Question

【題目】請用遺傳變異知識解決以下育種問題。

Ⅰ.油菜容易被胞囊線蟲侵染造成減產，蘿卜具有抗線蟲病基因。

（1）自然界中，油菜與蘿卜存在____________，無法通過雜交，產生可育后代。

（2）科研人員以蘿卜和油菜為親本雜交，通過下圖所示途徑獲得抗線蟲病油菜。

①F1植株高度不育，秋水仙素作用于連續分裂細胞，通過____________使染色體數目加倍，形成異源多倍體。

②將異源多倍體與親本油菜雜交（回交），獲得BC1。BC1在形成配子時R染色體組中的染色體會隨機進入到配子中，用BC1與油菜再一次雜交，得到的BC2植株群體的染色體數目最多為____________。

③獲得的BC2植株個體間____________（是、否）存在胞囊線蟲抗性的個體差異。

（3）從BC2植株中篩選到胞囊線蟲抗性強的個體后，使其抗性基因穩定轉移到油菜染色體中并盡快排除蘿卜染色體的方法是________________________。

Ⅱ.秈稻和粳稻為亞洲栽培水稻的兩個亞種（品系），秈粳種間雜種具有較大優勢。讓純種秈稻為母本，粳稻為父本雜交得到F1，但F1存在不育或半不育現象，結實率不為100%。為探究F1雜種不育的原因，提出二種假說，做了如下實驗探究：

假說一：秈稻和粳稻染色體的結構存在差異，使F1染色體配對不正常。

假說二：秈稻細胞質中存在某種基因，從而引起配子發育異常。

（1）在顯微鏡下觀察F1的減數分裂____________時期，染色體的結構和形態是正常的，否定假說一。

（2）用____________雜交，觀察后代可育程度，發現其與F1差異不顯著，否定假說二。

（3）科研人員經研究發現，其原理為：水稻6號染色體連鎖的2個基因，分別為G3、G4，7號染色體上有G5基因，在秈稻中G3、G4、G5基因有功能，可表示為3+4+5+；粳稻則相反，三個基因均沒有功能，表示為3+4+5+。在配子中，有功能的G5和G4基因一起，構成殺手基因，而有功能的G3基因（3+）的配子則不會被殺死，行使保護者的作用。分析F1結實率不為100%的原因____________________________________。

Answer 1

【答案】 生殖隔離 抑制紡錘體形成 47 是 與油菜多代雜交（回交） 聯會（四分體、減數第一次分裂） 純種粳稻為母本，秈稻為父本 F1在形成配子時6號染色體間的非姐妹染色單體間發生了交叉互換，形成了3+4+5+的配子

【解析】試題分析：根據題意和圖示分析可知：Ⅰ、油菜和蘿卜雜交，F1植株屬于蘿卜AACC和油菜RR為親本的各自花藥AC×R的細胞融合ACR，用秋水仙素處理使染色體形成異源多倍體AACCRR，2n=56；異源多倍體AACCRR形成的配子為ACR與親本油菜AACC形成的配子為AC雜交（回交），獲得BC1�；�因型為AACCR，2n=28+19=47由于BC1細胞中的染色體組成為AACCR。Ⅱ、讓純種秈稻為母本，粳稻為父本雜交得到F1，但F1存在不育或半不育現象，結實率不為100%。

Ⅰ、（1）自然界中，油菜與蘿卜存在生殖隔離，無法通過雜交，產生可育后代。

（2）①F1植株高度不育，秋水仙素作用于連續分裂細胞，通過抑制細胞分裂時紡錘體的形成使染色體數目加倍，形成異源多倍體。

②將異源多倍體AACCRR形成的配子為ACR與親本油菜AACC形成的配子為AC雜交（回交），獲得BC1，基因型為AACCR，2n=28+19=47，BC1細胞中的染色體組成為AACCR，也就是2n=38+9，因為“BC1在形成配子時R染色體組中的染色體會隨機進入到配子中”用BC1=38+9與油菜2n=38再一次雜交，得到的BC2植株群體的染色體數目為38+0～38+9，所以得到的BC2植株群體的染色體數目最多為 47。

③獲得的BC2植株個體間存在胞囊線蟲抗性的個體差異，其原因是不同植株獲得的R（基因組）的染色體不同。

（3）從BC2植株中篩選到胞囊線蟲抗性強的個體后，使其抗性基因穩定轉移到油菜染色體中，并盡快排除蘿卜染色體的方法是與油菜多代雜交。

Ⅱ（1））結構變異的四種類型可以通過觀察減數分裂的聯會時期染色體的形態進行判斷。在顯微鏡下觀察F1減數第一次時期染色體的形態結構或行為變化是正常的，而假說一中“秈稻和粳稻染色體的結構存在差異，使F1染色體配對不正常”，因此能否定假說一。

（2）如果是細胞核基因遺傳，則正反交結果基本一致，如果是細胞質基因遺傳，則正反交結果不一致。

題干的雜交組合是“純種秈稻為母本，粳稻為父本雜交”，則反交的雜交組合是“純種粳稻為母本，秈稻為父本

”；比較正反交后代可育程度，發現其差異不顯著，而假說二中“水稻細胞質中存在某種蛋白或酶，影響秈粳雜合核基因組的功能，從而引起配子發育異�！�，因此否定假說二。

（3）純種秈稻的基因型，純種粳稻的基因型為，F1的基因型為，

①如果6號染色體間的非姐妹染色單體間不發生交叉互換，產生的配子類型：

①、②、

③、④

②如果6號染色體間的非姐妹染色單體間發生了交叉互換，產生的配子類型：

①、②、

③、④、

⑤、⑥、

⑦、⑧

而基因型為這樣的卵細胞是不結實的，因此F1結實率不為100%。