玉米是雌雄同株异花的农作物。科学家发现,玉米籽粒正常与干瘪受一对等位基因A/a控制,干瘪的籽粒无发芽能力;玉米的育性受另外一对等位基因M/m控制,其中基因型MM、Mm个体可产生可育的雌雄配子,mm表现为雄性不育。
(1)将基因型为MM的正常玉米籽粒种植,开花时随机授粉,成熟后收获F1种子再种植。F1植株自花授粉后,有1/2的F1植株果穗上结出干瘪种子,则亲代正常籽粒中纯合体所占比例为______________。
(2)将基因型为AaMm的植株连续自交两代,发现F1植株中雄性可育植株与雄性不育植株的比例为3:1,则可判断A/a、M/m两对等位基因分别位于______________(填“一对”或“两对”)同源染色体上,理由是______________。F2植株中雄性不育个体所占的比例为______________。
(3)在玉米杂交育种过程中,为了持续获得雄性不育植株,将雄配子致死基因B、红色胚带荧光基因R(正常玉米黄色胚)和花粉育性恢复基因M(使雄性不育植株恢复育性)构成紧密连锁的“组件”,可通过转基因技术将单个“组件”导入雄性不育植株细胞的染色体上。请简述利用该转基因植株持续获得非转基因雄性不育植株的育种过程________。(以上植株均不含a基因)
(4)将上述转基因植株作母本与基因型为MM的玉米杂交,F1自交,假设所有卵细胞均可受精,F2植株中有1/8的雄性不育植株,可知单个基因B、R和M构成的紧密连锁的“组件”导入雄性不育植株细胞的(选填“①”、“②”、“①或②”)________染色体上。
【答案】
(1)1/3
(2) 两对 若两对等位基因位于1对同源染色体上,则F1代植株中雄性可育植株:雄性不育植株的比例为2:1或3:0 1/6
(3)将该转基因植株进行自花授粉,种子成熟后,收获种子,选黄色种子种植,即可得到非转基因雄性不育植株;代荧光红种子种植继续自花授粉,可持续获得非转基因雄性不育植株
(4)①
【解析】
【分析】
分析题意可知:玉米籽粒正常与干瘪受一对等位基因A/a控制,干瘪的籽粒无发芽能力,由于正常玉米籽粒种植,开花时随机授粉,成熟后收获F1种子再种植。F1植株自花授粉后,有1/2的F1植株果穗上结出干瘪种子,可知干瘪为隐性性状,正常为显性性状;玉米的育性受另外一对等位基因M/m控制,其中基因型MM、Mm个体可产生可育的雌雄配子,mm表现为雄性不育,只能产生雌配子。
(1)
基因型为MM的正常玉米籽粒 ,开花时随机授粉,成熟后收获F1种子再种植。F1植株自花授粉后,有1/2的F1植株果穗上结出干瘪种子,则可知干瘪为隐性性状,正常为显性性状;F1中基因型为AaMM的植株占1/2,故亲本正常籽粒基因型为AAMM、AaMM,设亲代产生的aM配子比例为X,则AM配子比例为(1-X),由于基因型为aa的种子无发芽能力,可计算2X×(1-X)/(1-X2)=1/2,解得X为1/3,故基因型为AaMM的个体所占比例为2/3,AAMM所占比例为1/3,即亲代正常籽粒中纯合体所占比例为1/3。
【我的理解】此题可直接设AaMM在亲本中所占比例为X,则AAMM所占比例为1-X,则二者产生的配子为AM=1-(1/2)X,aM=(1/2)X,为方便书写与计算设1/2=a,则AM=1-aX,aM=aX,得到F1中AAMM=(1-aX)2,AaMM=2(aX)(1-aX),aaMM不能发芽不能产生F2,则F1中AaMM=1/2=2(aX)(1-aX)/[(1-aX)2+2(aX)(1-aX)],化简为1/2=2aX/(1+aX),继续化简得3aX=1,将a=1/2代入,可得X=2/3,可得出AAMM所占比例为1-X=1/3。
(2)
将基因型为AaMm的植株连续自交两代,发现F1植株中雄性可育植株与雄性不育植株的比例为3:1,而由于基因型为aa的种子无发芽能力,若若两对等位基因位于1对同源染色体上,则F1代植株中雄性可育植株:雄性不育植株的比例为2:1或3:0,则可判断A/a、M/m两对等位基因分别位于两对同源染色体上。F1植株中雄性可育植株MM:雄性可育Mm:雄性不育植株mm=1:2:1,雄性不育只能做母本,不能自交,故F2植株中雄性不育个体所占的比例为2/3×1/4=1/6。
(3)
在玉米杂交育种过程中,为了持续获得雄性不育植株,将雄配子致死基因B、红色胚带荧光基因R(正常玉米黄色胚)和花粉育性恢复基因M(使雄性不育植株恢复育性)构成紧密连锁的“组件”,可通过转基因技术将单个“组件”导入雄性不育植株细胞的染色体上。若要利用该转基因植株持续获得非转基因雄性不育植株,可将该转基因植株BRMmm进行自花授粉,子代基因型为BBRRMMmm(雄配子均致死)、BRMmm(BRMm的雄配子致死,m的雄配子正常)、mm,种子成熟后,收获种子,选黄色种子mm种植,即可得到非转基因雄性不育植株;代荧光红种子BRMmm种植继续自花授粉,可持续获得非转基因雄性不育植株mm。【我的理解】BRM可作为一个整体连接到m所在染色体上,并未替换掉m,因而其基因型为BRMmm,这一点与下面相关链接中那题有所不同。
(4)
将上述转基因植株作母本BRMmm与基因型为MM的玉米杂交,F1自交,假设所有卵细胞均可受精,F2植株中有1/8的雄性不育植株mm,将1/8拆分为1/2×1/4,可知F1中基因型为Mm的个体所占比例为1/2,可知单个基因B、R和M构成的紧密连锁的“组件”与m基因连锁,即导入雄性不育植株细胞的①染色体上。
【点睛】
本题考查基因分离定律的实质和应用、基因连锁遗传的相关知识,难度较大。