Question

4．玉米（2N=20）種子時遺傳學常用的實驗材料之一，其籽粒的顏色由果皮、糊粉層等的顏色共同決定，已知玉米糊粉層有色（M）對無色（m）為顯性，果皮顏色紫色（D）對紅色（d）為顯性．當糊粉層顏色為有色時，D、d控制的性狀均不能表現出來，此時籽粒顏色為黃色．請回答下列問題：
（1）自然界中偶爾會出現單倍體玉米，植株矮小，一般不育，原因是無同源染色體，不能完成正常的減數分裂（或沒有同源染色體，減數分裂過程中配對紊亂）；若要使其恢復可育性，應在幼苗時期用秋水仙素進行誘導處理．
（2）讓基因型為MmDd的玉米進行測交，發現子代玉米籽粒黃色：紫色：紅色為2：1：1，則這兩對性狀的遺傳遵循（填“遵循”或“不遵循”）自由組合定律．若讓測交子代中的紫色玉米和紅色玉米自由交配，其子代玉米籽粒顏色的表現型及比例為紫色：紅色=7：9，其中純合子的比例為$\frac{5}{8}$．
（3）已知玉米正常種子（Rh）對皺形種子（rh）為顯性，這對基因與M、m在染色體上的位置如圖甲所示．然而在某一玉米品種中發現這兩對基因的位置如圖乙所示，該變異的類型為易位（或染色體結構變異、染色體畸變）．該變異能夠打破玉米種群的遺傳平衡，使種群基因頻率發生變動，從而引起生物的進化．

（4）若讓第（3）題中圖甲所示的玉米品種與圖丙所示的玉米品種進行雜交，其子代的表現型情況如何，請用遺傳圖解表示（不考慮基因的交叉互換，圖解畫在答題紙上）．．

Answer 1

分析 已知玉米糊粉層有色（M）對無色（m）為顯性，果皮顏色紫色（D）對紅色（d）為顯性．當糊粉層顏色為有色時，D、d控制的性狀均不能表現出來，此時籽粒顏色為黃色，即玉米糊粉層有色籽粒黃色為M____，玉米糊粉層無色籽粒紫色mmD_、玉米糊粉層無色籽粒紅色為mmdd，據此答題．

解答 解：（1）單倍體玉米無同源染色體，不能完成正常的減數分裂，所以植株矮小，一般不育，可以在幼苗時期用秋水仙素進行誘導處理，使得染色體加倍，可以恢復可育性．
（2）讓基因型為MmDd的玉米進行測交，按照自由組合定律，后代為MmDd黃色、Mmdd黃色、mmDd紫色、mmdd紅色，即黃色：紫色：紅色為2：1：1．
若讓測交子代中的紫色玉米（mmDd）和紅色玉米（mmdd）自由交配，其產生的配子mD=$\frac{1}{4}$，md=$\frac{3}{4}$，則后代紅色的概率為$\frac{3}{4}$×$\frac{3}{4}$=$\frac{9}{16}$，所以子代玉米籽粒顏色的表現型及比例為紫色：紅色=7：9，其中純合子的比例為$\frac{9}{16}$+$\frac{1}{4}$×$\frac{1}{4}$=$\frac{5}{8}$．
（3）圖乙與圖甲相比，rh所在的染色體片段移到了非同源染色體上，為染色體結構變異中的易位．該變異通過有性生殖能夠打破玉米種群的遺傳平衡，使種群基因頻率發生變動，從而引起生物的進化．
（4）甲的基因型是MmRhrh，丙的基因型是MmRhrh，由于連鎖，兩者都只能產生兩種配子，甲的配子是MRh、mrh，丙的配子是Mrh、mRh，圖解如下：

故答案為：
（1）無同源染色體，不能完成正常的減數分裂（或沒有同源染色體，減數分裂過程中配對紊亂）    幼苗
（2）遵循   紫色：紅色=7：9   $\frac{5}{8}$
（3）易位（或染色體結構變異、染色體畸變）  基因頻率
（4）

點評 本題考查了基因的自由組合定律的應用、染色體結構的變異，主要考查學生的理解分析實驗能力，以及遺傳規律的計算能力，難度較大，解題的關鍵是明確孟德爾自由組合定律的過程．