Question

7．西瓜是雌雄同株異花植物，二倍體西瓜（2N=22）紅瓤對(duì)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(guò)程如圖1所示．請(qǐng)回答下列問(wèn)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(cè)序，應(yīng)該測(cè)定11條染色體．
（2）圖中四倍體植株產(chǎn)生配子中，同時(shí)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(gè)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(xì)胞都受到了誘導(dǎo)而染色體數(shù)目加倍，有的枝條體細(xì)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(xì)胞與它的單核花粉進(jìn)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(xì)胞雜交技術(shù)．其中原生質(zhì)體的獲得及融合等過(guò)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(chóng)西瓜，抗蟲(chóng)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(duì)應(yīng)位點(diǎn)表示為d（如圖2）．將該植株進(jìn)行測(cè)交，若子代表現(xiàn)為紅瓤抗蟲(chóng)、紅瓤不抗蟲(chóng)、黃瓤不抗蟲(chóng)、黃瓤抗蟲(chóng)，則說(shuō)明該植株減數(shù)分裂過(guò)程中這對(duì)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(wú)子西瓜的培育過(guò)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(biāo)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(gè)染色體組，體細(xì)胞中含有2個(gè)染色體組，融合形成的雜種細(xì)胞含有3個(gè)染色體組，經(jīng)過(guò)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(shuō)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(shí)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(gè)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(xì)胞都受到了誘導(dǎo)而染色體數(shù)目加倍，有的枝條體細(xì)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(xì)胞與它的單核花粉進(jìn)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(xì)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(jìn)行測(cè)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(jìn)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(chóng)和黃瓤不抗蟲(chóng)兩種．但現(xiàn)在子代表現(xiàn)型實(shí)為四種，紅瓤抗蟲(chóng)、紅瓤不抗蟲(chóng)、黃瓤不抗蟲(chóng)、黃瓤抗蟲(chóng)．所以在形成后代時(shí)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(shí)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(cè)交產(chǎn)生四種類型的后代．
測(cè)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(xì)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(diǎn)評(píng) 本題涉及的知識(shí)點(diǎn)是植物細(xì)胞雜交技術(shù)，多倍體育種過(guò)程，減數(shù)分裂過(guò)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(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的能力并應(yīng)用相關(guān)知識(shí)對(duì)某些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解釋、推理、判斷的能力．