Question

12．某科研小組利用植物染色體雜交技術，將攜帶R（抗倒伏基因）和A（抗蟲基因）的豌豆染色質片段直接導入玉米體細胞，兩種染色質片段可隨機與玉米染色質融合形成雜交細胞，將雜交細胞篩選分化培育成既抗蟲又抗倒伏性狀的可育植株（F₁），然后從F₁自交的后代尋找目標．其過程如圖1，據圖回答．

（1）雜交細胞發生的可遺傳變異類型是易位（或染色體結構變異）．雜交細胞培育成F₁植株的原理是植物細胞的全能性．雜交植物在F₂代首次出現性狀分離，其中既抗蟲又抗倒伏個體所占比例為$\frac{9}{16}$．
（2）植物染色體雜交育種的優點是實現種間遺傳物質的交換（克服遠緣雜交不親和障礙、克服物種間生殖隔離的障礙）；目的性強（針對性強）；可同時導入多個目的基因．（要求寫兩點）．
（3）另一個科研小組利用相同技術進行了同樣的育種過程，卻發現F₂出現了不同情況，只出現3種表現型：只抗蟲不抗倒伏、只抗倒伏不抗蟲、既抗蟲又抗倒伏；他們推測這是R基因和A基因整合在雜交細胞染色體上的位置不同造成的，請用圖2示說明，用（•）在染色體上表示相關基因位置，并標上基因符號．

請設計一個簡單的實驗驗證上述推測，并用遺傳圖解說明．（遺傳圖解的基因型：染色體上有抗倒伏基因用R⁺表示，沒有用R^-表示，染色體上有抗蟲基因用A⁺表示，沒有用A^-表示）
實驗方案：用F₁植株與野生型玉米雜交，觀察并統計后代的表現型與比例
遺傳圖解：．

Answer 1

分析 分析題圖：圖示利用植物染色體雜交技術，將攜帶R（抗倒伏基因）和A（抗蟲基因）的豌豆染色質片段直接導入玉米體細胞，兩種染色質片段可隨機與玉米染色質融合形成雜交細胞，將雜交細胞篩選分化培育成既抗蟲又抗倒伏性狀的可育植株（F₁）．

解答 解：根據題干信息“兩種染色質片段可隨機與玉米染色質融合形成雜交細胞”可知，雜交細胞發生的是染色體結構變異（易位）．雜交細胞培育成F₁植株的原理是植物細胞的全能性，F₁相當于雙雜合子，則該雜交植物在F₂代首次出現性狀分離，其中既抗蟲又抗倒伏個體（A_B_）所占比例為$\frac{3}{4}$×$\frac{3}{4}$=$\frac{9}{16}$．
（2）植物染色體雜交育種的優點是克服遠緣雜交不親和障礙；縮短育種時間；可同時導入多個目的基因；目的性強等．
（3）若R（抗倒伏基因）和A（抗蟲基因）導入到不同對同源染色體上（如圖一的雜交細胞），則F₂代會有4種表現型：只抗蟲不抗倒伏、只抗倒伏不抗蟲、既抗蟲又抗倒伏、既不抗蟲又不抗倒伏的，可是科研小組利用相同技術進行了同樣的育種過程，卻發現F₂出現了不同情況，只出現3種表現型：只抗蟲不抗倒伏、只抗倒伏不抗蟲、既抗蟲又抗倒伏，那說明R（抗倒伏基因）和A（抗蟲基因）導入到一對同源染色體上，圖示如下：

（4）一般驗證一個體的基因型用該個體和隱性表現型的雜交，即測交，故實驗方案：用F₁植株與野生型玉米雜交，觀察并統計后代的表現型與比例，遺傳圖解如下：

故答案為：
（1）易位（染色體結構變異）   植物細胞的全能性   F₂ $\frac{9}{16}$
（2）實現種間遺傳物質的交換（克服遠緣雜交不親和障礙、克服物種間生殖隔離的障礙）；
目的性強（針對性強）；可同時導入多個目的基因 
（3）

實驗方案：用F₁植株與野生型玉米雜交，觀察并統計后代的表現型與比例
遺傳圖解：

點評 本題結合圖解，考查基因自由組合定律的實質及應用、基因工程、育種等知識，要求考生識記染色體變異的類型；識記基因工程的原理及操作步驟；識記植物組織培養的原理及過程；掌握基因自由組合定律的實質，能運用逐對分析法進行相關概率的計算．