高中 | 第1 节 基因突变和基因重组 题目答案及解析

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必修二 遗传与进化

第五章 基因突变及其他变异

第1 节 基因突变和基因重组

种子是农业的“芯片”,科研人员常利用诱变育种、杂交育种培育优质种子。两个豌豆突变纯系($\rm M$$\rm N$)具有高产、营养丰富等优良性状,但都是白粉病感病品种。已知防治野生型豌豆的白粉病,最有效、经济和环境友好的方法是利用抗病品种。为了改良突变品系,育种工作者做了如下实验:

在种质资源库中选取抗病的纯系豌豆品系$\rm X9002$,与$\rm M$$\rm N$进行杂交,结果如下表。

杂交组合亲本$\rm F_{1}$表型$\rm F_{2}$表型
$\rm X9002\times M$抗病$\rm \dfrac{1}{4}$感病、$\rm \dfrac{3}{4}$抗病
$\rm X9002\times N$感病$\rm \dfrac{3}{4}$感病、$\rm\dfrac{1}{4}$抗病
$\rm M\times N$感病$\rm \dfrac{13}{16}$感病、$\rm \dfrac{3}{16}$抗病

工作人员对$\rm M$$\rm N$$\rm X9002$、野生型品系中与白粉病抗性有关的某个基因进行分析,通过对四个品系该基因同源$\rm cDNA$克隆的测序表明,$\rm M$$\rm X9002$$\rm cDNA$序列完全相同;但$\rm N$$\rm X9002$相比,存在一个$\rm 129bp$片段的缺失。

请根据上述两个实验的结果,回答下列问题:

研究表明,$\rm X9002$品系含显性抗病基因$\rm A$和隐性抗病基因$\rm b$,则品系$\rm M$的基因型为                 ,丙杂交组合的$\rm F_{2}$中感病纯合植株有                 种基因型。若用甲中$\rm F_{2}$抗病的植株进行自交,$\rm F_{3}$中抗病:感病比例为                 

[["$\\rm aabb$","$\\rm 3$","$\\rm 5:1$"]]

由丙组$\rm F_{2}$比例为$\rm 13:3$知,两对等位基因独立遗传,甲组合杂交:$\rm AAbb\times M\to A\underline{{}}\text{b}\underline{{}}\to 3:1$,由甲中$\rm F_{2}$的比例知,$\rm F_{1}$的基因型一定为$\rm Aabb$,故$\rm M$基因型为$\rm aabb$,由丙组$\rm F_{2}$比例为$\rm 13:3$知,丙组$\rm F_{1}$基因型为$\rm AaBb$, 感病中$\rm AABB$$\rm aaBB$$\rm aabb$为纯合子,故有$\rm 3$种基因型。甲中$\rm F_{2}$抗病有两种基因型$\rm\dfrac{1}{3}AAbb$$\rm \dfrac{2}{3}Aabb$,自交后代中感病占比:$\rm \dfrac{2}{3}\times \dfrac{1}{4}=\dfrac{1}{6}$,故自交后代中抗病占比:$\rm 1-\dfrac{1}{6}=\dfrac{5}{6}$$\rm F_{3}$中抗病∶感病比例为$\rm =$ $\rm 1:5$

已知野生型品系的基因型与$\rm M$$\rm N$不同,则野生型在实验二中所述基因的$\rm cDNA$序列与品系                相同。若不考虑$\rm A$基因,由实验二可推测,$\rm X9002$品系产生抗性的原因是                                                                  。

[["

$\\rm N$;某个片段的插入导致$\\rm B$基因结构改变,而丧失了功能

"]]

由丙杂交组合:$\rm aabb\times N→F_{1}AaBb$知,$\rm N$基因型为$\rm AABB$$\rm X9002$基因型为$\rm AAbb$,故野生型基因型为$\rm aaBB$。实验二中,$\rm M$$\rm X9002$$\rm cDNA$相同,而$\rm N$$\rm X9002$$\rm cDNA$不相同,可知$\rm P$基因应为$\rm B$$\rm b$,故野生型$\rm P$基因与 $\rm N$品系相同;若不考虑$\rm A$,由题于“$\rm N$$\rm X9002$相比,存在一个$\rm 129$ $\rm bp$片段的缺失”,$\rm B$$\rm b$到少$\rm 129bp$,故$\rm b$是由于$\rm B$插入一段序列后而产生的,某个片段的插入导致$\rm P$基因结构改变,而丧失了功能。

选乙杂交组合产生的$\rm F_{2}$感病个体自交,子代不同于亲本基因型的个体占                 

[["$\\rm \\dfrac{1}{3}$"]]

$\rm :AAbb\times AABB→F_{1}AABb→F_{2}$感病$\rm \dfrac{1}{3}AABB$$\rm \dfrac{2}{3}AABb$$\rm F_{2}$感病自交,产生$\rm AABB$的概率$\rm \dfrac{1}{3}\times 1\times 1+\dfrac{2}{3}\times 1\times \dfrac{1}{4}=\dfrac{1}{6}$,子代不同于亲本基因型的个体占$\rm 1-\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{6}=\dfrac{1}{3}$

若选用基因工程的方法进行改良,最好选用品系                 作为受体作物。除了诱变育种、杂交育种外,能在短时间内快速改良该受体作物的育种方法还有                 

[["$\\rm M$","单倍体育种"]]

$\rm M$基期型为$\rm aabb$,故更易于基因工程改良,基因工程改良$\rm M$后,为得到纯合个体,不仅可利用图中的杂交育种原理,还可利用单倍体育种。

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