高中 | 第2节 孟德尔的豌豆杂交实验(二) 题目答案及解析

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必修二 遗传与进化

第一章 遗传因子的发现

第2节 孟德尔的豌豆杂交实验(二)

部分水稻品系的花粉育性会受到温度影响,低温时花粉败育,高温时育性正常,将其应用在杂交育种上可大大简化育种流程。

水稻具有两性花,自然条件下自花授粉。将雄性不育系应用在育种中,其优点是能免去杂交过程中的                 步骤。

[["(人工)去雄"]]

水稻具有两性花,自然条件下自花授粉,雄性不育系低温时花粉败育,高温时育性正常,因此杂交过程可以免去对母本去雄步骤。

品系$\rm 1$是一种雄性不育系,品系$\rm 2$$\rm 3$$\rm 4$育性正常。为研究雄性不育的遗传规律,科研人员在不同温度条件下进行了杂交实验:

  

①由杂交一结果可知,育性正常与雄性不育性状受两对非同源染色体上的非等位基因控制,依据是                。若品系$\rm 1$$\rm 2$的基因型分别为$\rm A_{1}A_{1}B_{1}B_{1}$$\rm A_{2}A_{2}B_{2}B_{2}$,则$\rm F_{2}$中雄性不育系的基因型为                

②根据杂交二中的信息可知,$\rm F_{1}$能够在                温度范围内自交获得$\rm F_{2}$。通过基因型分析发现品系$\rm 3$$\rm 4$与品系$\rm 1$$\rm A$基因序列完全相同,$\rm B$基因是不同的等位类型,请你根据以上信息,写出品系$\rm 1\times $品系$\rm 3$产生$\rm F_{1}$以及$\rm F_{1}$在适宜温度自交产生获得$\rm F_{2}$的示意图,并标出$\rm F_{2}$$\rm 22^\circ\rm C$$\rm 32^\circ\rm C$时的育性表现型及比例                (品系$\rm 3$$\rm B$基因用$\rm B_{3}$表示)。

[["

$\\rm F_{2}$中育性正常:雄性不育为$\\rm 15:1$,可知该性状遗传符合基因的自由组合定律,所以受两对非同源非等位基因控制;$\\rm A_{1}A_{1}B_{1}B_{1}$$\\rm \\geqslant27^\\circ\\rm C$

"]]

$\rm F_{2}$中育性正常∶雄性不育为$\rm 15$$\rm 1$,为$\rm 9$$\rm 3$$\rm 3$$\rm 1$的变式,因此该性状遗传符合基因的自由组合定律,所以受两对非同源染色体上非等位基因控制。品系$\rm 1$$\rm 2$的基因型分别为$\rm A_{1}A_{1}B_{1}B_{1}$$\rm A_{2}A_{2}B_{2}B_{2}$$\rm F_{1}$基因型为$\rm A_{1}A_{2}B_{1}B_{2}$$\rm F_{1}$自交得$\rm F_{2}$$\rm F_{2}$中育性正常∶雄性不育为$\rm 15$$\rm 1$,因此$\rm F_{2}$中雄性不育系的基因型为$\rm A_{1}A_{1}B_{1}B_{1}$

②根据杂交二中的信息可知,$\rm \lt 27^\circ\rm C$$\rm F_{1}$雄性不育,$\rm \geqslant27^\circ\rm C$$\rm F_{1}$育性正常,$\rm F_{1}$若想自交则需要为雄性可育,即需控制温度为≥$\rm 27^\circ\rm C$范围内自交获得$\rm F_{2}$。品系$\rm 1$的基因型为$\rm A_{1}A_{1}B_{1}B_{1}$,品系$\rm 3$的基因型为$\rm A_{1}A_{1}B_{3}B_{3}$,两者杂交产生$\rm F_{1}$基因型为$\rm A_{1}A_{1}B_{1}B_{3}$$\rm F_{1}$在适宜温度自交产生获得$\rm F_{2}$$\rm F_{2}$的基因型及比例为$\rm A_{1}A_{1}B_{1}B_{1}$$\rm A_{1}A_{1}B_{1}B_{3}$$\rm A_{1}A_{1}B_{3}B_{3}=1$$\rm 2$$\rm 1$,基因型为$\rm A_{1}A_{1}B_{1}B_{3}$的个体,$\rm \lt 27^\circ\rm C$时雄性不育,≥$\rm 27^\circ\rm C$时育性正常,因此表现型及比例为$\rm 22^\circ\rm C$雄性不育∶育性正常$\rm =3$$\rm 1$$\rm 32^\circ\rm C$时雄性不育∶育性正常$\rm =1$$\rm 3$,即  。

上述品系$\rm 1\times $品系$\rm 4$杂交后代在任何温度条件下均为雄性不育,将这一现象称为杂合雄性不育,能够应用在杂交育种过程中而不受温度条件限制。研究者通过杂交、连续多代回交和筛选培育出了遗传组成与品系$\rm 4$基本相同的雄性不育系$\rm B_{1}B_{4}$,过程如图$\rm 2$虚框所示。这一方法的缺点在于每年都需要回交并进行筛选。因此研究者借助品系$\rm 3$的育性特点进行了改良,过程如图$\rm 2$。请你完善图$\rm 2$中的育种步骤,并说明育种方案改进后不需要每年筛选的理由                

  

[["

$\\rm B_{1}B_{3}$;②$\\rm \\geqslant27^\\circ\\rm C$ ;③$\\rm B_{1}B_{1}$;④$\\rm \\lt 27^\\circ C$;植株甲可以自交繁殖出大量的纯种$\\rm B_{1}B_{1}$,与$\\rm B_{4}B_{4}$一次杂交即可产生杂合雄性不育株$\\rm B_{1}B_{4}$且不需要筛选

"]]

根据图$\rm 2$可知,$\rm B_{1}B_{4}$$\rm B_{4}B_{4}$杂交,筛选$\rm B_{4}B_{4}$$\rm B_{1}B_{3}$的个体,$\rm B_{1}B_{3}$$\rm \lt 27^\circ\rm C$时雄性不育,$\rm \geqslant27^\circ\rm C$时育性正常,因此需在高温下≥$\rm 27^\circ\rm C$时自交产生植物乙,植物乙的基因型为$\rm B_{1}B_{1}$,与$\rm B_{4}B_{4}$在低温下$\rm \lt 27^\circ\rm C$杂交可得到$\rm B_{1}B_{4}$的雄性不育株。由于植株甲可以自交繁殖出大量的纯种$\rm B_{1}B_{1}$,与$\rm B_{4}B_{4}$一次杂交即可产生杂合雄性不育株$\rm B_{1}B_{4}$且不需要筛选,因此育种方案改进后不需要每年筛选。即图中①为$\rm B_{1}B_{3}$,②为$\rm \geqslant27^\circ\rm C$,③为$\rm B_{1}B_{1}$,④为$\rm \lt 27^\circ C$

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