Question

水稻（2n=24）以自花授粉为主，一对等位基因（Aa）控制水稻的育性，当基因型为隐性纯合时，个体表现不育。研究人员对水稻突变体Q开展了如下研究，请回答问题：

（1）统计Q自交后代得到可育株为111株，不育株QM为308株。随着Q自交多代，类似分离情况再次出现。这一结果表明，该突变类型的遗传__________（填“符合”或“不符合”）孟德尔的分离定律。

（2）进一步研究Q的减数分裂细胞的染色体组成，在__________期，能够观察到正常的____对染色体和一条额外的染色体，或者11组两两配对和一组3条染色体配对（三价体），推断Q的变异类型是__________，像这样的个体被称为三体。由Q自交后代的性状分离比可知，该育性基因位于__________上。

（3）研究人员对Q的遗传模式推断如下图所示，并从Q的可育后代中，挑选自交后代可育：不育为__________的植株，进而选出了QM的非三体可育株。进一步设计__________杂交实验，发现均不能得到种子，推断该不育突变体QM为雌雄不育突变体。

（4）杂合基因型（Aa）自交一代可以分离25%的隐性纯合个体（aa），随着自交代数的增加，隐性基因在后代中的比率将__________。若不育基因的染色体增加了一条，使基因型变为Aaa，自交n代后，不育隐性基因（a）可以稳定的存在于_____的群体中。

（5）请你结合以上资料谈谈三体水稻在农业育种中的应用_____。

Answer

不符合 减数第一次分裂中 12 染色体数目变异 额外的染色体（3条配对的染色体、三价体） 3：1 QM♀×非三体可育株♂和非三体可育株♀×QM♂ 逐渐下降并趋近于零 三体（含有三价体） 可以高效稳定的保存隐性基因和突变个体

【解析】

染色体变异包括染色体结构变异（缺失、重复、易位、倒位）和数目变异（个别染色体数目的增减和以染色体组的形式成倍的增减）。

基因的分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。

（1）由题目信息可知，一对等位基因（Aa）控制水稻的育性，若该突变类型的遗传符合基因的分离定律，当水稻的基因型为Aa时，后代会出现性状分离，且可育：不可育=3:1，而Q的自交后代可育：不可育=1:3，说明该突变类型的遗传不符合孟德尔的分离定律。

（2）减数第一次分裂的前期同源染色体会出现两两配对的联会现象，故要进一步研究Q的减数分裂细胞的染色体组成，在减数第一次分裂的前期，若观察到11组两两配对和一组3条染色体配对（三价体），说明其含25条染色体，可能发生了染色体数目变异，减数第一次分裂的前期也可能观察到12对染色体和一条额外的染色体。由Q自交后代可育：不可育=1:3可知，该育性基因不是位于正常配对的染色体上，而是位于三条配对的染色体上。

（3）由Q的遗传模式可知，非三体可育株的基因型为Aa，其自交后代中可育：不育为3：1。要证明不育突变体QM即aa为雌雄不育突变体，可以让其分别作为父本和母本与非三体可育株Aa进行正反交，预期后代均不能得到种子，即可推断该该不育突变体QM为雌雄不育突变体。

（4）杂合基因型（Aa）自交一代可以分离25%的隐性纯合个体（aa），由于aa不育不能自交得到后代，故随着自交代数的增加，隐性基因在后代中的比率将逐渐下降并趋近于零。若不育基因的染色体增加了一条，使基因型变为Aaa，其自交后代中仍可保留Aaa，自交n代后，不育隐性基因（a）可以稳定的存在于三体的群体中。

（5）三体水稻在农业育种中可以高效稳定的保存隐性基因和突变个体。