Question

水稻是我国最重要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟病菌（Mp）侵染水稻引起的病害，严重危害我国粮食生产安全。

（1）水稻对Mp表现出的抗病与矮茎不属于一对相对性状的原因是_______。

（2）研究发现，水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因（R₁、R₂、R₃等）编码的蛋白，也需要Mp基因（A₁、A₂、A₃等）编码的蛋白。只有R蛋白与相应的A蛋白结合，抗病反应才能被激活。若基因型为R₁R₁r₂r₂r₃r₃和r₁r₁R₂R₂R₃R₃的水稻（抗病（R）对感病（r）为显性），被基因型为A₁A₁a₂a₂a₃a₃（A对a为显性）的Mp侵染，推测这两种水稻的抗病性表现依次为_______。R₁基因控制R₁蛋白合成的过程包括的两个阶段分别是_______。

（3）水稻的有芒和无芒是一对相对性状，受多对独立遗传的等位基因控制。现有两个无芒的纯和品系，定为X、Y。让X、Y分别与一纯合有芒的植物杂交，在每个杂交组合中，F₁都是有芒，再自花授粉产生F₂代，每个组合的F₂代性状分离比如下：

X产生的F₂代：27有芒：37无芒

Y产生的F₂代：27有芒：21无芒

根据上述______品系的实验结果，可初步推断水稻的有芒和无芒至少受三对等位基因控制。请从上述实验中选择合适的材料，设计实验通过一代杂交证明推断的正确性（要求：写出实验思路，并预测实验结果）。_______

Answer

水稻对Mp表现出的抗病与矮茎不属于同一性状的不同表现形式 抗病、感病 转录、翻译 X 取与X杂交形成的F1与X杂交，后代中有芒：无芒= 1：7

【解析】

基因分离定律和自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代，同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合。

（1）水稻对Mp表现出的抗病与矮茎不属于同一性状的不同表现形式，故抗病与矮茎不属于一对相对性状。

（2）已知水稻的抗病表现不仅需要自身抗病基因（R1、R2、R3等）编码的蛋白，也需要Mp基因（A1、A2、A3等）编码的蛋白。只有R蛋白与相应的A蛋白结合，抗病反应才能被激活。基因型为R1R1r2r2R3R3和r1r1R2R2R3R3的水稻，被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染，前者能产生R1和R3基因表达的蛋白质，但MP侵染产生的是A2蛋白故抗病反应不能被激活，所以表现为感病，而后者能产生R2基因表达的蛋白质，被基因型为a1a1A2A2a3a3的Mp侵染抗病反应能被激活，表现出抗病。基因控制蛋白质合成包括转录和翻译两个过程， R1基因→mRNA的过程为基因表达中的转录，mRNA→R1蛋白的过程为基因表达中的翻译，因此R1基因控制R1蛋白合成的过程包括转录和翻译两个阶段。

（3）由题意知，水稻的有芒和无芒是一对相对性状，受多对独立遗传的等位基因控制，故遵循基因的自由组合定律。根据实验结果可知，F1都是有芒，表明有芒对无芒为显性。F1中有一对基因杂合时，自交后代出现显性比例为（3/4）3，当F1中有三对基因杂合时，自交后代显性所占比例为（3/4）3=27/64，与 X 的结果相符，因此可初步推断水稻的有芒和无芒至少受三对等位基因控制。要设计一代杂交实验证明推断的正确性，一般采用测交的实验方法，即杂合子与隐性纯合子杂交，有芒纯合品系X为隐性纯合子，与X杂交形成的F1为杂合子，因此利用F1与X杂交，后代中将出现无芒与有芒两种表现，且比例为1：7。