Question

玉米（2n=20）是我国栽培面积最大的作物，近年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。

（1）单倍体玉米体细胞的染色体数为_______，因此在____分裂过程中染色体无法联会，导致配子中无完整的______。

（2）研究者发现一种玉米突变体（S），用S的花粉给普通玉米授粉，会结出一定比例的单倍体籽粒（胚是单倍体；胚乳与二倍体籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1）

①根据亲本中某基因的差异，通过DNA片段电泳分离法以确定单倍体胚的来源，结果见图2。

从图2结果可以推测单倍体的胚是由______________发育而来。

②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制，A、R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色。紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫∶白=3∶5，出现性状分离的原因是__________________。推测白粒亲本的基因型是______________。

③将玉米籽粒颜色作为标记性状，用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体，过程如下

 

请根据F₁籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出与表型相应的基因型_______________________________________________________。

（3）现有高产抗病白粒玉米纯合子（G）、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子（H），欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合（2）③中的育种材料与方法，育种流程应为：________________________________________；将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子；选出具有优良性状的个体。

Answer

10 减数 染色体组 卵细胞 紫粒亲本和白粒亲本均为杂合子 aaRr/Aarr 单倍体籽粒的表现型为白色，基因型为ar；二倍体籽粒胚的表型为紫色，基因型为AaRr G和H杂交；将所得F1为母本与S杂交；根据籽粒颜色挑出单倍体

【解析】

1、单倍体生物是由未经受精作用的配子发育成的个体，其染色体数为本物种配子染色体数。
2、玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制，遵循基因的自由组合定律。A、R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色，则紫色的基因型为A_R_，白色的基因型为A rr、aaR 、aarr。

（1）玉米（2n=20）的正常体细胞中含20条染色体，所以其配子中含有10条染色体。由于配子发育而成的单倍体玉米体细胞的染色体数为10条，不含同源染色体，因此单倍体玉米在减数分裂过程中染色体无法联会，导致配子中无完整的染色体组。

（2）①从图2结果可以看出，F1单倍体胚与普通玉米母本所含DNA片段相同，所以可推测单倍体的胚是由普通玉米的卵细胞发育而来。

②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制，A、R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色，紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫：白=3：5，是3：1：3：1的变式。出现性状分离的原因是紫粒玉米和白粒玉米均为杂合子。推测紫粒亲本的基因型是AaRr，白粒亲本的基因型是Aarr或aaRr。

③由于单倍体的胚是由普通玉米的卵细胞发育而来，而母本是普通玉米白粒aarr，所以单倍体基因型为ar，表现为白粒。则二倍体基因型为AaRr，表现型为紫粒。

（3）现有高产抗病白粒玉米纯合子（G）、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子（H），欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。其育种流程应为：用G和H杂交获得种子，再与突变体S杂交得到单倍体，再利用秋水仙素处理，使得到的植株细胞中染色体加倍以获得纯合子，从而选出具有优良性状的个体。