Question

2．雜種優勢泛指雜種品種即F₁（雜合子）表現出的某些性狀或綜合性狀優越于其親本品種（純系）的現象．現階段，我國大面積推廣種植的優質、高產玉米品種，均為雜合子．請回答：
（1）玉米是單性花，雌雄同株的作物．在雜交過程中，玉米相對于豌豆可以簡化環節，在開花前直接給雌、雄花序去雄、套袋處理即可．
（2）在農業生產時，玉米雜交種（F₁）的雜種優勢明顯，但是F₂會出現雜種優勢衰退現象．這可能是F₁產生配子時發生了基因分離，使F₂出現一定比例純合子所致．
（3）玉米的大粒雜種優勢性狀由一對等位基因（A₁A₂）控制，現將若干大粒玉米雜交種平分為甲、乙兩組，相同條件下隔離種植，甲組自然狀態授粉，乙組人工控制自交授粉．若所有的種子均正常發育，第3年種植時甲組和乙組雜種優勢衰退率（小粒所占比例）分別為$\frac{1}{2}$、$\frac{3}{4}$．該實驗的目的是研究授粉方式對雜種優勢衰退率的影響．
（4）玉米的大穗雜種優勢性狀由兩對等位基因（B₁B₂C₁C₂）共同控制，兩對等位基因都純合時表現為衰退的小穗性狀．若大穗雜交種（B₁B₂C₁C₂）自交，F₂出現衰退的小穗性狀的概率為$\frac{1}{2}$，則說明這兩對等位基因位于一對同源染色體上，且不發生交叉互換．
（5）如果玉米的某雜種優勢性狀由n對等位基因控制，且每對等位基因都獨立遺傳．若某雜種優勢品種n對基因都雜合，其后代n對基因都純合時才表現衰退，該品種自然狀態授粉留種，第二年種植時（F₂）表現衰退的概率為$\frac{1}{{2}^{n}}$，由此推斷F₂雜種優勢衰退速率與雜合等位基因對數的關系是雜種優勢性狀F₁基因型的雜合等位基因對數越多，F₂中衰退率越低．

Answer 1

分析 豌豆作為遺傳實驗材料的原因有：自花傳粉、閉花受粉植物，自然狀態都是純種；有易于區分的相對性狀．
而玉米是兩性花，因此自然狀態進行的隨機交配．
分析題意可知，雜種優勢泛指雜種品種即F₁（雜合子）表現出的某些性狀或綜合性狀優越于其親本品種（純系）的現象，也就是只有雜合子才會表現出雜種優勢，顯性純合或隱性純合均表現為衰退．

解答 解：（1）豌豆是自花傳粉、閉花授粉植物，而玉米是單性花，雌雄同株的作物，因此在雜交過程中，玉米相對于豌豆可以簡化環節，在開花前直接給雌、雄花序去雄、套袋處理即可．
（2）在農業生產時，玉米雜交種（F₁）的雜種優勢明顯，但是F₂會出現雜種優勢衰退現象．這可能是F₁產生配子時發生了基因分離，使F₂出現一定比例隱性純合子所致．
（3）根據題意可知，只有雜合子才能表現雜種優勢．甲組實驗中自然狀態授粉，進行的是隨機交配，因此不管種植多少年，三種基因型的比例均為$\frac{1}{4}$A₁A₁、$\frac{1}{2}$A₁A₂、$\frac{1}{4}$A₂A₂，只有A₁A₂表現為雜種優勢，因此衰退率為$\frac{1}{2}$；乙組人工控制自交授粉，第3年種植時就是自交產生的子二代后代分別為$\frac{3}{8}$A₁A₁、$\frac{1}{4}$A₁A₂、$\frac{3}{8}$A₂A₂，則乙組雜種優勢衰退率為$\frac{3}{4}$．該實驗的目的是 研究授粉方式對雜種優勢衰退率的影響．
（4）分析題意可知，如果兩對基因位于兩對同源染色體上，則會遵循基因的自由組合定律，在子一代中就會出現$\frac{1}{4}$的衰退率；而大穗雜交種（B₁B₂C₁C₂）自交，F₂出現衰退的小穗性狀的概率為$\frac{1}{2}$，則說明這兩對等位基因位于一對同源染色體上，且不發生交叉互換．
（5）如果玉米的某雜種優勢性狀由n對等位基因控制，且每對等位基因都獨立遺傳．若某雜種優勢品種n對基因都雜合，其后代n對基因都純合時才表現衰退，該品種自然狀態授粉留種，如先考慮一對等位基因，A1A2自交后代有$\frac{1}{4}$A1A1、$\frac{1}{2}$A1A2、$\frac{1}{4}$A2A2，即衰退率為$\frac{1}{2}$，要所有等位基因均純合，因此第二年種植時（F₂）表現衰退的概率為 $\frac{1}{{2}^{n}}$，由此推斷F₂雜種優勢衰退速率與雜合等位基因對數的關系是雜種優勢性狀F₁基因型的雜合等位基因對數越多，F₂中衰退率越低．
故答案為：
（1）去雄   套袋
（2）基因分離
（3）$\frac{1}{2}$     $\frac{3}{4}$    研究授粉方式對雜種優勢衰退率的影響
（4）一對同源染色體上，且不發生交叉互換
（5）$\frac{1}{{2}^{n}}$    雜種優勢性狀F₁基因型的雜合等位基因對數越多，F₂中衰退率越低

點評 本題考查了生物變異在育種方面的應用以及分離定律和自由組合定律的應用，意在考查考生的分析能力以及運用遺傳定律進行有關概率計算的能力，難度適中．