Question

3．青蒿的花色表现为白色（只含白色素）和黄色（含黄色色素），是一对相对性状，由两对等位基因（A和a，B和b）共同控制，显性基因A控制以白色素为前体物合成黄色色素的代谢过程，但当显性基因B存在时可抑制其表达（如图所示）．据此回答：

（1）开黄花的青蒿植株的基因型可能是AAbb或Aabb．
（2）现有AABB、aaBB和aabb三个纯种白色青蒿品种，为了培育出能稳定遗传的黄色品种，某同学设计了如下程序．
Ⅰ．选择AABB、aabb两个品种进行杂交，得到F₁种子；
Ⅱ．F₁种子种下得F₁植株，F₁随机交配得F₂种子；
Ⅲ．F₂种子种下得F₂植株，F₂自交，然后选择开黄色花植株的种子混合留种；
Ⅳ．重复步骤Ⅲ若干代，直到后代不出现性状分离为止．
①F₁植株能产生比例相等的四种配子，原因是A和a、B和b分别位于3号和1号染色体上，产生配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合．
②F₂性状分离比为白色：黄色=13：3．
③F₂植株中在这些开黄花的植株上所结的种子中黄色纯合子占$\frac{1}{2}$．
④有同学认为这不是一个最佳方案，你能在原方案的基础上进行修改，以缩短培育年限吗？请设计最快捷方案．取F₁植株的花药进行离体培养，用秋水仙素处理幼苗，成熟后开黄花的植株即为纯种．

Answer 1

分析 1、基因分离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，位于非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而发生自由组合．
2、由题意知，青蒿花色受2对等位基因控制，根据代谢途径可知，2对等位基因分别位于2对同源染色体上，因此遵循自由组合定律，且A_bb能产生黄色色素，表现为黄花，由于B抑制A表达，因此A_B_开白花，aaB_、aabb也是白花．

解答 解：（1）由代谢途径可知，A_bb能产生黄色色素，开黄花，包括AAbb、Aabb两种．
（2）能稳定遗传的黄色品种的基因型是AAbb，三个纯种的基因型是AABB、aaBB、aabb，利用三个纯种培育黄花品系，杂交子代必须同时含有A、b基因，因此选择的亲本的基因型应该是AABB、aabb，杂交子一代的基因型是AaBb，让着子一代自交得到子二代，子二代中黄色植株的基因型是A_bb，其中AAbb能稳定遗传，Aabb不能稳定遗传，需要连续自交，提高纯合度．
Ⅰ由于AABB、aabb杂交子一代同时含有A、b基因，因此选择AABB×aabb，得到子一代；
ⅡⅡ．F₁种子种下得F₁植株，F₁随机交配得F₂种子；
Ⅲ．F₂种子种下得F₂植株，F₂自交，然后选择开黄色花植株的种子混合留种；
Ⅳ．重复步骤Ⅲ若干代，直到后代不出现性状分离为止．
①杂交子一代的基因型是AaBb，由于2对等位基因分别位于2对同源染色体上，遵循自由组合定律，因此子一代产生比例相等的四种类型的配子．
②子一代自交得到子二代的基因及比例是A_B_：A_bb：aaB_：aabb=9：3：3：1，其中A_bb为黄花，其他为白花，因此子二代的性状分离比是白色：黄色=13：3．
③子二代开黄花的植株中，AAbb：Aabb=1：2，子二代中开黄花的种子混合种植，相当于自由交配，产生的配子的类型及比例是Ab=$\frac{1}{3}$+$\frac{2}{3}×\frac{1}{2}$=$\frac{2}{3}$，ab=$\frac{2}{3}×\frac{1}{2}$=$\frac{1}{3}$，由于雌雄配子的结合是随机的，因此后代的基因型及比例是AAbb：Aabb：aabb=4：4：1，其中AAbb、Aabb是黄花，纯合子的比例是$\frac{1}{2}$．
④单倍体育种能明显缩短育种年限，用F₁植株的花药进行离体培养，用秋水仙素处理幼苗，成熟后开黄花的植株即为纯种．
故答案为：
（1）AAbb或Aabb
（2）Ⅰ．AABB、aabb
Ⅳ．①A和a、B和b分别位于3号和1号染色体上，产生配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合
②白色：黄色=13：3  
 ③$\frac{1}{2}$
④取F₁植株的花药进行离体培养，用秋水仙素处理幼苗，成熟后开黄花的植株即为纯种．

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，基因与性状之间的关系，把握知识的内在联系，形成知识网络，区分自交与自由交配及其计算方法，并结合题干信息解答问题．