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1.(2021北京)玉米是我国重要的农作物,研究种子发育的机理对培育高产优质的玉米新品种具有重要作用
(1)玉米果穗上的每一个籽粒都是受精后发育而来我国科学家发现了甲品系玉米,其自交后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒,这种异常籽粒约占1/4籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的定律上述果穗上的正常籽粒均发育为植株,自交后,有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒,这些植株所占比例约为
(2)为阐明籽粒干瘪性状的遗传基础,研究者克隆出候选基因A/a将A基因导入到甲品系中,获得了转入单个A基因的转基因玉米假定转入的A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上,请从下表中选择一种实验方案及对应的预期结果以证实“A基因突变是导致籽粒干瘪的原因o实验方案预期结果I.转基因玉米X野生型玉米
①正常籽粒干瘪籽粒=11II.转基因玉米X甲品系
②正常籽粒干瘪籽粒H31III.转基因玉米自交
③正常籽粒干瘪籽粒M1IV.野生型玉米x甲品系
④正常籽粒干瘪籽粒R51
(3)现已确认A基因突变是导致籽粒干瘪的原因,序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA(见图1),使A基因功能丧失甲品系果穗上的正常籽粒发芽后,取其植株叶片,用图1中的引物
1、2进行PCR扩增,若出现目标扩增条带则可知相应植株的基因型为一引物1引物2图1
(4)为确定A基因在玉米染色体上的位置,借助位置已知的M/m基因进行分析用基因型为mm且籽粒正常的纯合子P与基因型为MM的甲品系杂交得Fi,Fi自交得F2用M、m基因的特增结果有
1、
2、3三种类型,如图2所示异性引物,对B植株果穗上干瘪籽粒旧)胚组织的DNA进行PCR扩增,扩统计干瘪籽粒(F)的数量,发现类型1最多、类型2较少、类型3极少请解释类型3数增结果有
1、
2、3三种类型,如图2所示甲123P图
22.(2021山东)番茄是雌雄同花植物,可自花受粉也可异花受粉M、m基因位于2号染色体上,基因型为mm的植株只产生可育雌配子,表现为小花、雄性不育基因型为MM、Mm的植株表现为大花、可育R、r基因位于5号染色体上,基因型为RR、Rr、rr的植株表现型分别为正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果细菌中的H基因控制某种酶的合成,导入H基因的转基因番茄植株中,H基因只在雄配子中表达,喷施恭乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡不考虑基因突变和交叉互换
(1)基因型为Mm的植株连续自交两代,F2中雄性不育植株所占的比例为雄性不育植株与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为,以该杂交种为亲本连续种植,若每代均随机受粉,则F2中可育晚熟红果植株所占比例为
(2)已知H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因将H基因导入基因型为Mm的细胞并获得转基因植株甲和乙,植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交,在形成配子时喷施NAM,Fi均表现为雄性不育若植株甲和乙的体细胞中含1个或多个H基因,则以上所得B的体细胞中含有个H基因若植株甲的体细胞中仅含1个H基因,则H基因插入了所在的染色体上若植株乙的体细胞中含n个H基因,则H基因在染色体上的分布必须满足的条件是,植株乙与雄性不育植株杂交,若不喷施NAM,则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为o
(3)若植株甲的细胞中仅含一个H基因,在不喷施NAM的情况下,利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株请写出选育方案
1.答案
(1)分离2/3
(2)IH
④川
③
(3)Aa
(4)基因Aa与Mm在一对同源染色体上(且距离近),其中a和M在同一条染色体上;在减数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换,导致产生同时含有a和m的重组型配子数量很少;类型3干瘪籽粒是由雌雄配子均为am的重组型配子受精而成因此,类型3干瘪籽粒数量极少【分析】(I)分析题干信息“甲品系玉米,其自交后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒,这种异常籽粒约占1/4”,即甲品系籽粒正常,其自交后代出现性状分离,且籽粒正常干瘪=3I,可知籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的分离定律假设籽粒正常和干瘪这一-对相对性状由基因A/a控制,则甲品系基因型为Aa上述果穗上的正常籽粒基因型为1/3AA或2/3Aa,均发育为植株,自交后,有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒,这些植株基因型为Aa,所占比例约为2/3
(2)分析题意可知,假定A基因突变是导致籽粒干瘪的原因,由于转入的单个A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上,则甲品系玉米基因型为Aa,野生型玉米的基因型为OOAA(0表示没有相关基因),转基因甲品系玉米的基因型为AOAa,且导入的A基因与细胞内原有的A/a基因之间遗传遵循自由组合定律,要证实该假设正确,应可选择方案IH转基因玉米自交,依据自由组合定律可知,子代为
④正常籽粒(9A-A-、3A-aa、300A-)干瘪籽粒(lOOaa)#5】;或选择方案H转基因玉米AOAax甲品系OOAa杂交,子代为
③正常籽粒(3A0A-、lAOaa、300A-)干瘪籽粒(OOaa)-71
(3)已知A基因突变是导致籽粒干瘪的原因,序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA,使A基因功能丧失,甲品系果穗上的正常籽粒发芽后,取其植株叶片,川图1中的引物
1、2进行PCR扩增,若出现目标扩增条带则可知相应植株中含有a基因,即其基因型为Aa
(4)用基因型为mm且籽粒正常的纯合子P(基因型为AAmm)与基因型为MM的甲品系(基因型为AaMM)杂交得Fi,基因型为l/2AAMm、l/2AaMm,向自交得F2用M、m基因的特异性引物,对B植株果穗上干瘪籽粒F2胚组织的DNA进行PCR扩增,扩增结果有
1、
2、3三种类型,基因型分别为aaMM、aaMm、aamm若两对等位基因位于两对同源染色体上,则类型3的数量应该与类型1的数量同样多,而实际上类型3数量极少,原因可能是由于基因Aa与Mm在一对同源染色体上(且距离近),其中a和M在同一条染色体上;在减数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换,导致产生同时含有a和m的重组型配子数量很少;类型3干瘪籽粒是由雌雄配子均为am的重组型配子受精而成因此,类型3干瘪籽粒数量极少
2.答案1/6MmRr5/120M基因必须有I个H基因位于M所在染色体上,且2条同源染色体上不能同时存在H基因1/2«以雄性不育植株为母本、植体甲为父本进行杂交,子代中大花植株即为所需植株(或利用雄性不育株与植株甲杂交,子代中大花植株即为所需植株)【分析】分析题干信息番茄是雌雄同花植物,可自花受粉也可异花受粉,即可自交亦可杂交M、m基因位于2号染色体上,基因型为mm的植株只产生可育雌配子,表现为小花、雄性不育基因型为MM、Mm的植株表现为大花、可育R、r基因位于5号染色体匕基因型为RR、Rr、rr的植株表现型分别为正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果,可知基因M、m和R、r位于非同源染色体上,遵循自由组合定律细菌中的H基因控制某种酶的合成,导入H基因的转基因番笳植株中,H基因只在雄配子中表达,喷施蔡乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡
(1)基因型为Mm的植株自交,Fi中MMMm:mm=l21,其中MM、Mm的植株表现为大花、可育,mm的植株只产生可育雌配子,故只有1/3MM和2/3Mm能够自交,则F中雄性2不育植株mm所占的比例为2/3xl/4=l/6雄性不育植株mm与野生型植株杂交所得可育(Mm)晚熟红果(Rr)杂交种的基因型为MmRr,以该杂交种为亲本连续种植,若每代均随机受粉,即自由交配,两对等位基因自由组合,产生的配子有MR、Mr、mR、mr,比例为1111,则Fi中有9种基因型,分别为1MMRR、2MMRr、lMMrr、2MmRR、4MmRr、2Mmlr、ImmRR、2mmRr、Immrr,雌配子种类及比例为MRMrmR:mr=l111,,雄配子种类及比例为MRMrmRmr=22I1,则F中可育晚熟红果植株(基因型为M-Rr)所占比例为21/4x3/6+1/4x3/6+1/4x2/6+1/4x2/6=10/24,即5/12(不可拆分基因独立算,只能用配了法)
(2)已知细菌中的H基因控制某种醐的合成,导入H基因的转基因番茄植株中,H基因只在雄配子中表达,喷施泰乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因将H基因导入基因型为Mm的细胞,并获得转基因植株甲和乙,则H基因的可能位置有插入了M基因所在的染色体上、插入了m基因所在的染色体上、插入了2号染色体以外的染色体上,植株甲和乙分别与雄性不育植株mm杂交,在形成配子时喷施NAM,则含H基因的雄配子死亡,F(均表现为雄性不育mm,说明含有M基因的雄配子死亡,即有H基因插入了M基因所在的染色体匕若植株甲和乙的体细胞中含1个或多个H基因,以上所得R均表现为雄性不育,说明Fi的体细胞中含有个H基因若植株甲的体细胞中仅含1个H基因,则H基因插入了M基因所在的染色体上,即H与M基因连锁若植株乙的体细胞中含n个H基因,则H基因在染色体上的分布必须满足的条件是必须有I个H基因位于M所在染色体上,且2条同源染色体上不能同时存在H基因,植株乙与雄性不育植株杂交,若不喷施NAM,则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为1/2%
(3)若植株甲的细胞中仅含一个H基因,且H基因插入了M基因所在的染色体上,在不喷施NAM的情况下,以雄性不育植株mm为母本、植体甲HMm为父本进行杂交,雌配子种类为m,雄配子为HM、m,则子代中大花植株(基因型为HMm)即为与植株甲基因型相同的植株(或利用雄性不育株与植株甲杂交,子代中大花植株即为所需植株)。