Question

水稻的高秆对矮秆为完全显性，由一对等位基因（A、a）控制，抗病对易感病为完全显性，由另一对等位基因控制（B、b），现有纯合高秆抗病和纯合矮秆易感病的两种亲本杂交，所得F₁代自交，多次重复实验，统计F2的表现型及比例都近似得到如下结果：高秆抗病：高秆易感病：矮秆抗病：矮秆易感病=66：9：9：16。据实验结果回答下列问题

（1）控制高秆和矮秆的等位基因_____（遵循/不遵循）基因的分离定律，上述两对等位基因之间_____遵循/不遵循）基因的自由组合定律。

（2）F₂代中出现了亲本所没有的新的性状组合，产生这种现象的根本原因是F₁在减数分裂过程中发生了______________。

（3）有人针对上述实验结果提出了假说：

①控制上述性状的两对等位基因位于1对同源染色体上②F1通过减数分裂产生的雌雄配子的比例都是AB：Ab：aB：ab=4：1：1：4③雌雄配子随机结合。为验证上述假说，请设计一个简单的实验：___________________。

预期实验结果：______________。

Answer

遵循 不遵循 交叉互换（或基因重组） 将两纯合亲本杂交得到的F1与纯合矮杆易感病的水稻杂交，观察并统计子代的表现型及比例； 所得子代出现四种表现型，比例为：高秆抗病：高秆易感病：矮秆抗矮秆易感病=4：1：1：4

【解析】

分析每一对性状，在F2代都符合3∶1，因此控制抗病和易感病的等位基因都符合基因分离定律，但分析两对等位基因之间关系，不符9∶3∶3∶1，也不属于它的变形，因此它们不遵循基因自由组合定律；因此最可能原因是两对基因位于一对同源染色体上，在减数分裂时发生四分体的交叉互换造成的。

（1）在F2的表现型中，高杆：矮杆=（66+9）∶（9+16）=3∶1；说明控制高杆和矮杆的等位基因遵循基因的分离定律，但不遵循基因的自由组合定律。

（2）F2代中出现了亲本所没有的新的性状组合，产生这种现象的根本原因是F1在有性生殖过程中，在减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体发生了交叉互换，进行了基因重组。

（3）由于遵循基因的分离定律而不遵循基因自由组合定律，可实验假设两对等位基因位于一对同源染色体上，并且题中已假设了F1通过减数分裂产生的雌雄配子的比例都是AB∶Ab∶aB∶ab=4∶1∶1∶4，如果假设成立，那么通过测交的方式后代也应该会出现这一结果。

实验设计：将两纯合亲本杂交得到的F1与纯合矮秆易感病的水稻杂交，观察并统计子代的表现型及比例。

预期结果：所得子代出现四种表现型，其比例为：高秆抗病∶高秆易感病∶矮秆抗病∶矮秆易感病=4∶1∶1∶4。