点，意在考查学生对所学知识的理解与掌握程度，培养了学生的分析能力、获取信息和解决问题的能力．