Question

科学家发现多数抗旱性农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞和茎部细胞中却很难找到。

（1）这种代谢产物在茎部细胞和叶肉细胞中很难找到，而在根部细胞中却能产生的根本原因是________。

（2）现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r（旱敏基因）。R、r的部分核苷酸序列为r：ATAAGCATGACATTA；R：ATAAGCAAGACATTA。抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是发生了________。研究得知与抗旱有关的代谢产物主要是糖类，该抗旱基因控制抗旱性状是通过________实现的。

（3）已知抗旱性（R）和多颗粒（D）属显性，各由一对等位基因控制，且分别位于两对同源染色体上。纯合的旱敏多颗粒植株与纯合的抗旱少颗粒植株杂交得到F₁，F₁自交：

①F₂抗旱多颗粒植株中双杂合子占的比例是________。

②若拔掉F₂中所有的旱敏植株后，剩余植株自交。从理论上讲，F₃中旱敏型植株的比例是________。

（4）请设计一个快速育种方案，利用抗旱少颗粒（Rrdd）和旱敏多颗粒（rrDd）两植物品种作亲本，通过一次杂交，使后代个体全部都是抗旱多颗粒杂交种（RrDd），用文字简要说明。______________________________________________________________________________。

Answer

基因选择性表达 碱基对替换 基因控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程 4／9 1／6 先用（Rrdd）和（rrDd）通过单倍体育种得到（RRdd）和（rrDD），然后让它们杂交得到杂交种（RrDd）

【解析】

1．该抗旱农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液的渗透压增强抗旱性，因此是该代谢产物能够使细胞液的渗透压升高；

2．细胞分化是细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，细胞分化的实质是基因的选择表达，其遗传物质不发生改变；

3．分析R和r的碱基序列可知，R和r有一个碱基发生变化，因此R突变成r是碱基对发生替换；该抗旱基因是通过影响糖类代谢影响抗旱性能的，因此是该抗旱基因是通过控制酶的合成来控制生物的新陈代谢过程进而控制抗旱这一性状的；

4．抗旱型(R) 和多颗粒(D)属于显性性状，且控制这两种性状的基因位于两对同源染色体上，这两对等位基因在遗传时遵循基因的自由组合定律，根据亲本的表现型写出亲本的基因型，根据基因自由组合定律解答；

5．该实验的目的是用抗旱型少颗粒和旱敏型多颗粒通过一次杂交，培育抗旱型多颗粒杂交种，因此可以先用基因型为Rrdd和rrDd的植株通过单倍体育种得到基因型为RRdd和rrDD的植株，然后让它们杂交得到抗旱型多颗粒杂交种。

(1)抗旱型农作物产生的代谢产物能够使细胞液的渗透压增大，从而增强根细胞的吸水能力；根是植物吸收水分的主要器官，因此该代谢产物在茎、叶肉细胞中很难找到的根本原因是基因的选择性表达。

(2)对比R基因与r基因的核苷酸序列可知，R基因上的A被T取代从而突变成了r基因，这是碱基对的替换引起的基因突变；与抗旱有关的代谢产物是糖类，糖类的合成需要酶的催化，说明基因可以通过控制酶的合成来控制生物的新陈代谢，进而控制生物的性状。

(3) 由题干信息知，亲本基因型为rrDD、RRdd，F1的基因型为RrDd，①F1自交，F2抗旱型多颗粒植株中双杂合子(RrDd) 所占比例为。②拔掉F2中所有的旱敏型植株后，剩余的植株中RR占，Rr占，自交所得F3中旱敏型植株(rr) 所占比例为会。

(4)通过一次杂交获得抗旱型多颗粒杂交种(RrDd)，可以先用单倍体育种的方法获得RRdd和RrDD，然后让二者杂交。