Question

构成稻米的淀粉有直链淀粉和支链淀粉两种。当前农业栽培的水稻直链淀粉的含量差异较大，主要有高含量、中高含量、中等含量、中低含量和低含量等品种。目前，针对水稻直链淀粉含量差异的解释主要有以下两种假说；

假说一：该性状受两对独立遗传的等位基因（D/d，E/e）控制，每个显性基因对直链淀粉含量的增加效应相同且具叠加性。

假说二：该性状受一组复等位基因控制（a₁-高含量、a₂-中高含量、a₃-中等含量、a₄-中低含量、a₅-低含量），这些基因彼此间具有完全显隐性关系。

回答下列问题：

（1）若假说一成立，写出中等含量直链淀粉水稻的基因型________________________，让杂合中等含量水稻进行自交，后代的表现型及比例为________________________。

（2）为检验假说二是否成立，某研究小组利用不同含量直链淀粉的五个纯种品系水稻进行了如下实验：

实验一：低含量水稻中低含量水稻→F₁为中低含量水稻

实验二：中等含量水稻×中高含量水稻→F₁为中高含量水稻

实验三：实验一中F₁实验二中F₁→F₂为中等含量水稻：中高含量水稻=1：1

实验四：实验二中F₁高含量水稻→F₂为高含量水稻

①由实验结果推测，复等位基因a₁、a₂、a₃、a_4、a₅之间的显隐性关系是___________（若出对跑为显性，可表示为a₁>a_2）依此类推）

②关于中高含量水稻的基因型有________________________    种，让实验三F₂中的中高含量水稻随机交配，子代中a₅的基因频率为________________________    。

（3）某同学设计了用中低含量直链淀粉水稻进行自交的方案来检验上述两种假说成立与否。请评价该实验方案的可行性并说明理由_________________________。

Answer

DDee、ddEE、DdEe 高含量∶中髙含量∶中等含量∶中低含量∶低含量=1∶4∶6∶4∶1 a1>a2>a3>a4>a5 4 25% 若子代出现中等含量的水稻，则假说一成立；若子代不出现中等含量水稻，则假说二成立

【解析】

如果假说一正确，则直链淀粉性状受到显性基因个数的控制，则各性状及其基因型是高含量（4个显性基因DDEE）、中高含量（3个显性基因DDEe，DeEE）、中等含量（2个显性基因DDee，ddEE，DdEe）、中低含量（1个显性基因ddEe，Ddee）和低含量（无显性基因ddee）。如果假说二正确，则各复等位基因遵循基因分离定律。

（1）如果假说一正确，则中等含量直链淀粉水稻的基因型有DDee、ddEE，DdEe；杂合中等含量水稻（DdEe）进行自交，后代高含量（1/16DDEE）∶中高含量（2/16DDEe，2/16DeEE）∶中等含量（1/16DDee，1/16ddEE，4/16DdEe）∶中低含量（2/16ddEe，2/16Ddee）∶低含量（1/16ddee）=1∶4∶6∶4∶1。

（2）①根据实验一中低含量（a4）对低含量（a5）为显性；实验二中高含量（a2）对中等含量（a3）为显性；实验三的杂交基因型是a2a3×a4a5，子代基因型a2a4∶a2a5∶a3a4∶a3a5=1∶1∶1∶1表现为中等含量水稻∶中高含量水稻=1∶1，说明a2和a3相对于a4和a5为显性；根据实验三实验二中F1（a2a3）和高含量水稻a1a1,子代全为高含量，说明a1相对于a2和a3为显性，综上所述，复等位基因a1、a2、a3、a4、a5之间的显隐性关系是a1>a2>a3>a4>a5。

②如果假说二正确，中高含量水稻的基因型有a2a2、a2a3、a2a4、a2a5，共4种；实验三F2中高含量水稻基因型及比例a2a4∶a2a5=1∶1，随机交配，基因频率未发生改变，所以a5的基因频率=1/4=25%。

（3）如果假说一正确，则中低含量直链淀粉水稻基因型ddEe和Ddee，自交子代会出现ddEE和DDee（中等含量淀粉），如果假说二正确，则中低含量直链淀粉水稻基因型a4a4和a4a5，自交子代是a4a4、a4a5、a5a5，全为中低等和低等含量淀粉水稻。

所以若子代出现中等含量的水稻，则假说一成立；若子代不出现中等含量水稻，则假说二成立。