Question

20．水稻是重要的粮食作物之一．已知高秆（D）对矮秆（d）是显性，抗病（R）对易感病（r）是显性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上．

现有纯合的水稻品种甲（DDRR）和乙（ddrr）．请分析回答：
（1）在图A所示杂交过程中，植株甲所结的种子中胚细胞的基因型为DdRr，播种这些种子，长出的植株将会产生基因型为DR、Dr、dR、dr的花粉，将这些花粉进行离体培养，获得幼苗后再用试剂处理，所得全部植株中能稳定遗传并符合生产要求的个体理论上占$\frac{1}{4}$，此育种方法与杂交育种相比优点是明显缩短育种年限．
（2）若将图A中F₁与另一水稻品种丙杂交，后代表现型及比例如图B所示，由此判断丙的基因型是Ddrr．
（3）运用杂交育种的方法培育符合生产要求的新品种时，按照图A程序得到F₂后，应通过连续自交的方式来逐代淘汰不符合生产要求的个体．按照现代生物进化论的观点，这种选择能定向改变种群的基因频率，导致种群朝着一定的方向进化．

Answer 1

分析 1、由题意知，知高秆（D）对矮秆（d）是显性，抗病（R）对易感病（r）是显性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上，因此在遗传过程中遵循基因的自由组合定律；纯合的水稻品种甲（DDRR）和乙（ddrr）杂交，得到子一代的基因型是DdRr，自交得子二代的表现型及比例是：D_R_（高杆抗病）：D_rr（高杆感病）：ddR_（矮杆抗病）：ddrr（矮杆感病）=9：3：3：1，其中ddR_（矮杆抗病）是符合要求的表现型，如果要获得能稳定遗传的纯合体，必须经过连续自交，直至不发生性状分离．
2、与杂交育种相比，单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限，由于子一代的基因型是DdRr，子一代在减数分裂产生配子时，等位基因分离的同时，非等位基因进行自由组合，因此产生基因型为DR、Dr、dR、dr的四种配子，且比例是1：1：1：1，用花药离体培养获得单倍体幼苗，用秋水仙素处理后获得基因型为DDRR、DDrr、ddRR、ddrr的可育植株，其中ddRR是稳定遗传的个体．

解答 解：（1）图A所示杂交过程中，植株甲所结的种子中胚细胞来自受精卵，基因型是DdRr；这些种子长出的植株的基因型是DdRr，根据自由组合定律，产生的花粉的基因型是DR：Dr：dR；dr=1：1：1：1；，将这些花粉进行离体培养，获得幼苗的基因型及比例是Dr：Dr：dR：dr=1：1：1：1，用秋水仙素处理后，获得基因型为DDRR、DDrr、ddRR、ddrr的可育植株，其中ddRR是稳定遗传的个体，比例占$\frac{1}{4}$；与杂交育种相比，该育种方法的优点是明显缩短育种年限．
（2）由分析知F1的基因型是DdRr，该植株与丙植株杂交后代的表现型及比例判断亲本基因型是：高杆：矮杆=3：1⇒亲本是Dd×Dd；抗病：感病=1：1⇒亲本基因型是Rr×rr，因此丙植株的基因型是Ddrr．
（3）运用杂交育种的方法培育符合生产要求的新品种时，得到F₂，由于F2中表现为矮杆抗病植株的基因型是ddRR和ddRr，杂合子后代会发生性状分离，因此需要进行连续自交，逐代淘汰不符合生产要求的个体；按照现代生物进化论的观点，这种选择能定向改变种群的基因频率，进而使生物朝着一定的方向进化．
故答案为：
（1）DdRr　　　DR、Dr、dR、dr　$\frac{1}{4}$　　明显缩短育种年限
（2）Ddrr
（3）连续自交　　　基因频率

点评 本题旨在考查学生对于杂交育种和单倍体育种的方法、过程和优缺点的比较掌握及对生物进化的实质和选择在进化过程中的作用的理解，把握知识的内在联系形成知识网络的能力．