Question

水稻是我国最重要的粮食作物。水稻育种一方面要利用基因组育种技术和基因编辑技术，加快水稻功能基因组研究成果向育种应用的转化，另一方面要重视发掘新的重要基因，为设计育种提供“元件”。我国水稻遗传育种经历的3次大飞跃，离不开矮秆基因、核不育基因、抗虫基因等许多重要基因资源的发掘和利用。请回答下列问题：

（1）科研人员在自交系A水稻田中发现一株矮化的突变体，通过自交保种发现，后代均表现为矮秆，说明此矮秆突变体为_____。将此矮秆突变体分别在我国多个地区进行种植，发现株高、产量表现稳定。根据矮秆突变体的性状表现，科研人员认为矮秆突变体具有较高的应用价值，理由是_____(至少写出两点)。

（2）为研究水稻核基因B的功能，科研人员将T-DNA插入B基因中，致使该基因失活， 失活后的基因记为b。以野生植株和突变植株作为亲本进行杂交实验，统计母本植株的结实率，结果如下表所示。

杂交编号	亲本组合	结实数/授粉的小花数	结实率
①	♀BB×♂bb	16/161	10%
②	♀bb×♂BB	78/156	50%
③	♀BB×♂BB	70/141	50%

表中数据表明，B基因失活使_____配子育性降低。若用杂交①的F₁(作父本)给杂交②的F₁ (作母本)授粉，预期母本植株的结实率为_____，所获得的F₂植株的基因型及比例为_____

（3）科研人员将苏云金芽胞杆菌的Bt毒蛋白基因导入水稻细胞获得抗虫水稻，并筛选出 细胞核中含有两个抗虫基因的个体。请用筛选出的转基因水稻设计一个杂交实验，进一步确定细胞核中两个抗虫基因的相对位置 ___________。(简要写出实验方法，并预测实验结果及结论)

Answer

纯合体 矮杆突变体具有较强的抗倒伏能力和较高的光能利用率, 雄 30% 5：6：1 让该细胞核中含有两个抗虫基因（设为D）的个体自交，统计子代表现型和比例。若后代抗虫：不抗虫=3：1，说明两个抗虫基因位于同一条染色体上；若后代全为抗虫，说明两个抗虫基因位于一对同源染色体的两条染色体上；若后代抗虫：不抗虫=15：1，说明两个抗虫基因位于两对同源染色体上

【解析】

1、纯合个体自交后代不发生性状分离。

2、一对基因位于一对同源染色体上，遵循基因分离定律，若两个抗虫基因位于两对同源染色体上，则遵循自由组合定律。

（1）纯种个体能稳定遗传。矮秆突变体通过自交保种，后代均表现为矮秆，说明此矮秆突变体为纯合体。

（2）由实验可知①和②组是实验组，③组是对照组。表中数据分析可知，②和③的结实率相同，而亲本①中的雄性亲本是bb，其结实数特别低，根据基因B失活后是b基因，可推测是雄配子育性严重降低导致结实率降低。根据做出的假设和表格中的结实率，如果让杂交①的F1即Bb给杂交②的F1即Bb授粉，雄配子是1/2B和1/2b，雌配子是1/2B和1/2b，当雄配子含B时母本结实率是50%，当雄配子含b时母本结实率是10%，子代中有1/4BB、1/4Bb、1/4Bb、1/4bb，所以预期结实率应是1/4×50%+1/4×50%+1/4×10%+1/4×10%=30%，子代中BB：Bb：bb=（1/4×50%）：（1/4×50%+1/4×10%）：（1/4×10% ）=5：6：1。

（3）让该细胞核中含有两个抗虫基因（设为D）的个体自交，统计子代表现型和比例。如果两个抗虫基因位于同一条染色体上，产生的配子类型及比例是含有2个D配子和不含有D的配子之比是1：1，自交后代表现型及比例是抗虫植株与不抗虫植株之比为3：1；如果两个D基因位于一对同源染色体的两条染色体上，产生的配子都含有D，自交后代都具有抗虫基因，因此都能抗虫；如果两个抗虫基因分别位于2对同源染色体上，则在遗传过程中遵循自由组合定律，自交后代不抗虫个体的比例是1/4×1/4=1/16，故抗虫个体：不抗虫个体=15：1。