高中 | 第一节 孟德尔的豌豆杂交实验(一) 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

第一节 孟德尔的豌豆杂交实验(一)

象鼻虫($\rm 2N=22$)主要危害花木果树,是经济作物上的大害虫。在恶劣条件下,象鼻虫通过孤雌生殖,产生大量后代。科学家针对其孤雌生殖机制提出了$\rm 3$种假说(不考虑基因突变)。

假说一:无融合生殖。卵原细胞未发生$\rm DNA$ 复制,直接采取单极成熟分裂,细胞质一分为二,染色体全进入一个细胞中,该细胞直接发育为个体。

假说二:产雄孤雌生殖。卵原细胞进行减数分裂产生单倍性的卵,未受精的卵发育成雄虫,与精子结合形成的受精卵发育成雌虫。

假说三:自融合生殖。卵原细胞能够进行减数分裂产单倍性的卵,但单倍性的卵不依靠精子来恢复成二倍体。对卵子二倍性的恢复有两种猜测:($\rm A$)卵子自体基因组通过复制来实现;($\rm B$)卵巢内某个极体发挥精子的作用与卵子融合。

科学家将象鼻虫置于恶劣条件下培养,并进行实验。

利用流式细胞仪(根据细胞中核$\rm DNA$ 数的相对含量对细胞进行分选并计数),检测孤雌生殖子代雄虫组织细胞的核$\rm DNA$ 含量,结果如图甲。由此可以排除假说                                                  ,理由是                                                                                        

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二 未受精的卵发育出的雄虫体细胞$\\rm DNA$;相对含量为$\\rm 11$,经$\\rm DNA$复制后核$\\rm DNA$相对含量最多$\\rm 22$

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假说一、假说三孤雖生殖后代体细胞核$\rm DNA$数目与亲本相同,都为$\rm 22$,经$\rm DNA$复制后$\rm DNA$含量最多可以达到$\rm 44$,符合图甲。只有假说二未受精的卵发育出的雄虫核$\rm DNA$$\rm 11$,经$\rm DNA$ 复制后$\rm DNA$ 最多可达到$\rm 22$, 不符合图甲。

取昆虫多个卵原细胞分为两组,分别放置于无荧光标记培养基、脱氧核苷酸被蓝色荧光标记的培养液中培养出卵细胞。用荧光显微镜观察蓝光激发光下的细胞,有了新的发现(结果如图乙)。根据结果可排除假说                ,理由是                                                                                 

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一;图$\\rm 2$中卵细胞含有蓝色荧光,说明卵原细胞分裂出卵细胞过程进行$\\rm DNA$复制,假说一生殖细胞不进行$\\rm DNA$ 复制。

"]]

用荧光显微镜观察发现图乙中卵细胞含有蓝色荧光,说明卵原细胞分裂出卵细胞过程进行$\rm DNA$复制,假说一生殖细胞不进行$\rm DNA$ 复制,由此可以排除假说一。

某雌性象鼻虫体细胞核基因中存在一对等位基因$\rm A/a$,利用$\rm PCR$ 技术分别扩增亲本与子代的$\rm A/a$基因,电泳结果如图丙所示,子代的基因型为                ,根据该子代基因型结果,不能判断出假说三孤雌自融合生殖的具体模式,理由是                                                                                  

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$\\rm AA$$\\rm aa$;两种假说都可能出现$\\rm AA$$\\rm aa$的后代

"]]

电泳结果图中亲本为杂合子,两个条带分别代表$\rm A$$\rm a$基因,但无法确定具体为哪条。子代基因型有一条,说明是纯合子,基因型为$\rm AA$$\rm aa$。亲本卵细胞类型有$\rm A$$\rm a$,极体类型有$\rm A$$\rm a$。假说三$\rm (A)$$\rm (B)$均可能产生基因型为$\rm AA$$\rm aa$的子代,即两种假说都可能出现$\rm AA$$\rm aa$的后代。

若基因型为 $\rm Aa$ 的象鼻虫进行假说三中的孤雌生殖,检测子代基因型发现$\rm AA:Aa:aa$的比例为$\rm 7:2:7$(所有卵细胞均存活且繁殖后代),则亲本卵细胞发生自复制的比例是                 

[["$\\rm \\dfrac{3}{4}$"]]

基因型为$\rm Aa$的虫卵细胞类型有$\rm A:a=1:1$,极体类型有$\rm A:a=1:1$。若只进行假说三中$\rm (B)$,则子代基因型$\rm AA:$ $\rm Aa:$ $\rm aa=1:2:1$。若只进行假说三中$\rm (A)$, 则子代基因型为$\rm AA:$ $\rm aa=1:$ $\rm 1$。现设亲本卵细胞发生假说三中$\rm (B$)的比例$\rm m$,则子代$\rm Aa$所占比例为$\rm \dfrac{1}{2}m$,再由检测子代基因型发现$\rm AA:Aa:aa$的比例为$\rm 7:2:7$,可知子代$\rm Aa$所占比例为$\rm \dfrac{1}{2}m=\dfrac{1}{8}$,推出$\rm m=\dfrac{1}{4}$,进而可推出亲本卵细胞发生自体基因组复制即假说三中$\rm (A$)所占的比例为$\rm 1-\dfrac{1}{4}=\dfrac{3}{4}$

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