Question

1．玉米的紫株和绿株由6号染色体上一对等位基因（H，h）控制，正常情况下紫株与绿株杂交，子代均为紫株．育种工作者用X射线照射紫株A后再与绿株杂交，发现子代有紫株732株、绿株2株（绿株B）．为研究绿株B出现的原因，让绿株B与正常纯合的紫株C杂交得到F₁，F₁再严格自交得到F₂，观察F₂的表现型及比例，并做相关分析．
（1）假设一：X射线照射紫株A导致其发生了基因突变．基因突变的实质是碱基对的替换、增添和缺失（基因结构的改变）．如果此假设正确，则F1的基因型为Nn；F₁自交得到的F₂中，紫株所占的比例应为$\frac{3}{4}$
（2）假设二：X射线照射紫株A导致其6号染色体断裂，含有基因H的片段缺失（注：一条染色体片段缺失不影响个体生存，两条同源染色体缺失相同的片段个体死亡）．如果此假设正确，则绿株B能产生2种配子，F₁的表现型为全部为紫株；F₁自交得到的F₂中，紫株所占比例应为$\frac{6}{7}$
（3）上述杂交实验中玉米植株颜色的遗传遵循基因的分离规律．
（4）利用细胞学方法可以验证假设二是否正确．操作是最好选择上图中的绿株B植株，在显微镜下常对其减数分裂细胞中的染色体进行观察和比较，原因是联会的染色体处于配对状态，可以观察6号染色体是否相同．

Answer 1

分析 正常情况下，玉米的紫株与绿株杂交所得到的子代均为紫株，说明紫株相对于绿株为显性性状，且亲本中紫株的基因型为NN，绿株的基因型为nn．绿株B可能是基因突变产生的，也可能是染色体变异后产生的，答题的关键是扣住基因突变和染色体变异的区别．

解答 解：（1）假设一是基因突变，基因突变是指DNA分子中碱基对的增添、缺失和替换等，其实质是基因结构的改变．紫株A变异后与绿株（nn）杂交，后代有绿株出现，说明紫株A的基因型为Nn，绿株B的基因型为nn．绿株B（nn）与正常纯合的紫株C（NN）杂交，F₁的基因型为Nn；F₁自交得到F₂，F₂中紫株（N_）所占的比例应为$\frac{3}{4}$．
（2）假设二是染色体变异，即绿株B的一条染色体缺失含有基因N的片段，因此其能产生2种配子，一种配子含有基因n，另一种配子6号染色体断裂缺失含N的片段．绿株B与正常纯合的紫株C（NN）杂交，F₁有两种基因型（比例相等）：Nn和缺失一条染色体片段的紫株，均表现为紫株；F₁自交得到的F₂，由于两条染色体缺失相同的片段的个体死亡，所以F₂中紫株所占比例应为$\frac{6}{7}$．
（3）玉米植株的颜色是受一对等位基因控制的，因此该性状的遗传遵循基因的分离定律．
（4）基因突变是点突变，在显微镜下无法观察到，而染色体变异可在显微镜下观察到，所以假设二可以通过细胞学的方法来验证，即在显微镜下观察绿株B细胞有丝分裂或减数分裂过程中的染色体．如果观察减数分裂时的细胞，可以观察联会的6号染色体是否相同；如果观察有丝分裂时的细胞，应选择中期的细胞进行观察，因为此时染色体的形态和数目最清晰，然后可以通过染色体组型分析比较6号染色体是否相同．
故答案为：
（1）碱基对的替换、增添和缺失（基因结构的改变）     Nn     $\frac{3}{4}$
（2）2   全部为紫株      $\frac{6}{7}$
（3）基因的分离
（4）绿株B     联会的染色体处于配对状态，可以观察6号染色体是否相同

点评 本题考查基因分离规律、基因突变和染色体变异的应用，意在考查考生能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力；能理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界中的一些生物学问题的能力．