题目内容
【题目】玉米（2N=20）是重要的粮食作物之一。请分析回答下列有关遗传学问题。
(1)某玉米品种2号染色体上的基因对S、s和M、m各控制一对相对性状,基因S在编码蛋白质时,控制最前端几个氨基酸的DNA序列,如下图1所示。已知起始密码子为AUG或GUG。
①基因S发生转录时,作为模板链的是图1中的____链。若基因S的b链中箭头所指碱基对G/C缺失,则该处对应的密码子将变为_____。
②某基因型为SsMm的植株自花传粉,后代出现了4种表现型,在此过程中出现的变异的类型属于_____,其原因是在减数分裂过程中发生了____________。
(2)玉米的高秆易倒伏(H)对矮秆抗倒伏(h)为显性,抗病(R)对易感病(r)为显性,两对基因分别位于两对同源染色体上。图2表示利用品种甲(HHRR)和乙(hhrr)通过三种育种方法(Ⅰ~Ⅲ)培育优良品种(hhRR)的过程。
①利用方法Ⅰ培育优良品种时,获得hR植株常用的方法为______,这种植株由于__________,必须经诱导染色体加倍后才能用于生产实践。图2所示的三种方法(Ⅰ~Ⅲ)中,最难获得优良品种(hhRR)的是方法_____,其原因是______________。
②用方法Ⅱ培育优良品种时,先将基因型为HhRr的植株自交获得子代(F2),F2植株中自交会发生性状分离的基因型共有___种,这些植株在全部 F2中的比例为____。若将F2的全部高秆抗病植株去除雄蕊,用F2矮秆抗病植株的花粉随机授粉,则杂交所得子代中的纯合矮秆抗病植株占_____。
【答案】bGUU基因重组同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换花药离体培养长势弱小而且高度不育Ⅲ基因突变频率很低而且是不定向的53/44/27
【解析】
据图1可知，由于起始密码子为AUG或GUG，故其对应的模板链碱基为TAC或CAC，由于b链中有TAC序列，故为模板链；据图2可知，Ⅰ为单倍体育种，利用该方法工培育优良品种时，获得hR植株常用的方法为花药离体培养；Ⅱ为杂交育种，Ⅲ为诱变育种，这种方法最难获得优良品种（hhRR），因基因突变频率很低而且是不定向的。（1）①由于起始密码子为AUG或GUG，故其对应的模板链碱基为TAC或CAC，由于b链中有TAC序列，故为模板链；若基因S的b链中箭头所指处原碱基序列为CAG，若碱基对G/C缺失，则碱基序列为CAA，故该处对应的密码子将由GUC改变为GUU。②基因型为SsMm的植株自花传粉，后代出现了4种表现型，说明出现了基因重组，由于S、s和M、m基因均位于2号染色体上，为连锁关系，故说明同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。（2）①据图示可知，Ⅰ为单倍体育种，利用该方法工培育优良品种时，获得hR植株常用的方法为花药离体培养，不过获得的单倍体长势弱小而且高度不育，须经诱导染色体加倍后才能用于生产实践；Ⅲ为诱变育种，这种方法最难获得优良品种（hhRR），因基因突变频率很低而且是不定向的。②将基因型为HhRr的植株自交获得子代（F2），F2代植株中自交后代基因型共有9中，其中纯合体为4种，杂合体即发生性状分离的基因型为5种；由于纯合体共占1/4，故这些植株在全部 F2代中的比例为1-1/4=3/4；若将F2代的全部高秆抗病植株基因型为H_R_，矮秆抗病植株基因型为hhR_，则杂交所得子代hh的概率=2/3×1/2=1/3，杂交所得子代RR的概率=2/3×2/3=4/9，故后代中纯合矮秆抗病植株hhRR概率为4/27。
育种方法 | 杂交育种 | 诱变育种 | 单倍体育种 | 多倍体育种 | 基因工程育种 |
原理 | 基因重组 | 基因突变 | 染色体数目变异 | 染色体数目变异 | 基因重组 |
常用方式 | ①选育纯种：杂交→自交→选优→自交②选育杂种：纯合的双亲杂交→杂交种 | 辐射诱变、激光诱变、空间诱变等处理萌发的种子或幼苗 | 花药离体培养，然后再使染色体数目加倍 | 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 | 转基因（DNA重组）技术将目的基因导入生物体内，培育新品种 |
优点 | ①使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上②操作简便 | 可以提高变异的频率、加速育种进程且大幅度地改良某些性状 | ①明显缩短育种年限②所得品种一般为纯合子 | 器官巨大，提高产量和营养成分 | 打破物种界限，定向改变生物的性状 |
缺点 | ①育种时间长，杂种需年年制种②只能在同品种间进行 | 有利变异少，需大量处理实验材料（有很大盲目性） | 技术复杂且需与杂交育种配合 | 只适用于植物，发育延迟，结实率低 | 技术复杂，安全性问题多，有可能引发生态危机 |
应用 | 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦 | 高产青霉菌 | 用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦 | 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 | 转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉 |
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