Question

玉米（2n=20）是重要的粮食作物之一。请分析回答下列有关遗传学问题：

（1）某玉米品种2号染色体上的基因S、s和M、m各控制一对相对性状，基因S在编码蛋白质时，控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图1所示．已知起始密码子为AUG或GUG。

①基因S发生转录时，作为模板链的是图1中的    链。若基因S的b链中箭头所指碱基对G/C缺失，则该处对应的密码子将改变为         。

②某基因型为SsMm的植株自花传粉，后代出现了4种表现型，在此过程中出现的变异的类型属于     ，其原因是在减数 分裂过程中发生了       。

（2）玉米的高杆易倒伏（H）对矮秆抗倒伏（h）为显性，抗病（R）对易感病（r）为显性，两对基因分别位于两对同源染色体上．上图2表示利用品种甲（HHRR）和乙（h hrr）通过三种育种方法（Ⅰ～Ⅲ）培育优良品种（hhRR）的过程．

①利用方法工培育优良品种时，获得hR植株常用的方法为      ，这种植株由于       ，须经诱导染色体加倍后才能用于生产实践．图2所示的三种方法（Ⅰ～Ⅲ）中，最难获得优良品种（hhRR）的是方法      ，其原因是        。

②用方法Ⅱ培育优良品种时，先将基因型为HhRr的植株自交获得子代（F₂），F₂代植株中自交会发生性状分离的基因型共有     种，这些植株在全部 F₂代中的比例为      。若将F₂代的全部高秆抗病植株去除雄蕊，用F₂代矮秆抗病植株的花粉随机授粉，则杂交所得子代中的纯合矮秆抗病植株占       。

Answer

（1）①b GUU ②基因重组 同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换 （2）①花药离体培养 长势弱小而且高度不育 Ⅲ 基因突变频率很低而且是不定向的 ②5 3/4 4/27

【解析】据图1可知，由于起始密码子为AUG或GUG，故其对应的模板链碱基为TAC或CAC，由于b链中有TAC序列，故为模板链；据图2可知，Ⅰ为单倍体育种，利用该方法工培育优良品种时，获得hR植株常用的方法为花药离体培养；Ⅱ为杂交育种，Ⅲ为诱变育种，这种方法最难获得优良品种（hhRR），因基因突变频率很低而且是不定向的。（1）①由于起始密码子为AUG或GUG，故其对应的模板链碱基为TAC或CAC，由于b链中有TAC序列，故为模板链；若基因S的b链中箭头所指处原碱基序列为CAG，若碱基对G/C缺失，则碱基序列为CAA，故该处对应的密码子将由GUC改变为GUU。②基因型为SsMm的植株自花传粉，后代出现了4种表现型，说明出现了基因重组，由于S、s和M、m基因均位于2号染色体上，为连锁关系，故说明同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。（2）①据图示可知，Ⅰ为单倍体育种，利用该方法工培育优良品种时，获得hR植株常用的方法为花药离体培养，不过获得的单倍体长势弱小而且高度不育，须经诱导染色体加倍后才能用于生产实践；Ⅲ为诱变育种，这种方法最难获得优良品种（hhRR），因基因突变频率很低而且是不定向的。②将基因型为HhRr的植株自交获得子代（F2），F2代植株中自交后代基因型共有9中，其中纯合体为4种，杂合体即发生性状分离的基因型为5种；由于纯合体共占1/4，故这些植株在全部 F2代中的比例为1-1/4=3/4；若将F2代的全部高秆抗病植株基因型为H_R_，矮秆抗病植株基因型为hhR_，则杂交所得子代hh的概率=2/3×1/2=1/3，杂交所得子代RR的概率=2/3×2/3=4/9，故后代中纯合矮秆抗病植株hhRR概率为4/27。

【考点定位】基因突变的特征,基因的自由组合规律的实质及应用,基因重组及其意义,染色体数目的变异

【名师点睛】几种常见育种方式的比较

育种方法

杂交育种

诱变育种

单倍体育种

多倍体育种

基因工程育种

原理

基因重组

基因突变

染色体数目变异

染色体数目变异

基因重组

常用方式

①选育纯种：杂交→自交→选优→自交②选育杂种：纯合的双亲杂交→杂交种

辐射诱变、激光诱变、空间诱变等处理萌发的种子或幼苗

花药离体培养，然后再使染色体数目加倍

秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

转基因（DNA重组）技术将目的基因导入生物体内，培育新品种

优点

①使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上②操作简便

可以提高变异的频率、加速育种进程且大幅度地改良某些性状

①明显缩短育种年限②所得品种一般为纯合子

器官巨大，提高产量和营养成分

打破物种界限，定向改变生物的性状

缺点

①育种时间长，杂种需年年制种②只能在同品种间进行

有利变异少，需大量处理实验材料（有很大盲目性）

技术复杂且需与杂交育种配合

只适用于植物，发育延迟，结实率低

技术复杂，安全性问题多，有可能引发生态危机

应用

用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

高产青霉菌

用纯种高秆抗病与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦

转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉