Question

3．据研究，某种植物的理想品种能合成两种对人类疾病有医疗价值的药物成分，其合成途径如图所示．请回答有关问题：

（1）现有两纯种植物，一种只能合成药物1，另一种两种药物都不能合成，这两种植物杂交，F_l都只能合成药物l，F_l自交产生的F₂中的三种表现型：只能合成药物1：两种药物都能合成：两种药物都不能合成=9：3：4．  F₂的性状分离比说明基因M（m）与N （n）的遗传遵循基因的自由组合规律．
（2）两种亲本植物的基因型分别是MMNN、mmnn．
（3）F₂代两种药物都能合成的植物中能稳定遗传的个体所占的比例为$\frac{1}{3}$，将F₂中只能合成药物l的种子播种后进行自交，后代出现能合成两种药物的纯合子的比例是$\frac{1}{12}$．
（4）用上述方法选育能合成两种药物的纯种植株，费时较长，欲尽快选育出理想植株，可以利用F₁植物的花粉进行花药离体培养，再用秋水仙素或低温诱导使其染色体加倍，从中选育能合成两种药物的植株．

Answer 1

分析 基因分定律和自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后打，同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合．由细胞代谢途径可知，M_N_能合成药物1，M_nn能合成药物1和药物2，mmN_、mmnn药物1、药物2都不能合成．

解答 解：（1）由题意知，子二代的表现型有3种，且比例是9：3：4，是9：3：3：1的变式，因此2对等位基因遵循自由组合定律，且子一代基因型是MmNn．
（2）由分析知，只能合成药物1的纯合子是MMNN，两种药物都不能合成的纯合子是mmNN、mmnn，如果二者杂交子一代的基因型是MmNn，则两种药物都不能合成的亲本是mmnn．
（3）MmNn自交后代的基因型及比例是M_N_：M_nn：mmN_：mmnn=9：3：3：1，其中两种药物都能合成的植物的基因型是M_nn，其中能稳定遗传的个体MMnn，占$\frac{1}{3}$；F₂中只能合成药物l的基因型是M_N_，让其自交，转化成2个分离定律问题：M_自交后代mm=$\frac{2}{3}×\frac{1}{4}=\frac{1}{6}$、Mm=$\frac{2}{3}×\frac{1}{2}=\frac{1}{3}$、MM=1-$\frac{1}{6}-\frac{1}{3}=\frac{1}{2}$，N_自交后代nn=$\frac{2}{3}×\frac{1}{4}=\frac{1}{6}$、Nn=$\frac{2}{3}×\frac{1}{2}=\frac{1}{3}$、NN=1-$\frac{1}{6}-\frac{1}{3}=\frac{1}{2}$，因此F₂中只能合成药物l的种子播种后进行自交，后代出现能合成两种药物的纯合子的比例是MMnn=$\frac{1}{2}×\frac{1}{6}$=$\frac{1}{12}$．
（4）单倍体育种能明显缩短育种年限，方法是：子一代花药离体培养获得单倍体幼苗，用秋水仙素处理或低温诱导染色体数目加倍，获得可从中选育能合成两种药物的植株．
故答案为：
（1）基因的自由组合
（2）MMNN    mmnn 
（3）$\frac{1}{3}$     $\frac{1}{12}$
（4）花药离体培养   低温诱导

点评 本题旨在考查学生理解基因分离定律和自由组合定律的实质，单倍体育种的方法和优点，把握知识的内在联系，形成知识网络，学会应用分离定律解答自由组合问题．