Question

杂交水稻具有重要的经济价值。水稻的杂交种在生活力、抗逆性、适应性和产量等方面优于双亲，但由于杂种后代会发生性状分离无法保持其杂种优势，因此需要每年制种用于生产。

（1）我国科研人员对杂交稻的无融合生殖（不发生雌、雄配子的细胞核融合而产生种子的一种无性繁殖过程）进行了研究。有两个基因控制水稻无融合生殖过程：含基因A的植株形成雌配子时减数第一次分裂异常导致雌配子染色体数目加倍；含基因P的植株产生的雌配子不经过受精作用，直接发育成个体。雄配子的发育不受基因A、P的影响。人们曾用图1所示杂交方案，获得无融合生殖的个体。

①若Ⅱ自交，所结种子的胚的基因型为________。若Ⅲ自交，所结种子的胚的染色体组数为________。

②理论上Ⅳ作为母本能使子代_________________。

③无融合技术应用于作物育种，可以使杂种通过无性繁殖得以保持杂种优势，但也会导致________多样性降低，应对杂草入侵或病毒侵害的能力降低，因而也藏有生态隐患。

（2）我国科研人员尝试利用另一种方法________敲除杂种水稻的若干个相关基因，实现了杂种的无融合生殖（如图2所示）。

①CRISPR/Cas 9基因编技术中使用的Cas 9核酶可以实现对DNA分子的定点切割，该酶切断的化学键是________。

a．碱基之间的氢键                           b．肽键

c．两个核苷酸之间的磷酸二酯键               d．高能磷酸键

②据图分析，科研人员利用基因编辑技术敲除的若干个基因在实现无融合生殖过程中的作用是________。

Answer

aP或ap 3 保持母本基因型 基因（或“遗传”） CRISPR/Cas 9基因编辑技术 c 使减数分裂变成有丝分裂（或“不出现基因重组、配子染色体数目加倍”）；受精后，父本来源的染色体消失

【解析】

基因分离定律和自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合。

（1）①由题意知，Ⅱ的基因型是aaPp，产生的配子类型是aP、ap，由于水稻是无融合生殖，因此Ⅱ自交，所结种子的胚的基因型与卵细胞相同，为ap或aP；Ⅲ的基因型是Aapp，含基因A的植株形成雌配子时，减数第一次分裂异常，导致雌配子染色体数目加倍，因此产生的雌配子含有2个染色体组，雄配子发育不受A、a的影响，产生的雄配子含有一个染色体组，因此Ⅲ自交，所结种子的胚的染色体组数为3个。

②Ⅳ作为母本，A保证产生的雌配子的基因型为AaPp，P保证雌配子AaPp不经过受精作用，直接发育成个体，使子代保持母本基因型AaPp。

③无融合技术相当于无性生殖，会使基因多样性降低。

（2）据题分析可知，科研人员采用的是CRISPR/Cas基因编辑技术敲除杂种水稻的相关基因。

①DNA分子进行定点切割需要的酶，切割的是磷酸二酯键。

②由题图可知，利用基因编辑技术敲除的若干个基因在实现无融合生殖过程中的作用是使减数分裂变成有丝分裂（或“不出现基因重组、配子染色体数目加倍”）；受精后，父本来源的染色体消失。