Question

3．某自花且閉花授粉植物，抗病性和莖的高度是獨立遺傳的性狀．抗病和感病由基因R和r控制，抗病為顯性；莖的高度由兩對獨立遺傳的基因（D、d，E、e）控制，同時含有D和E表現為矮莖，只含有D或E表現為中莖，其他表現為高莖．現有感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子，欲培育純合的抗病矮莖品種．請回答：
（1）自然狀態下該植物一般都是純合子．
（2）若采用誘變育種，在γ射線處理時，需要處理大量種子，其原因是基因突變具有低頻性、不定向性和多害少利性這三個特點．
（3）若采用雜交育種，可通過將上述兩個親本雜交，在F₂等分離世代中選擇抗病矮莖個體，再經連續自交等純合化手段，最后得到穩定遺傳的抗病矮莖品種．據此推測，一般情況下，控制性狀的基因數越多，其育種過程所需的時間越長．若只考慮莖的高度，親本雜交所得的F₁在自然狀態下繁殖，則理論上，F₂的表現型及比例為矮莖：中莖：高莖=9：6：1．
（4）若采用單倍體育種，首先可通過將上述兩個親本雜交獲得F₁，再取其花粉進行花藥離體培養得到單倍體幼苗，最后使用秋水仙素對其進行處理使其染色體數目加倍，獲得所需品種．該育種全過程涉及的原理有染色體變異、、細胞的全能性、基因重組，寫出所選育品種的基因型及比例RRDDEE和$\frac{1}{8}$．

Answer 1

分析 根據題意分析可知：抗病性和莖的高度是獨立遺傳的性狀，遵循基因的自由組合定律．利用感病矮莖和抗病高莖兩品種的純合種子，培育純合的抗病矮莖品種的方法有：誘變育種、雜交育種和單倍體育種．
誘變育種能大幅度改變育種進程，但是基因突變是不定向的，成功率低；雜交育種雖然時間比較長，但是方法比較簡單；單倍體育種的優點是能明顯縮短育種年限，只是技術比較復雜，應用到花藥離體培養和秋水仙素處理等手段．

解答 解：（1）由于該植物是自花且閉花授粉植物，所以在自然狀態下一般都是純合子．
（2）誘變育種的原理是基因突變，由于基因突變具有不定向性、低頻性和少利多害性等特點，所以需要處理大量種子．
（3）如果采用雜交育種的方式，將上述兩個親本雜交，得F₁，F₁自交所得F₂中選出抗病矮莖個體（D_E_R_），再通過連續自交及逐代淘汰的手段，最終獲得能穩定遺傳的抗病矮莖品種（DDEERR）．一般情況下，控制性狀的基因數量越多，需進行多次的自交和篩選操作才能得到所需的純合品種．若只考慮莖的高度，F₁（DdEe）在自然狀態下繁殖即自交后，F₂中表現型及比例為9矮莖（9D_E_）：6中莖（3D_ee、3ddE_）、1高莖（1ddee）．
（4）單倍體育種過程包括親本雜交、花藥離體培養、人工誘導染色體數目加倍等過程，首先通過將上述兩個親本雜交獲得F₁，再取其花粉進行花藥離體培養得到單倍體幼苗，最后使用秋水仙素對其進行處理使其染色體數目加倍，獲得所需品種．其中親本雜交時涉及的原理是基因重組；花藥離體培養過程中涉及的原理是細胞的全能性；人工誘導染色體數目加倍過程涉及的原理是染色體變異．所選育品種的基因型為RRDDEE，由于F₁產生8種比例相等的花粉，所以其所占的比例為$\frac{1}{8}$．
故答案為：
（1）純
（2）低頻性  不定向性
（3）選擇　連續自交　時間越長　　矮莖：中莖：高莖=9：6：1
（4）花藥離體培養   秋水仙素  染色體變異、細胞的全能性　基因重組　RRDDEE和$\frac{1}{8}$

點評 本題考查了生物學育種中的雜交育種、誘變育種、單倍體育種等相關知識，意在考查考生識記和理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯系，形成一定知識網絡的能力，難度適中．