Question

中国科学家屠呦呦因从青嵩中分离出青蒿素并应用于疟疾治疗获得了2015年诺贝尔生理学或医学奖。已知野生型青蒿为一年生二倍体植物，一般在10月底开黄花，人们主要从青蒿的茎叶中提取青蒿素。研究人员从该野生型黄花品系中选育出了两株开白花的植株，分别标记为P、Q。据此分析回答问题：

（1）研究人员通过一定的处理方法获得了四倍体的青蒿，从而提高了青蒿素的产量，一般常用的处理方法是___________________。野生型青蒿与四倍体的青蒿是____（填“是”“不是”）同一物种，原因是__________。

（2）若要探究这两株植物白花基因突变是发生在同一对基因上，还是发生在不同对基因上。某研究小组设计了如下杂交实验。请加以完善：

实验步骤：将P、Q进行杂交，观察、记录并统计F₁表现型及比例。

预期实验结果及结论：

①若________________时，可确定P、Q的白花基因突变发生在同一对基因上；

②若__________________时，可确定P、Q的白花基因突变发生在不同对基因上。

（3）实验证明P、Q的白花基因突变发生在不同对基因上，为了探究这两对基因是否独立遗传，请利用（2）中的材料进一步设计实验。请写出实验思路、预期结果及结论（注：不考虑交叉互换）。

实验思路：_____________________

预期结果及结论：若______________________________。

若___________________________。

Answer

用适宜浓度的秋水仙素（或适宜的低温）处理野生型青蒿的幼苗（或萌发的种子） 不是 它们之间存在生殖隔离或杂交后代不育 F1均开白花 F1均开黄花 实验思路： 让F1自交，观察、记录并统计F2表现型及比例。 预期结果及结论：若F2中黄花植株∶白花植株=9∶7，则这两对基因独立遗传; 若F2中黄花植株∶白花植株=1∶1，则这两对基因不是独立遗传。

【解析】

生殖隔离是区分不同物种的重要条件，生殖隔离是指两个种群不能杂交，或者杂交之后不能产生可育后代。利用野生型黄花品系中选育出了两株开白花的植株，说明黄花为显性性状，白花为隐性性状。

（1）人工诱导多倍体的方法主要有低温诱导或者使用秋水仙素处理，即用适宜浓度的秋水仙素（或适宜的低温）处理野生型青蒿的幼苗（或萌发的种子）；若野生型（二倍体）与四倍体的青蒿杂交，后代为三倍体，高度不育，即他们之间存在生殖隔离，说明野生型青蒿与四倍体的青蒿不是同一物种。

（2）假设P、Q的白花基因突变发生在同一对基因上，用A（a）来表示，根据分析，白花类型为隐性性状，则P和Q的基因型都为aa，P和Q杂交以后产生的子一代全部为aa，表现为白花；若P、Q的白花基因突变发生在不同对基因上，则可以设这两对基因分别为A/a、B/b，P的基因型为AAbb，Q的基因型为aaBB，因此两者杂交的基因型为AaBb，均表现为黄花；综上所述，如果F1均开白花，则可确定P、Q的白花基因突变发生在同一对基因上；如果F1均开黄花，则可确定P、Q的白花基因突变发生在不同对基因上。

（3）已知该性状涉及两对基因，首先明确黄花为双显性性状，其余表现为白花，该实验的目的为“探究这两对基因是否独立遗传”，此时可以利用上个小题的子一代进行实验，使其进行自交，观察后代的表现型及比例，若符合独立遗传，遵循自由组合定律，则子二代中基因型及比例符合A_B_（黄花）∶A_bb（白花）∶aaB_（白花）∶aabb（白花）=9∶3∶3∶1，因此黄花∶白花=9∶7；若两对基因连锁，则AaBb是由AAbb和aaBB个体杂交而来，表明A和b连锁、aB连锁，因此AaBb自交的后代基因型及比例为AAbb（白花）∶aaBB（白花）∶AaBb（黄花）=1∶1∶2，即黄花∶白花为1∶1。综上所述，若要证明该结论，让F1自交，观察、记录并统计F2表现型及比例，预期结果及结论：若F2中黄花植株∶白花植株=9∶7，则这两对基因独立遗传；若F2中黄花植株∶白花植株=1∶1，则这两对基因不是独立遗传。