Question

12．烟草是雌雄同株植物，却无法自交产生后代．这是由S基因控制的遗传机制所决定的，其规律如下图所示（注：精子通过花粉管输送到卵细胞所在处，完成受精）．

（1）烟草的S基因分为S₁、S₂、S₃等15种，它们互为等位基因，这是基因突变的结果．
（2）如图可见，如果花粉所含S基因与母本的任何一个S基因种类相同，花粉管就不能伸长完成受精．据此推断在自然条件下，烟草不存在S基因的纯合（子）个体．
（3）将基因型为S₁S₂和S₂S₃的烟草间行种植，全部子代的基因型种类和比例为：S₁S₃：S₂S₃：S₁S₂=2：1：1．
（4）研究发现，S基因包含控制合成S核酸酶和S因子的两个部分，前者在雌蕊中表达，后者在花粉管中表达．传粉后，雌蕊产生的S核酸酶进入花粉管中，与对应的S因子特异性结合，进而将花粉管中的rRNA降解，据此分析花粉管不能伸长的直接原因是缺少核糖体，无法合成蛋白质．

Answer 1

分析 由图示和题干可知，烟草无法完成自交的原因是：花粉所含S基因与母本的任何一个S基因种类相同，花粉管就不能伸长完成受精，因此烟草没有纯合子；两种基因型的烟草间行种植只能完成杂交；rRNA是构成核糖体的成分，核糖体是蛋白质的合成车间．

解答 解：（1）烟草的S基因分为S₁、S₂、S₃等15种，它们是由基因突变的不定向性产生的，控制同一性状的不同类型属于等位基因．
（2）由于花粉所含S基因与母本的任何一个S基因种类相同，花粉管就不能伸长完成受精，而完成受精的雌雄配子基因型一定不同，所以烟草没有纯合子．
（3）将基因型为S₁S₂和S₂S₃的烟草间行种植，它们之间没有自交只有杂交；如果由于烟草无法自交，S₁S₂和S₂S₃的烟草间行种植只能进行杂交，存在两种情况：S₁S₂（父本）×S₂S₃（母本）、或S₁S₂（母本）×S₂S₃（父本），前一种情况S₂花粉管不能伸长，产生S₁S₃、S₁S₂两种子代，后一种情况S₂花粉管不能伸长，产生S₁S₃、S₂S₃两种子代，因而产生的子代的基因型有S₁S₃、S₁S₂、S₂S₃=2：1：1．
4）研究发现，S基因包含控制合成S核酸酶和S因子的两个部分，前者在雌蕊中表达，后者在花粉管中表达．传粉后，雌蕊产生的S核酸酶进入花粉管中，与对应的S因子特异性结合，进而将花粉管中的rRNA降解，因为rRNA是核糖体的组成成分，所以花粉管中没有了核糖体，无法进行蛋白质的合成，故花粉管不能生长．
故答案为：
（1）等位基因      基因突变
（2）纯合（子）
（3）S₁S₃：S₂S₃：S₁S₂=2：1：1
（4）核糖体     蛋白质

点评 本题考查基因的分离定律、基因突变的特征、生物进化与生物多样性的形成的相关知识，意在考查能运用所学知识与观点，能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力．