Question

7．西瓜是雌雄同株異花植物，二倍體西瓜（2N=22）紅瓤對黃瓤為顯性，分別由R與r基因控制．現(xiàn)用紅瓤（Rr）的二倍體西瓜培育三倍體西瓜植株，過程如圖1所示．請回答下列問題．

（1）由二倍體西瓜幼苗形成四倍體植株，通常用秋水仙素處理，四倍體西瓜植株群體屬于不同于二倍體西瓜的新物種，理由是與二倍體植株產(chǎn)生了生殖隔離，群體本身能自由交配產(chǎn)生可育后代．四倍體西瓜的基因組測序，應(yīng)該測定11條染色體．
（2）圖中四倍體植株產(chǎn)生配子中，同時含有R、r基因的配子占$\frac{2}{3}$，獲得的所有三倍體西瓜植株中 RRR個體所占的比例為$\frac{1}{12}$．
（3）研究發(fā)現(xiàn)四倍體植株中不是所有的細胞都受到了誘導(dǎo)而染色體數(shù)目加倍，有的枝條體細胞的染色體數(shù)目為2N，有的則枝條則為4N．則圖中雜交子代中除了三倍體植株外，還有二倍體植株．
（4）取圖中二倍體西瓜的體細胞與它的單核花粉進行融合也可培育出三倍體西瓜，該技術(shù)的名稱是植物體細胞雜交技術(shù)．其中原生質(zhì)體的獲得及融合等過程，所用到的試劑有纖維素酶和果膠酶、聚乙二醇等．
（5）現(xiàn)有一株培育成功的抗蟲西瓜，抗蟲基因（D）被整合在R基因所在的染色體上，未整合D基因的染色體的對應(yīng)位點表示為d（如圖2）．將該植株進行測交，若子代表現(xiàn)為紅瓤抗蟲、紅瓤不抗蟲、黃瓤不抗蟲、黃瓤抗蟲，則說明該植株減數(shù)分裂過程中這對同源染色體的交叉互換，若上述四種表現(xiàn)型的比例為9：1：9：1，則該植株產(chǎn)生重組配子占全部配子的比例為$\frac{1}{10}$．

Answer 1

分析 1、三倍體無子西瓜的培育過程是多倍體育種，其原理的染色體數(shù)目變異；生殖隔離是指不同物種在自然狀態(tài)下不能相互交配，即使交配成功也不能產(chǎn)生可育后代的現(xiàn)象，生殖隔離是新物種形成的標志．
2、二倍體西瓜幼苗用秋水仙素處理形成四倍體植株，與二倍體植株雜交形成三倍體西瓜籽，栽培形成三倍體西瓜植物．據(jù)圖分析，二倍體植株形成的花粉含有1個染色體組，體細胞中含有2個染色體組，融合形成的雜種細胞含有3個染色體組，經(jīng)過植物組織培養(yǎng)形成的三倍體西瓜植物．

解答 解：（1）由二倍體西瓜幼苗形成四倍體植株，通常用秋水仙素處理．四倍體西瓜和二倍體西瓜群體本身能自由交配產(chǎn)生可育后代，但是二倍體西瓜與四倍體西瓜雜交產(chǎn)生的三倍體西瓜高度不育，說明二倍體西瓜和四倍體西瓜之間存在生殖隔離，因此四倍體西瓜是不同于二倍體西瓜的新物種．
（2）若二倍體西瓜幼苗的基因型為Rr，四倍體植株乙的基因型為RRrr，產(chǎn)生配子的基因型種類及比例為RR：Rr：rr=1：4：1，同時含有R、r基因的配子占$\frac{2}{3}$，二倍體產(chǎn)生的配子的類型及比例是R：r=1：1，因此獲得的所有三倍體西瓜植株中RRR個體所占的比例為$\frac{1}{6}$×$\frac{1}{2}$=$\frac{1}{12}$．
（3）研究發(fā)現(xiàn)四倍體植株中不是所有的細胞都受到了誘導(dǎo)而染色體數(shù)目加倍，有的枝條體細胞的染色體數(shù)目為2N，有的則枝條則為4N．則圖中雜交子代中除了三倍體植株外，還有二倍體植株．
（4）取圖中二倍體西瓜的體細胞與它的單核花粉進行融合也可培育出三倍體西瓜，該技術(shù)的名稱是植物體細胞雜交技術(shù)．其中原生質(zhì)體的獲得所用到的試劑有纖維素酶和果膠酶，原生質(zhì)體的融合所用到的試劑有乙二醇等．
（5）該西瓜的基因型為RrDd，進行測交的話，另一親本為rrdd，但R與D在一條染色體上，r與d在一條染色體上．所以不能進行自由組合．因此RrDd只能產(chǎn)生兩種配子RD和rd，而rrdd只產(chǎn)生一種配子為rd，這樣后代表現(xiàn)型只有紅瓤抗蟲和黃瓤不抗蟲兩種．但現(xiàn)在子代表現(xiàn)型實為四種，紅瓤抗蟲、紅瓤不抗蟲、黃瓤不抗蟲、黃瓤抗蟲．所以在形成后代時可能出現(xiàn)了異�，F(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)生更多的組合，則應(yīng)在減數(shù)分裂形成配子時發(fā)生交叉互換．交叉互換發(fā)生于減數(shù)第一次分裂前期，為同源染色體的姐妹染色單體之間發(fā)生片段的互換．這樣RrDd就產(chǎn)生RD，rd，Rd，rD四種配子，從而測交產(chǎn)生四種類型的后代．
測交另一親本為rrdd，只產(chǎn)生一種配子rd，則RrDd產(chǎn)生的配子為RD：Rd：rd：rD，而比值為9：1：9：1，倒著推RrDd產(chǎn)生的配子RD：Rd：rd：rD為9：1：9：1，重組配子為Rd和rD共2份，全部配子共20份，所以為$\frac{1}{10}$．
故答案為：
（1）秋水仙素        與二倍體植株產(chǎn)生了生殖隔離，群體本身能自由交配產(chǎn)生可育后代
（2）$\frac{2}{3}$           $\frac{1}{12}$
（3）二倍體
（4）植物體細胞雜交技術(shù)         纖維素酶和果膠酶、聚乙二醇等
（5）交叉互換        $\frac{1}{10}$

點評 本題涉及的知識點是植物細胞雜交技術(shù)，多倍體育種過程，減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化，物種的概念和生殖隔離，旨在考查學(xué)生理解所學(xué)知識的要點，把握知識的內(nèi)在聯(lián)系形成知識網(wǎng)絡(luò)的能力并應(yīng)用相關(guān)知識對某些生物學(xué)問題進行解釋、推理、判斷的能力．