Question

14．雜種優(yōu)勢泛指雜種品種即F₁（雜合子）表現(xiàn)出的某些性狀或綜合性狀優(yōu)越于其親本品種（純系）的現(xiàn)象．現(xiàn)階段，我國大面積推廣種植的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)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(huán)節(jié)，在開花前直接給雌、雄花序去雄、套袋處理即可．
（2）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時，玉米雜交種（F₁）的雜種優(yōu)勢明顯，但是F₂會出現(xiàn)雜種優(yōu)勢衰退現(xiàn)象．這可能是F₁產(chǎn)生配子時發(fā)生了基因分離，使F₂出現(xiàn)一定比例純合子所致．
（3）玉米的大粒雜種優(yōu)勢性狀由一對等位基因（A₁A₂）控制，現(xiàn)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(tài)授粉，乙組人工控制自交授粉．若所有的種子均正常發(fā)育，第3年種植時甲組和乙組雜種優(yōu)勢衰退率（小粒所占比例）分別為$\frac{1}{2}$、$\frac{3}{4}$．
（4）玉米的大穗雜種優(yōu)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(xiàn)為衰退的小穗性狀．若大穗雜交種（B₁B₂C₁C₂）自交，F(xiàn)₂出現(xiàn)衰退的小穗性狀的概率為1/2，則說明這兩對等位基因位于兩對等位基因位于一對同源染色體上．
（5）如果玉米的某雜種優(yōu)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(yōu)勢品種n對基因都雜合，其后代n對基因都純合時才表現(xiàn)衰退，該品種自然狀態(tài)授粉留種，第二年種植時（F₂）表現(xiàn)衰退的概率為$\frac{1}{{2}^{n}}$，由此推斷F₂雜種優(yōu)勢衰退速率與雜合等位基因?qū)��?shù)的關(guān)系是F₂雜種優(yōu)勢衰退速率與雜合等位基因?qū)��?shù)成相反關(guān)系，雜合基因越多，F(xiàn)₂雜種優(yōu)勢衰退速率越低．

Answer 1

分析 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(tài)都是純種；有易于區(qū)分的相對性狀．
而玉米是兩性花，因此自然狀態(tài)進行的隨機交配．
分析題意可知，雜種優(yōu)勢泛指雜種品種即F₁（雜合子）表現(xiàn)出的某些性狀或綜合性狀優(yōu)越于其親本品種（純系）的現(xiàn)象，也就是只有雜合子才會表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢，顯性純合或隱性純合均表現(xiàn)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(huán)節(jié)，在開花前直接給雌、雄花序去雄、套袋處理即可．
（2）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時，玉米雜交種（F₁）的雜種優(yōu)勢明顯，但是F₂會出現(xiàn)雜種優(yōu)勢衰退現(xiàn)象．這可能是F₁產(chǎn)生配子時發(fā)生了基因分離，使F₂出現(xiàn)一定比例隱性純合子所致．
（3）根據(jù)題意可知，只有雜合子才能表現(xiàn)雜種優(yōu)勢．甲組實驗中自然狀態(tài)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(xiàn)為雜種優(yōu)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(chǎn)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(yōu)勢衰退率為$\frac{3}{4}$．
（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(xiàn)$\frac{1}{4}$的衰退率；而大穗雜交種（B₁B₂C₁C₂）自交，F(xiàn)₂出現(xiàn)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(fā)生交叉互換．
（5）如果玉米的某雜種優(yōu)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(yōu)勢品種n對基因都雜合，其后代n對基因都純合時才表現(xiàn)衰退，該品種自然狀態(tài)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(xiàn)衰退的概率為$\frac{1}{{2}^{n}}$，由此推斷F₂雜種優(yōu)勢衰退速率與雜合等位基因?qū)��?shù)的關(guān)系是雜種優(yōu)勢性狀F₁基因型的雜合等位基因?qū)��?shù)越多，F(xiàn)₂中衰退率越低．
故答案為：
（1）去雄、套袋
（2）基因分離
（3）$\frac{1}{2}$  $\frac{3}{4}$
（4）兩對等位基因位于一對同源染色體上
（5）$\frac{1}{{2}^{n}}$  F₂雜種優(yōu)勢衰退速率與雜合等位基因?qū)��?shù)成相反關(guān)系，雜合基因越多，F(xiàn)₂雜種優(yōu)勢衰退速率越低

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