Question

13．玉米（2N=20）是重要的粮食作物之一．已知玉米的高秆、易倒伏（D）对矮秆、抗倒伏（d）为显性，抗病（R）对易感病（r）为显性，控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上．为获得纯合矮秆抗病玉米植株，研究人员采用了如图所示的方法．请回答：

（1）过程②常采用花药离体培养的方法由DdRr得到dR个体．若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米，通过筛选得到的矮秆抗病植株在理论上有$\frac{M}{4}$株．若过程①的F₁自交2代，产生的F₃中纯合的矮杆抗病植株占$\frac{9}{64}$．过程②与过程①比较，过程②育种方法最大的优点是明显缩短育种年限．
（2）与过程④的育种方式相比，过程③育种的优势是能定向改造生物的性状．在过程③中，目的基因与运载体结合必须使用限制酶和DNA连接酶两种工具酶．
（3）盐碱地是一种有开发价值的土地资源，为了开发利用盐碱地，从而扩大耕地面积，增加粮食产量，我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系．为了确定耐盐转基因玉米是否培育成功，既要用放射性同位素标记的耐盐基因作探针进行分子杂交检测，又要用一定浓度盐水浇灌的方法从个体水平鉴定玉米植株的耐盐性．

Answer 1

分析 1、根据题意和图示分析可知：①为杂交育种中对筛选植株连续自交；②是单倍体育种；③是基因工程育种；④是诱变育种．
2、目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等．

解答 解：（1）F₁的基因型为DdRr，其减数分裂产生的配子有DR、Dr、dR、dr四种，比例为1：1：1：1．过程②常采用花药离体培养的方法得到单倍体dR个体．若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米，通过筛选得到的矮秆抗病植株在理论上有$\frac{M}{4}$株．若过程①的F₁自交2代，F₂中能产生纯合的矮杆抗病植株的基因型及比例为$\frac{4}{16}$DdRr、$\frac{2}{16}$DdRR、$\frac{1}{16}$ddRR、$\frac{2}{16}$ddRr．因此，自交后产生的F₃中纯合的矮杆抗病植株（ddRR）占$\frac{4}{16}$×$\frac{1}{16}$+$\frac{2}{16}$×$\frac{1}{4}$+$\frac{1}{16}$×1+$\frac{2}{16}$×$\frac{1}{4}$=$\frac{9}{64}$．
（2）过程③是基因工程育种，与过程④诱变育种的育种方式相比，过程③育种的优势是定向的改造生物的遗传性状．在完成目的基因与运载体的结合时，必须用到的工具酶是限制酶、DNA连接酶．
（3）盐碱地是一种有开发价值的土地资源，为了开发利用盐碱地，从而扩大耕地面积，增加粮食产量，我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系．为了确定耐盐转基因玉米是否培育成功，先要鉴定是否已导入目的基因，后要检测是否表达．因此，既要用放射性同位素标记的耐盐基因作探针进行分子杂交检测，又要用一定浓度盐水浇灌的方法从个体水平鉴定玉米植株的耐盐性．
故答案为：
（1）花药离体培养   $\frac{M}{4}$        $\frac{9}{64}$    明显缩短育种年限
（2）能定向改造生物的性状     限制酶    DNA连接酶
（3）耐盐基因（目的基因）   一定浓度盐水浇灌（或移栽到盐碱地中）

点评 本题考查作物育种的相关知识，考试中常以某一作物育种为背景，综合考查诱变育种、杂交育种、单倍体和多倍体育种及基因工程育种的区别与联系，这部分需要重点记忆杂交育种的概念和原理以及诱变育种的原理．