Question

玉米中因含支链淀粉多而具有黏性（由基因D控制）的籽粒和花粉遇碘变棕色；含直链淀粉多不具有黏性（由基因d控制）的籽粒和花粉遇碘变蓝色。D对d完全显性，位于3号染色体上。科研人员发现可稳定遗传的黏性玉米品种甲具有抗病基因E和耐干旱基因H，其中H基因位于5号染色体上。基因位置如下图所示：

将玉米品种甲与玉米品种乙进行测交实验，F₁自交，检测F₂群体中不同植株的基因型，发现不同基因型个体数如下表。

EE	Ee	ee	HH	Hh	hh
39	120	81	59	121	60

请回答下列问题:

（1）玉米耐干旱基因的遗传遵循__________定律，判断的依据是_________。玉米抗病性状和黏性性状的遗传不遵循自由组合定律，判断的依据是____________________。

（2）研究人员通过数学统计发现F₂群体中EE、Ee、ee基因型个体的数量比总是1：3：2，并且发现F₁产生的雌配子育性正常，进而推测带有E基因的花粉成活率低。请利用已有的品种甲、乙、F₁，设计实验验证上述推测，要求写出实验步骤并预期实验结果（不考虑交叉互换）。

方法一、   

实验步骤：____________________________，

实验结果：____________________。

方法二、

实验步骤：_______________________。

实验结果：________________________。

（3）进一步研究发现品种乙3号染色体上有两个紧密连锁在一起的基因P₁和P₂（如图），P₁编码抑制花粉发育的毒性蛋白，P₂编码能解除该毒性蛋白作用的保护性蛋白。品种甲3号染色体上无基因P₁和P₂。

①据此可知，F₁带有E基因花粉成活率低的原因是P₁在减数第一次分裂时期表达，而P₂可能在_________细胞中表达。

②P₁和P₂被称为自私基因，其“自私性”的意义是使_________更多地传递给子代。

Answer

基因分离 F2中HH、Hh、hh的比例为1:2:1（F2中耐干旱植株比例为3/4） 玉米控制抗病性状的基因E和控制黏性性状的基因D位于同一对染色体上 将F1种植下去，收集其花粉并用碘液染色，观察统计花粉的颜色、数量和比例 花粉颜色有两种，棕色:蓝色为1:2 以F1为父本，品种乙为母本进行杂交，统计F2的抗病情况和比例 F2中抗病个体与不抗病个体比例为1:2 精细胞（花粉） 亲本的遗传信息（亲本的遗传物质、亲本的DNA）

【解析】

分析题中甲品种的细胞图可知，D、E连锁于3号染色体上，这两对基因的遗传不遵循自由组合定律；H基因位于5号染色体上，与D、E基因独立遗传，遵循自由组合定律。稳定遗传的黏性玉米品种甲基因型为DDEEHH，乙品种的基因型为ddeehh，F1基因型为DdEeHh，F1自交，只考虑E、e一对基因，F1产生的雌配子为E（占1/2）、e（占1/2），由F2群体中EE、Ee、ee基因型个体的数量比总是1:3:2，ee占2/6，可推算出e的雄配子占2/3，E的雄配子占1/3，故E的雄配子（花粉）的成活率为1/2。

（1）据表可知，F2中HH、Hh、hh的比例为1:2:1，因此玉米耐干旱基因的遗传遵循基因分离定律；据图可知，玉米控制抗病性状的基因E和控制黏性性状的基因D位于同一对染色体上，因此玉米抗病性状和黏性性状的遗传不遵循自由组合定律。

（2）方法1：由题干可知E基因和D基因位于同一条染色体上，所以可以通过D基因判断E基因是否存在，含D的花粉遇碘变棕色，再由F2群体中EE、Ee、ee基因型个体的数量比总是1:3:2，可推知含有E的花粉死亡率为1/2，只考虑D、d和E、e两对基因，则F1的基因型为DdEe，产生的配子及比例为DE（棕色）:de（蓝色）=1:2。

方法2：如果只考虑E、e一对基因，让F1为父本，其基因型为Ee，产生的雄配子及数量比例为E:e=1:2，乙为母本，其基因型为ee，则F2的基因型及比例为Ee（抗病）:ee（不抗病）=1:2。

（3）①据题干可知，F1为杂合子，一条3号染色体上携带D、E基因，另一条3号染色体上携带d、e、P1、P2基因，P1在减数第一次分裂时期表达，使次级精母细胞中含有毒蛋白，而P2在部分精细胞（花粉）中表达，解除了精子的毒性，从而使含E的花粉成活率低。

②P1和P2被称为自私基因，其“自私性”的意义是使亲本的遗传信息（亲本的遗传物质、亲本的DNA）更多的传递给子代，“自私”地维持了物种自身地稳定性。