Question

杂种优势是指杂交后代在生活力、抗逆性、适应性和产量等方面优于双亲的现象。但是由于杂种的后代会发生性状分离，无法保持杂种优势，农民必须每年购买新的种子。袁隆平团队通过研究实现了水稻的无融合生殖（孤雌生殖），使杂种优势的性状得以保持。

（1）减数分裂过程中，同源染色体须先经过_________再分离，才能实现染色体的平均分配。

（2）科学家发现在植物中有三个基因osd1、spo11-1、rec8参与了减数分裂，诱导其突变后，突变体的减数分裂结果如图所示：

与野生型相比，osd1、spo11-1、rec8三个基因同时突变的纯合子进行减数分裂，形成的子细胞中染色体组成与_________（填“生殖细胞”或“体细胞”）相同。请据图说明原因_________。

（3）种子中的胚由受精卵发育而来，胚乳由受精极核发育而来。科学家在水稻中发现Baby boom(简称Ｂ)基因在胚的发育启动过程中有重要作用。

①野生型和bb突变体种子在外观上没有差别，但是显微观察发现，bb突变体的胚发育早期停滞或者只分裂不分化。用Bb和BB进行正反交，将产生的F₁代种子进行萌发实验，结果如下表所示：

子代 亲本组合	萌发种子 （BB）	萌发种子 （Bb）	未萌发种子 （Bb）
1	♀BB × ♂Bb	59	62	28
2	♀Bb × ♂BB	35	32	0

推测杂交组合1子代中部分种子不萌发的原因：___________。

②为了进一步验证上述推测，选取B基因存在个别碱基差异的J品系和I品系进行杂交，在授粉2.5小时后提取受精卵RNA，进行逆转录PCR扩增B基因，部分测序结果如下图所示，结果说明：受精卵中B基因的mRNA是由______（填“父本”或“母本”）的B基因转录而来。

③b突变基因中发生了1个碱基对的缺失，导致不能被限制酶SphI切开。Bb自交所得种子中有部分不萌发，将野生型和未萌发种子的B/b基因用SphI进行酶切鉴定，结果如下图所示。据图分析，未萌发种子的基因型为：_________。

（4）B基因在卵细胞中表达可使其直接发育为单倍体。水稻中另一基因MTL突变后可使受精卵中来自于精子的染色体消失，从而发育成单倍体。结合（2）（3）资料，请写出使杂种优势性状得以保持的两种方法：__________。

Answer

联会 体细胞 因为spol 1-1突变导致减数第一次分裂时同源染色体无法联会，rec8突变导致减数第一次分裂时着丝点分裂，osd1突变导致减数第二次分裂时细胞质质无法分裂 部分含b的精子受精后没有启动胚胎发育，导致种子不萌发（答“不能受精”不给分，因为能形成种子） 父本 Bb或bb 诱导osd1、spol l-1、rec8基因突变，并在卵细胞中特异性表达B；诱导osd1、spol l-l、rec8和MTL基因突变

【解析】

杂种优势后代会发生性状分离，故来年需要重新购买种子。

由图可知，osd1突变导致减数第二次分裂时细胞质质无法分裂；spol1-1突变导致减数第一次分裂时同源染色体无法联会；rec8突变导致减数第一次分裂时着丝点分裂。

（1）减数分裂过程中，同源染色体须先经过联会（减数第一次分裂的前期）再分离（减数第一次分裂的后期），才能实现染色体的平均分配。

（2）由突变体的减数分裂结果可知，osd1突变导致减数第二次分裂时细胞质质无法分裂；spol1-1突变导致减数第一次分裂时同源染色体无法联会；rec8突变导致减数第一次分裂时着丝点分裂。故与野生型相比，osd1、spo11-1、rec8三个基因同时突变的纯合子进行减数分裂，形成的子细胞中染色体组成与体细胞相同。

（3）①BB与Bb进行杂交，后代的BB全部可以萌发；当父本是Bb时，后代的Bb中有一部分不能萌发，当母本是Bb，后代中的Bb全部可以萌发，故组合1的子代中部分Bb不能萌发的原因可能是：部分含b的精子受精后没有启动胚胎发育，导致种子不萌发。

②由PCR扩增的结果可知，J均作母本的杂交组合形成的受精卵中B的序列不同，J均作父本的杂交组合形成的受精卵中B的序列均相同，与I作父本时的序列有区别。故推测受精卵中B基因的RNA是由父本的B基因转录而来。

③由野生型和未萌发种子的B/b基因用SphI进行酶切结果可知，B基因被切割的产物有2种片段，b被切割的产物有1种片段，故种子1、2、3、4、6、8均为bb，种子5、7均为Bb。故未萌发种子的基因型为Bb或bb。

（4）由于osd1、spo11-1、rec8三个基因同时突变的纯合子进行减数分裂，形成的子细胞基因组成与体细胞一样，又B基因在卵细胞中表达可使其直接发育为单倍体，故可以通过诱导osd1、spol l-1、rec8基因突变，并在卵细胞中特异性表达B来保持杂种优势；又因为基因MTL突变后可使受精卵中来自于精子的染色体消失，从而发育成单倍体，故可以诱导osd1、spol l-l、rec8和MTL基因突变，来保持杂种优势。