Question

【題目】玉米是雌雄同株異花植物，利用玉米純合雌雄同株品系M培育出雌株突變品系，該突變品系的產生原因是2號染色體上的基因Ts突變為ts，Ts對ts為完全顯性。將抗玉米螟的基因A轉入該雌株品系中獲得甲、乙兩株具有玉米螟抗性的植株，但由于A基因插入的位置不同，甲植株的株高表現正常，乙植株矮小。為研究A基因的插入位置及其產生的影響，進行了以下實驗：

實驗一：品系M（TsTs）×甲（Atsts）→F1中抗螟∶非抗螟約為1∶1

實驗二：品系M（TsTs）×乙（Atsts）→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高約為1∶1

?

（1）實驗一中作為母本的是______________，實驗二的F1中非抗螟植株的性別表現為__________ （填：雌雄同株、雌株或雌雄同株和雌株）。

（2）選取實驗一的F1抗螟植株自交，F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株約為2∶1∶1。由此可知，甲中轉入的A基因與ts基因_____________ （填：是或不是）位于同一條染色體上，F2中抗螟雌株的基因型是_____________。若將F2中抗螟雌雄同株與抗螟雌株雜交，子代的表現型及比例為_____________。

（3）選取實驗二的F1抗螟矮株自交，F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株約為3∶1∶3∶1，由此可知，乙中轉入的A基因_____________ （填：位于或不位于）2號染色體上，理由是_____________。 F2中抗螟矮株所占比例低于預期值，說明A基因除導致植株矮小外，還對F1的繁殖造成影響，結合實驗二的結果推斷這一影響最可能是_____________。F2抗螟矮株中ts基因的頻率為_____________，為了保存抗螟矮株雌株用于研究，種植F2抗螟矮株使其隨機受粉，并僅在雌株上收獲籽粒，籽粒種植后發育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例為_____________。

Answer 1

【答案】甲??? 雌雄同株??? 是??? AAtsts??? 抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1??? 不位于??? 抗螟性狀與性別性狀間是自由組合的，因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2號染色體上??? 含A基因的雄配子不育??? 1/2??? 1/6???

【解析】

根據題意可知，基因Ts存在時表現為雌雄同株，當基因突變為ts后表現為雌株，玉米雌雄同株M的基因型為TsTs，則實驗中品系M作為父本，品系甲和乙的基因型為tsts，則作為母本。由于基因A只有一個插入到玉米植株中，因此該玉米相當于雜合子，可以看做為AO，沒有插入基因A的植株基因型看做為OO，則分析實驗如下：

實驗一：品系M（OOTsTs）×甲（AOtsts）→F1AOTsts抗螟雌雄同株1：OOTsts非抗螟雌雄同株1；讓F1AOTsts抗螟雌雄同株自交，若基因A插入到ts所在的一條染色體上，則F1AOTsts抗螟雌雄同株產生的配子為Ats、OTs，那么后代為1AAtsts抗螟雌株：2AOTsts抗螟雌雄同株：1OOTsTs非抗螟雌雄同株，該假設與題意相符合，因此說明實驗一中基因A與基因ts插入到同一條染色體上。

實驗二：品系M（OOTsTs）×乙（AOtsts）→F1AOTsts抗螟矮株雌雄同株1：OOTsts非抗螟正常株高雌雄同株1，選取F1AOTsts抗螟矮株雌雄同株自交，后代中出現抗螟雌雄同株：抗螟雌株：非抗螟雌雄同株：非抗螟雌株=3：1：3：1，其中雌雄同株：雌株=3:1，抗螟：非抗螟=1:1，說明抗螟性狀與性別之間發生了自由組合現象，說明基因A與基因ts沒有插入到同一條染色體上，則基因A與基因ts位于非同源染色體上，符合基因自由組合定律，其中雌雄同株：雌株=3:1，但是抗螟：非抗螟=1:1不符合理論結果3:1，說明有致死情況出現。

（1）根據題意和實驗結果可知，實驗一中玉米雌雄同株M的基因型為TsTs，為雌雄同株，而甲品系的基因型為tsts，為雌株，只能做母本，根據以上分析可知，實驗二中F1的非抗螟植株基因型為OOTsts，因此為雌雄同株。

（2）根據以上分析可知，實驗一的F1AOTsts抗螟雌雄同株自交，后代F2為1AAtsts抗螟雌株：2AOTsts抗螟雌雄同株：1OOTsTs非抗螟雌雄同株，符合基因分離定律的結果，說明實驗一中基因A與基因ts插入到同一條染色體上，后代中抗螟雌株的基因型為AAtsts，將F2中AAtsts抗螟雌株與AOTsts抗螟雌雄同株進行雜交，AAtsts抗螟雌株只產生一種配子Ats，AOTsts抗螟雌雄同株作為父本產生兩種配子，即Ats、OTs，則后代為AAtsts抗螟雌株：AOTsts抗螟雌雄同株=1:1。

（3）根據以上分析可知，實驗二中選取F1AOTsts抗螟矮株雌雄同株自交，后代中出現抗螟雌雄同株：抗螟雌株：非抗螟雌雄同株：非抗螟雌株=3：1：3：1，其中雌雄同株：雌株=3:1，抗螟：非抗螟=1:1，說明抗螟性狀與性別之間發生了自由組合現象，故乙中基因A不位于基因ts的2號染色體上，且F2中抗螟矮株所占比例小于理論值，說明A基因除導致植株矮小外，還影響了F1的繁殖，根據實驗結果可知，在實驗二的F1中，后代AOTsts抗螟矮株雌雄同株：OOTsts非抗螟正常株高雌雄同株=1:1，則說明含A基因的卵細胞發育正常，而F2中抗螟矮株所占比例小于理論值，故推測最可能是F1產生的含基因A的雄配子不育導致后代中雄配子只產生了OTs 和Ots兩種，才導致F2中抗螟矮株所占比例小于理論值的現象。根據以上分析可知，實驗二的F2中雌雄同株：雌株=3:1，故F2中抗螟矮植株中ts的基因頻率不變，仍然為1/2；根據以上分析可知，F2中抗螟矮株的基因型雌雄同株為1/3AOTsTs、2/3AOTsts，雌株基因型為AOtsts，由于F1含基因A的雄配子不育，則1/3AOTsTs、2/3AOTsts產生的雄配子為2/3OTs、1/3Ots，AOtsts產生的雌配子為1/2Ats、1/2Ots，故雌株上收獲的籽粒發育成的后代中抗螟矮植株雌株AOtsts所占比例為1/2×1/3=1/6。