Question

玉米是二倍体植物（2N＝20），同株异花，是遗传学上常用的实验材料。如图是植物的一些基因在染色体上的排列情况。该植物的株高受三对等位基因A-a、D-d、Y-y控制，这三对基因的遗传效应相同，且具有累加效应（不考虑交叉互换和突变）。回答下列问题：

（1）用图中亲本杂交获得F₁，F₁随机交配获得F₂，F₂的个体中株高与亲本不相同的个体占_________。

（2）玉米籽粒的甜与非甜是一对相对性状，分别由等位基因B、b控制，位于5、6号染色体上，用上述亲本杂交得到F₁，F₁随机交配得到F₂，经多次实验，若所得F₂中籽粒非甜所占的比例总是3/5，则请推测其原因是_________。

（3）研究者将一个DNA片段导入到F₁中甜玉米的体细胞中获得多株转基因玉米，导入的位置有四种，分别是：第1种在5、6号之外的其他染色体上；第2种在B基因所在的染色体上；第3种在b基因所在的染色体上，但不在b所在的位置；第4种在b基因的位置。为确定具体的插入位置，让转基因甜玉米随机交配统计子代的表现型及比例（说明：①插入的DNA片段本身不控制具体的性状；②玉米体内存在该DNA片段，B基因不表达，即该DNA片段和B基因同时存在时表现为非甜，b基因的表达不受该片段影响；③若玉米的受精卵无控制玉米籽粒甜度的基因（B、b），将导致胚胎致死；④结果只统计B、b控制的性状）

结果与结论：

①若子代_________，则该DNA片段的插入位置属于第1种可能性；

②若子代_________，则该DNA片段的插入位置属于第2种可能性；

③若子代_________，则该DNA片段的插入位置属于第3种可能性；

④若子代_________，则该DNA片段的插入位置属于第4种可能性。

Answer

1/2 B基因显性纯合致死 甜:非甜＝3:13 全为非甜 甜 :非甜=1 :3 甜:非甜=1: 2

【解析】

图中展示三对同源染色体，四对等位基因，其中D、d基因与Y、y基因位于一对同源染色体上，不遵循自由组合定律；控制植物的株高的三对等位基因A-a、D-d、Y-y中A-a、D-d和D-d、Y-y遵循自由组合定律。

（1）由于该植物的株高受A-a、D-d、Y-y控制，且三对等位基因的累加效应相同，株高与显性基因的个数有关，图中母本的基因型是AADDyy，父本的基因型是aaddYY，杂交子一代的基因型是AaDdYy，子一代随机交配得到的子二代中，与母本表现型相同的基因型有AADDyy、AADdYy、AAddYY，比例之和为1/4（1/4＋1/2＋1/4）＝ 1/4，与父本表现型相同的基因型有aaDDyy、aaDdYy，aaddYY，比例之和为1/4（1/4＋1/2＋1/4）＝1/4，不同于亲本的比例是1－1/4－1/4＝1/2。

（2）由题意知，B、b位于一对同源染色体上，在遗传过程中遵循分离定律，母本基因型是Bb，父本基因型是bb，杂交子一代的基因型是Bb:bb=1:1，子一代产生配子的类型及比例是B:b=1:3，由于雌雄配子结合是随机的，因此子一代自由交配产生子二代的基因型及比例是BB:Bb:bb=1:6:9，如果F2中籽粒非甜所占比例总是3/5，说明B基因显性纯合致死。

（3）①如果该DNA片段的插入位置属于第1种可能性，即插入到另外一对同源染色体上，根据题干信息，让F1中转基因甜玉米（Bb）随机交配，后代中有3/4的个体含有该DNA片段，1/4的个体不含有该DNA片段，含有DNA片段的个体，基因B不表达，甜玉米中有3/4表现为非甜，因此甜:非甜=3:13；

②如果该DNA片段的插入位置属于第2种可能性，无论染色体片段插入B基因所在的位置，还是该染色体上除B之外的其他位置，B基因都无法表达，因此子代全表现为非甜；

③如果该DNA片段的插入位置属于第3种可能性，子代中BB:Bb:bb=1:2:1，其中b所在的染色体上插入了DNA片段，因此含有b的个体均表现为非甜，甜:非甜=1:3；

④如果该DNA片段的插入位置属于第4种可能性，子代1/4致死，甜:非甜=1:2。