Question

16．玉米是一种重要的粮食作物．自然情况下，正常的玉米植株是雌雄同株异花的植物．请分析回答下列有关的问题：
（1）我国是玉米螟的多发区，而普通玉米植株的抗虫能力较低，每年因玉米螟造成的损失高达产量的5%左右．上个世纪末，育种科学家利用土壤农杆菌介导法成功地将苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基因（即“抗虫基因”）导人了玉米体细胞中．
①苏云金杆菌的抗虫基因由两个区段组成，其中RNA聚合酶能识别并结合的位点存在于非编码区区段．与苏云金杆菌的抗虫基因相比，玉米细胞基因结构的主要特点是编码区是间隔的、不连续的．
②科学家获得抗虫基因后，将其与土壤农杆菌的质粒结合形成重组质粒，这一过程必需的工具酶有限制酶、DNA连接酶．
③若经检测发现：受体细胞始终没有合成杀虫结晶蛋白（即抗虫蛋白），能否据此判定抗虫基因未能成功导入这些受体细胞？为什么？不能，因为抗虫基因导入成功后不一定直接表达．
④抗虫基因成功导入玉米体细胞后，还需利用植物组织培养技术获得转基因植株，该技术的理论基础是细胞的全能性．
（2）玉米植株的性别由两对基因（B、b和T、t）控制，这两对基因分别位于两对同源染色体上．玉米植株的基因型与性别的对应关系如表：

基因型	B_T_	bbT_	B_tt或bbtt
性别	正常植株（雌雄同株异花	雄株	雌株

①选择多株基因型相同的雄株作父本，多株基因型相同的雌株作母本，杂交后代植株的性别仅有雄株和雌株两种，且比例各占50%，则亲本植株的基因型为bbTt、bbtt．
②将基因型为BbTt的玉米植株去雄后，授以bbTt玉米植株的花粉，杂交得到的后代植株的性别及比例为正常植株：雄株：雌株=3：3：2．
③让基因型为BbTt的玉米植株作亲本，自交得到F₁代，让F₁代植株中的雄株和雌株玉米杂交，则产生的F₂代中雌性玉米植株占的比例为$\frac{1}{3}$．
（3）某同学用纯合有色饱满籽粒的玉米与无色皱缩籽粒的玉米杂交，F₁全部表现为有色饱满．F₁自交后得F₂，F₂代的性状表现及比例为：有色饱满73%，有色皱缩2%，无色饱满2%，无色皱缩23%．（实验条件与操作均符合要求，后代数量足够多）
①该同学据此判断，上述两对性状的遗传不符合基因的自由组合定律，其依据是F₁自交后代F₂分离比不符合9：3：3：1．
②若欲进一步验证①的判断，最好选择表现型为无色皱缩的玉米与F₁植株杂交．预测结果是有色饱满：有色皱缩：无色饱满：无色皱缩不等于1：1：1：1．

Answer 1

分析 原核生物和真核生物基因的结构包括编码区和非编码区，在非编码区的上游有启动子，其上有RNA聚合酶的识别位点；真核生物编码区是间隔的、不连续的，由外显子和内含子组成，据此分析答题．

解答 解：（1）①原核生物和真核生物基因的结构包括编码区和非编码区，在非编码区的上游有启动子，其上有RNA聚合酶的识别位点；真核生物编码区是间隔的、不连续的，由外显子和内含子组成．
②基因工程利用的工具酶有限制酶、DNA连接酶．
③基因工程中，抗虫基因导入成功后不一定直接表达，所以受体细胞始终没有合成杀虫结晶蛋白（即抗虫蛋白不能判定抗虫基因未能成功导入这些受体细胞．
④抗虫基因成功导入玉米体细胞后，还需利用植物组织培养技术获得转基因植株，其理论基础是细胞的全能性．
（2）①选择多株基因型相同的雄株（bbT_）作父本，多株基因型相同的雌株（B_tt或bbtt）作母本，杂交后代植株的性别仅有雄株和雌株两种，且比例各占50%，说明母本是bbtt，则父本是bbTt．
②将基因型为BbTt的玉米植株去雄后，授以bbTt玉米植株的花粉，杂交得到的后代3BbT_、1Bbtt、3bbT_、1bbtt，所以植株的性别及比例为正常植株：雄株：雌株=3：3：2．
③让基因型为BbTt的玉米植株作亲本，自交得到F₁代，让F₁代植株中的雄株（bbT_）和雌株（B_tt或bbtt）玉米杂交，则产生的F₂代中雌性玉米植株占的比例为$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{2}=\frac{1}{3}$．
（3）①因为玉米粒色和粒形的每对相对性状的分离比均为3：1，两对性状综合考虑，如果符合自由组合定律，F₁自交后代分离比应符合9：3：3：1，但本题给出的数据不符合9：3：3：1，因此上述两对性状的遗传不符合基因自由组合定律．
②若欲进一步验证①的判断，最好选择表现型为无色皱缩的玉米与F₁植株杂交．用于两对基因不符合基因的自由组合定律，所以后代有色饱满：有色皱缩：无色饱满：无色皱缩不等于1：1：1：1．

故答案为
（1）①非编码区   编码区是间隔的、不连续的
②限制酶  DNA连接酶
③不能  因为抗虫基因导入成功后不一定直接表达
④植物组织培养   细胞的全能性
（2）①bbTt、bbtt
②正常植株：雄株：雌株=3：3：2 
③$\frac{1}{3}$
（3）①F₁自交后代F₂分离比不符合9：3：3：1
②无色皱缩   有色饱满：有色皱缩：无色饱满：无色皱缩不等于1：1：1：1

点评 本题考查基因分离定律的实质及应用、基因自由组合定律的实质及应用，要求考生掌握基因分离定律和基因自由组合定律的实质，能根据题干信息“有色饱满73%，有色皱缩2%，无色饱满2%，无色皱缩23%”准确判断这两对相对性状的遗传是否遵循两大遗传定律；能根据实验目的，设计简单的遗传实验进行验证．