Question

4．玉米是雌雄同株異花植物，有寬葉和窄葉，抗病和不抗病等性狀．已知寬葉（A）對窄葉（a）為顯性，且在玉米苗期便能識別．根據生產實踐獲知，雜交種（Aa）所結果實在數目和粒重上都表現為高產，分別比顯性和隱性品種產量高12%、20%．某農場在培育玉米雜交種時，將純種寬葉玉米和純種窄葉玉米進行了間行均勻種植，但由于錯過了人工授粉的時機，結果導致大面積自然授粉[同株異花授粉（自交）與品種間異株異花授粉（雜交）．根據上述信息回答下列問題：
（1）按照上述栽種方式，兩個品種玉米授粉方式共計有4種．F₁植株的基因型是AA、Aa、aa．
（2）如果用上述自然授粉收獲的種子用于第二年種植，預計收成將比單獨種植雜交種減少8%，因此到了收獲的季節，應收集窄葉（寬葉、窄葉）植株的種子，第二年播種后，在幼苗期選擇寬葉（寬葉、窄葉）植株栽種，才能保證產量不下降．
（3）玉米籽粒的顏色與細胞中的色素有關，當細胞中含有甲物質時呈紫色，含有乙物質時呈紅色，無甲和乙時呈白色．與這些色素合成有關的部分酶和基因情況如下表所示（注：各對等位基因中的顯性基因對隱性基因完全顯性，隱性基因不能控制相應酶的合成，并且在形成配子過程中不發生交叉互換），請回答問題：

色素
酶
控制酶合成的基因	A	B	D
相應的等位基因	a	b	D
基因所在的染色體	9號	10號	10號

①現有純合紅色玉米粒，請在如圖中畫出基因在染色體上可能的位置關系．（注：方框內只要畫出與上述基因相關的染色體，用豎線表示染色體，黑點表示基因的位點，并標上相應的基因符號）．
②若紅色的籽粒長成的某一玉米植株自交，所結籽粒的性狀分離比為紫：紅：白=0：3：1，則該植株的基因型為AaBBdd或AABbdd．
③若某一基因型為AaBbDd的玉米植株自交，所結籽粒的性狀及分離比為紫色：紅色：白色=6：3：7或紫色：白色=9：7．
④四倍體玉米中玉米色素含量通常高于野生型玉米，低溫處理野生型玉米正在有絲分裂的細胞會導致染色體不分離，從而獲得四倍體細胞并發育成植株．推測低溫處理導致細胞染色體不分離的原因是低溫抑制紡錘體的產生．四倍體玉米與野生型玉米是否屬于同一物種？否，為什么？兩者之間存在生殖隔離．

Answer 1

分析 玉米是雌雄同株異花植物，寬葉（A）對窄葉（a）為顯性，符合基因的分離定律．
基因控制生物性狀的兩種方式：一是通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀；而是通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀．
根據題意和圖示分析可知：玉米籽粒的顏色可由三對等位基因控制，遵循基因自由組合規律；但是B和D基因均位于10號染色體上，因此基因連鎖．

解答 解：（1）寬葉玉米（AA）和窄葉玉米（aa）間行均勻種植，自然受粉的情況下，除了兩個品種的自交，在兩個品種雜交時，每一品種既可以做父本，也可以做母本，因此受粉方式共計有4種；純種寬葉玉米自交后代的基因型均為AA，純種窄葉自交后代的基因型均為aa，兩者雜交后代的基因型為Aa，因此F₁植株的基因型共有3種，即AA、Aa、aa．
（2）上述寬葉植株上結的種子有AA和Aa兩種基因型，且均表現為寬葉，而窄葉植株上結的種子有Aa和aa兩種基因型，且表現型不同．已知寬葉（A）對窄葉（a）為顯性，在苗期便能識別出來，因此到了收獲季節，應收集窄葉植株的種子，播種后，在幼苗期選擇寬葉植株（Aa）栽種，才能保證產量不下降．
（3）①根據題意可知，有紅色物質的生成肯定存在酶1和酶2，即肯定有A和B基因，而不能存在D基因，因此純合紅色玉米粒的基因型為AABBdd．由于BB和dd基因均在10號染色體上，因此基因在染色體上可能的位置關系為：

②根據題意可知，紅色植株的基因型為A_B_dd，白色植株的基因型應為aa____或__bb__．由于該紅色的籽粒長成的某一玉米植株自交，所結籽粒的性狀分離比為紫：紅：白=0：3：1，即表示前面兩對基因中有一對是雜合子，因此則該植株的基因型為AaBBdd或AABbdd．
③基因型為AaBbDd的玉米植株中，若基因分布情況為A∥a、BD∥bd，則該植株自交，所結籽粒的性狀及分離比為紫色：白色=9：7；若基因分布情況為A∥a、Bd∥bD，則該植株自交，所結籽粒的性狀及分離比為紫色：紅色：白色=6：3：7．
④低溫處理細胞時，能抑制紡錘體的，導致細胞內染色體不分離，數目加倍．由于四倍體玉米與野生型玉米之間存在生殖隔離，所以它們不屬于同一物種．
故答案為：
（1）4   AA、Aa、aa
（2）窄葉   寬葉
（3）①
②AaBBdd或AABbdd
③紫色：紅色：白色=6：3：7或紫色：白色=9：7
④低溫抑制紡錘體的產生    否    兩者之間存在生殖隔離

點評 本題考查基因分離定律和基因自由組合定律的實質及應用，要求考生掌握基因分離定律和基因自由組合定律的知識，能根據玉米植株的特點判斷個品種玉米受粉方式；掌握幾種育種方法，能根據題目的具體要求答題，屬于考綱理解和應用層次的考查．