Question

杂种优势泛指杂种品种即F₁（杂合子）表现出的某些性状或综合性状优于其亲本品种（纯合子）的现象。我国大面积推广种植的优质、高产杂交稻品种即为杂合子。请回答：

（1）在农业生产时，杂交稻（F₁）的杂种优势明显，但是F₂会出现杂种优势衰退现象。原因是F₁产生配子时发生了等位基因_______，受精后使F₂出现一定比例纯合子。

（2）若水稻的大粒杂种优势性状由一对等位基因（A₁A₂）控制。现将若干大粒水稻杂交种平分为甲、乙两组，相同条件下隔离种植。甲组自然状态授粉，乙组在人工控制下进行严格自交授粉。若所有的种子均正常发育，繁殖两代后的甲组和乙组杂种优势衰退率（小粒所占比例）分别为________、________，该实验的目的是__________________________________。

（3）若水稻的大穗杂种优势性状由两对等位基因（B₁B₂C₁C₂）共同控制。两对等位基因都纯合时表现为衰退的小穗性状。若大穗杂交种（B₁B₂C₁C₂）自交一代后出现衰退的小穗性状的概率为1/2。则说明这两对等位基因位于______________________，且__________________（填“发生”或“不发生”）交叉互换。

（4）如果水稻的某杂种优势性状由n对等位基因控制，且每对等位基因都独立遗传。某杂交稻品种n对基因都杂合，而其后代n对基因都纯合时才表现衰退。该品种（F₁）自然状态下授粉，第二年种植时（F₂）表现衰退的概率为_________，由此推断：杂合等位基因对数越多，F₂杂种优势衰退率越_____________。

Answer

分离 1/2 3/4 探究授粉方式对杂种优势衰退率的影响 一对同源染色体上 不发生 (1/2)n 杂种优势性状F1基因型中杂合等位基因对数越多，F2的衰退率就越低

【解析】【试题分析】

分析题意可知，杂种优势泛指杂种品种即F1（杂合子）表现出的某些性状或综合性状优越于其亲本品种（纯系）的现象，也就是只有杂合子才会表现出杂种优势，显性纯合或隐性纯合均表现为衰退。同时，本题也需要用到用分离定律解决自由组合问题： 

（1）基因分离定律是自由组合定律的基础。

（2）解题思路首先将自由组合定律问题转化为若干个分离定律问题。在独立遗传的情况下，有几对基因就可以分解为几个分离定律问题。如AaBb×Aabb可分解为：Aa× Aa，Bb×bb。然后，按分离定律进行逐一分析。最后，将获得的结果进行综合，得到正确答案。

（1）杂交种（F1）的杂种优势明显，但是F2会出现杂种优势衰退现象，因为在下一代会出现性状分离，原因是F1产生配子时发生了等位基因分离，受精后使F2出现一定比例纯合子。

（2）由题意可知，甲组相当于随机交配，因为A1∶A2配子＝1∶1，因此每一代中的小粒所占比例＝1/2×1/2（A1A1）+1/2×1/2（A2A2）＝1/2。而乙组人工控制自交授粉，属于自交，A1A2自交到第三代产生的杂合子为1/2×1/2＝1/4，小粒所占比例为3/4；该实验的自变量是授粉方式不同，因变量是杂种优势衰退率，所以该实验的目的是探究授粉方式对杂种优势衰退率的影响。

（3）若两对等位基因在两对同源染色体上，大穗杂交种（B1B2C1C2）自交，则后代衰退的小穗性状的概率＝1/2×1/2＝1/4了，与题意不符。但大穗杂交种（B1B2C1C2）自交，F1出现衰退的小穗性状的概率为1/2，说明这两对等位基因位于一对同源染色体上，且不发生交叉互换。

（4）一对杂合子自交后代产生杂合子的概率为1/2，纯合子的概率为1/2，因此n对基因都为杂合子，自交后代全为纯合子的概率＝1/2n ；根据等式可知，F2杂种优势衰退速率与杂合等位基因对数成相反关系，杂合等位基因对数越多，F2杂种优势衰退速率越低。