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越于其亲本品种(纯系)的现象。现阶段，我国大面积推广种植的优质、高产玉米品种，均为杂合子。请回答下列问题。

（1）玉米是雌雄同株的作物,花为单性花。在杂交过程中，玉米相对于豌豆可以简化的环节是在对母本处理时，省去了_____，在开花前直接给雌、雄花序________________处理即可。

（2）在农业生产发现，玉米杂交种(F₁)的杂种优势明显，但是F₂会出现杂种优势衰退现象，这种现象称为______。因此，生产上需要年年制备纯合子做亲本。

（3）玉米的大粒杂种优势性状由一对等位基因(A₁A₂)控制，现将若干大粒玉米杂交种平分为甲、乙两组，相同条件下隔离种植，甲组自然状态授粉，乙组人工控制自交授粉。若所有的种子均正常发育，第3年种植时甲组和乙组杂种优势衰退率(小粒所占比例)分别为________、________。

（4）玉米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,小穗的基因型有_____种.若大穗杂交种(B₁B₂C₁C₂)自交，F₂出现衰退的小穗性状的概率为1/4，则说明基因的传递___________（遵循，不遵循）自由组合定律。

（5）如果玉米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。若某杂种优势品种n对基因都杂合，其后代n对基因都纯合时才表现衰退，该品种自然状态授粉留种，第二年种植时(F₂)表现衰退的概率为________，由此推断F₂杂种优势衰退速率与杂合等位基因对数的关系是_________________________________________。

Answer

人工去雄 套袋 性状分离 1/2 3/4 4 遵循 1/2n F2杂种优势衰退速率与杂合等位基因对数成相反关系，杂合基因越多，F2杂种优势衰退速率越低

【解析】

豌豆作为遗传实验材料的原因有：自花传粉、闭花受粉植物，自然状态都是纯种、有易于区分的相对性状，而玉米是单性花，因此自然状态进行的随机交配。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。

（1）玉米的花为单性花，豌豆的花为两性花，在杂交过程中，玉米相对于豌豆可以简化的环节是在对母本处理时，省去了人工去雄；但为了防止外来花粉干扰，在开花前需要直接给雌、雄花序套袋处理。

（2）在农业生产中，由于杂合子自交后会发生性状分离，故玉米杂交种(F1)的杂种优势明显，但是F2会出现杂种优势衰退现象，因此，生产上需要年年制备纯合子做亲本。

（3）玉米的大粒杂种优势性状由一对等位基因(A1A2)控制，现将若干大粒玉米杂交种平分为甲、乙两组，相同条件下隔离种植，甲组自然状态授粉，即自由交配，符合遗传平衡定律，基因频率为A1=1/2、A2=1/2，则第3年杂种优势的个体比例为A1A2=2×1/2×1/2=1/2，衰退率(小粒所占比例)为1-1/2=1/2；种植时乙组人工控制自交授粉,杂合子出现的概率以1/2n的形式递减，即第3年种植时乙组杂种优势的个体比例为A1A2=1/2×1/2=1/4,衰退率(小粒所占比例)为1-1/4=3/4。

（4）玉米的大穗杂种优势性状由两对等位基因(B1B2和C1C2)共同控制，两对等位基因都纯合时表现为衰退的小穗性状,小穗的基因型有B1B1C1C1、B2B2C1C1、B1B1C2C2、B2B2C2C2，共4种；若大穗杂交种(B1B2C1C2)自交，F2出现衰退的小穗性状的概率为1/4(1/16B1B1C1C1、1/16B2B2C1C1、1/16B1B1C2C2、1/16B2B2C2C2），则说明两对基因自由组合，即基因的传递遵循自由组合定律。

（5）如果玉米的某杂种优势性状由n对等位基因控制，设第一对用Aa表示，第二对Bb表示，以此类推，且每对等位基因都独立遗传，若某杂种优势品种n对基因都杂合，其后代n对基因都纯合时才表现衰退，该品种自然状态授粉留种，第二年种植时(F2)表现衰退的基因型有第一对1/4AA、1/4aa,衰退概率为1/2,同理第二对纯合概率也为1/2,后代n对基因每对都纯合时表现衰退的概率为1/2n，由此推断F2杂种优势衰退速率与杂合等位基因对数成相反关系，杂合基因越多，F2杂种优势衰退速率越低。