Question

某二倍体植物茎的高矮有高茎、中等高茎、矮茎三种情况，由基因 A 和 a 控制，a 基因能表达某种物质抑制赤霉素合成，基因型中有一个a 表现为中等高茎，有两个及以上 a 表现为矮茎。该植物花色有白色、红色、紫色三种，其花色合成途径如下图，其中 B 基因的存在能够抑制b 基因的表达：

（1）选取某纯合白花和纯合紫花植株杂交，F₁ 花色表现为______________________________，F₁ 自交，若F₂ 代表现型有两种， 则亲代白花基因型为___________________；若 F₂ 代表现型有三种，其表现型及比值为_________________。

（2）某纯合紫花高茎植株与纯合红花矮茎植株杂交，F₁中出现了矮茎植株，究其原因可能有以下三种情况：

①该植株 A 基因发生了基因突变②外界环境影响导致性状发生了改变③该植株可能是 Aaa 的三体，为了确定该植株形成的原因，使该植株与亲代纯合红花矮茎植株杂交：

若 F₂ 代__________________________，则该植株可能是基因突变引起；

若 F₂ 代___________________，则该植株可能是外界环境影响引起；

若 F₂ 代____________________，则该植株可能是Aaa 的三体。

Answer

白花 BBDD 白花：红花：紫花=12∶1∶3 全为矮茎 中等高茎∶矮茎=1∶1 中等高茎∶矮茎=1∶5

【解析】

孟德尔在做两对杂交实验的时候，发现F2的分离比为9∶3∶3∶1。提出性状是由基因控制的，并且两对等位基因独立遗传。F1在形成配子时，等位基因分离，非等位基因自由组合，产生四种不同的配子，进而雌雄配子结合得到F2分离比9∶3∶3∶1。

本题花色遗传是自由组合定律的变式应用，即两对等位基因决定同一种性状，如白花（B_D_、B_dd）、紫花（bbD_）、红花（1bbdd）。生物的表型通常是由基因型决定的，但是也受环境的影响。鉴定植株的基因型，通常采用测交法，即与隐性植株进行杂交，测交可以检测待测个体产生配子的类型及比例。若矮茎植株为aa，则与矮茎植株测交，表现型为矮茎；若矮茎植株为Aa，则说明其受环境因素影响，测交结果为中等高茎∶矮茎=1∶1；若矮茎植株为Aaa，Aaa产生的配子及比例为A∶aa∶Aa∶a=1∶1∶2∶2，则测交后代表现型及比例为中等高茎（Aa）∶矮茎（aa或aaa或Aaa）=1∶5。

（1）纯合白花的基因型为BBDD或BBdd，纯合紫花的基因型为bbDD，让白花和紫花植株杂交，F1 基因型为BbDD或BbDd，花色表现为白花。F1 自交，若F1的基因型为BbDD,则后代表现型为白花（B_D_）和紫花（bbDD），共两种表现型；若F1的基因型为BbDd,则后代表现型为12白花（9B_D_、3B_dd）、3紫花（3bbD_）、1红花（1bbdd），共三种表现型。

（2）某纯合紫花高茎植株（AAbbDD）与纯合红花矮茎植（aabbdd）株杂交，杂交后代为AabbDd（中等高茎紫花），但F1中出现了矮茎植株，说明基因组成中含有aa，使该植株与亲代纯合红花矮茎植株（aabbdd）杂交：

若F2代全为矮茎，说明原植株不含A基因，则该植株可能是基因突变引起；

若F2代中等高茎∶矮茎=1∶1，说明原F1植株含有A基因（Aa），则该植株可能是外界环境影响引起；

若F2代中等高茎（Aa）∶矮茎（aa或aaa或Aaa）=1∶5，则该植株可能是Aaa的三体，因为Aaa产生的配子及比例为A∶aa∶Aa∶a=1∶1∶2∶2。