Question

10．請用遺傳變異知識解決以下育種問題
Ⅰ．油菜容易被胞囊線蟲侵染造成減產(chǎn)，蘿卜具有抗線蟲病基因．
（1）自然界中，油菜與蘿卜存在生殖隔離，無法通過雜交，產(chǎn)生可育后代．
（2）科研人員以蘿卜和油菜為親本雜交，通過如圖所示途徑獲得抗線蟲病油菜．（注：方框中每個大寫英文字母表示一個染色體組）
①F₁植株高度不育，秋水仙素作用于連續(xù)分裂細胞，通過抑制紡錘體形成使染色體數(shù)目加倍，形成異源多倍體．
②將異源多倍體與親本油菜雜交（回交），獲得BC₁，BC₁在形成配子時R染色體組中的染色體會隨機進入到配子中，用BC₁與油菜再一次雜交，得到的BC₂植株群體的染色體數(shù)目最多為47．
③獲得的BC₂植株個體間是（是、否）存在胞囊線蟲抗體的個體差異．
（3）從BC₂植株中篩選到胞囊線蟲抗體強的個體后，使其抗性基因穩(wěn)定轉(zhuǎn)移到油菜染色體中并盡快排除蘿卜染色體的方法是與油菜多代雜交（回交）．
Ⅱ．秈稻和粳稻為亞洲栽培水稻的兩個亞種（品系），秈粳種間雜交具有較大優(yōu)勢．讓純種秈稻為母本，粳稻為父本雜交得到F₁，但F₁存在不育或半不育現(xiàn)象，結(jié)實率不為100%，為探究F₁雜種不育的原因，提出二種假說，做了如下實驗探究：
假說一：秈稻和粳稻染色體的結(jié)構(gòu)存在差異，使F₁染色體配對不正常．
假說二：秈稻細胞質(zhì)中存在某種基因，從而引起配子發(fā)育異常．
（1）在顯微鏡下觀察F₁的減數(shù)分裂聯(lián)會（四分體、減數(shù)第一次分裂）時期，染色體的結(jié)構(gòu)和形態(tài)是正常的，否定假說一．
（2）用純種粳稻為母本，秈稻為父本雜交，觀察后代可育程度，發(fā)現(xiàn)其與F₁差異不顯著，否定假說二．
（3）科研人員經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，其原理為：水稻6號染色體連鎖的2個基因，分別為G₃，G₄，7號染色體上有G₅基因，在秈稻中G₃、G₄、G₅基因有功能，可表示為3⁺4⁺5⁺；粳稻則相反，三個基因均沒有功能，表示為3^-4^-5^-．在配子中，有功能的G₅和G₄基因一起，構(gòu)成殺手基因，而有功能的G₃基因（3⁺）的配子則不會被殺死，行使保護者的作用．分析F₁結(jié)實率不為100%的原因F₁在形成配子時6號染色體間的非姐妹染色單體間發(fā)生了交叉互換，形成了3^-4⁺5⁺的配子．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：
Ⅱ、油菜和蘿卜雜交，F(xiàn)₁植株屬于蘿卜AACC和油菜RR為親本的各自花藥AC×R的細胞融合ACR，用秋水仙素處理使染色體形成異源多倍體AACCRR，2n=56；異源多倍體AACCRR形成的配子為ACR與親本油菜AACC形成的配子為AC雜交（回交），獲得BC₁．基因型為AACCR，2n=28+19=47由于BC₁細胞中的染色體組成為AACCR．
Ⅱ、讓純種秈稻為母本，粳稻為父本雜交得到F₁，但F₁存在不育或半不育現(xiàn)象，結(jié)實率不為100%：
對F₁雜種不育現(xiàn)象可能存在多種原因：
①秈稻和粳稻染色體的結(jié)構(gòu)存在差異，使F₁染色體配對不正常．
②水稻細胞質(zhì)中存在某種蛋白或酶，影響秈粳雜合核基因組的功能，從而引起配子發(fā)育異常．
③水稻細胞中存在不育基因．

解答 解：Ⅰ、（1）自然界中，油菜與蘿卜存在生殖隔離，無法通過雜交，產(chǎn)生可育后代．
（2）①F₁植株高度不育，秋水仙素作用于連續(xù)分裂細胞，通過抑制細胞分裂時紡錘體的形成使染色體數(shù)目加倍，形成異源多倍體．
②將異源多倍體AACCRR形成的配子為ACR與親本油菜AACC形成的配子為AC雜交（回交），獲得BC₁，基因型為AACCR，2n=28+19=47，BC₁細胞中的染色體組成為AACCR，也就是2n=38+9，因為“BC₁在形成配子時R染色體組中的染色體會隨機進入到配子中”用BC₁=38+9與油菜2n=38再一次雜交，得到的BC₂植株群體的染色體數(shù)目為38+0～38+9，所以得到的BC₂植株群體的染色體數(shù)目最多為 47．
③獲得的BC₂植株個體間存在胞囊線蟲抗性的個體差異，其原因是不同植株獲得的R（基因組）的染色體不同．
（3）從BC₂植株中篩選到胞囊線蟲抗性強的個體后，使其抗性基因穩(wěn)定轉(zhuǎn)移到油菜染色體中，并盡快排除蘿卜染色體的方法是與油菜多代雜交．
Ⅱ（1））結(jié)構(gòu)變異的四種類型可以通過觀察減數(shù)分裂的聯(lián)會時期染色體的形態(tài)進行判斷．在顯微鏡下觀察F₁減數(shù)第一次時期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)或行為變化是正常的，而假說一中“秈稻和粳稻染色體的結(jié)構(gòu)存在差異，使F₁染色體配對不正�！�，因此能否定假說一．
（2）如果是細胞核基因遺傳，則正反交結(jié)果基本一致，如果是細胞質(zhì)基因遺傳，則正反交結(jié)果不一致．
題干的雜交組合是“純種秈稻為母本，粳稻為父本雜交”，則反交的雜交組合是“純種粳稻為母本，秈稻為父本
”；比較正反交后代可育程度，發(fā)現(xiàn)其差異不顯著，而假說二中“水稻細胞質(zhì)中存在某種蛋白或酶，影響秈粳雜合核基因組的功能，從而引起配子發(fā)育異常”，因此否定假說二．
（3）純種秈稻的基因型，純種粳稻的基因型為，F(xiàn)₁的基因型為，
①如果6號染色體間的非姐妹染色單體間不發(fā)生交叉互換，產(chǎn)生的配子類型：①、②、③、④
②如果6號染色體間的非姐妹染色單體間發(fā)生了交叉互換，產(chǎn)生的配子類型：①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧

而基因型為這樣的卵細胞是不結(jié)實的，因此F₁結(jié)實率不為100%．
故答案為：
Ⅰ（1）生殖隔離
（2）①抑制紡錘體形成
②47
③是
（3）與油菜多代雜交（回交）
Ⅱ（1）聯(lián)會（四分體、減數(shù)第一次分裂）
（2）純種粳稻為母本，秈稻為父本
（3）F₁在形成配子時6號染色體間的非姐妹染色單體間發(fā)生了交叉互換，形成了3^-4⁺5⁺的配子

點評 本題綜合考查育種以及遺傳變異的有關(guān)知識，要求考生能夠根據(jù)圖示育種過程判斷圖中BC₁和BC₂植株的染色體組成；分析基因與性狀的關(guān)系，本題信息較多，答題的關(guān)鍵就是提取題目中重要的信息．