题目

玉米是雌雄同株异花植物，利用玉米纯合雌雄同株品系 M 培育出雌株突变品系，该突变品系的产生原因是 2 号染色体上的基因 Ts 突变为 ts ， Ts 对 ts 为完全显性。将抗玉米螟的基因 A 转入该雌株品系中获得甲、乙两株具有玉米螟抗性的植株，但由于 A 基因插入的位置不同，甲植株的株高表现正常，乙植株矮小。为研究 A 基因的插入位置及其产生的影响，进行了以下实验： 实验一：品系 M （ TsTs ） × 甲（ Atsts ） →F 1 中抗螟∶非抗螟约为 1 ∶ 1 实验二：品系 M （ TsTs ） × 乙（ Atsts ） →F 1 中抗螟矮株∶非抗螟正常株高约为 1 ∶ 1 （ 1 ）实验一中作为母本的是 ______________ ，实验二的 F 1 中非抗螟植株的性别表现为 __________ （填：雌雄同株、雌株或雌雄同株和雌株）。 （ 2 ）选取实验一的 F 1 抗螟植株自交， F 2 中抗螟雌雄同株 ∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株约为 2 ∶ 1 ∶ 1 。由此可知，甲中转入的 A 基因与 ts 基因 _____________ （填：是或不是）位于同一条染色体上， F 2 中抗螟雌株的基因型是 _____________ 。若将 F 2 中抗螟雌雄同株与抗螟雌株杂交，子代的表现型及比例为 _____________ 。 （ 3 ）选取实验二的 F 1 抗螟矮株自交， F 2 中抗螟矮株雌雄同株 ∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株约为 3 ∶ 1 ∶ 3 ∶ 1 ，由此可知，乙中转入的 A 基因 _____________ （填：位于或不位于） 2 号染色体上，理由是 _____________ 。 F 2 中抗螟矮株所占比例低于预期值，说明 A 基因除导致植株矮小外，还对 F 1 的繁殖造成影响，结合实验二的结果推断这一影响最可能是 _____________ 。 F 2 抗螟矮株中 ts 基因的频率为 _____________ ，为了保存抗螟矮株雌株用于研究，种植 F 2 抗螟矮株使其随机受粉，并仅在雌株上收获籽粒，籽粒种植后发育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例为 _____________ 。 答案： 甲 雌雄同株 是 AAtsts 抗螟雌雄同株 ∶抗螟雌株 =1 ∶ 1 不位于 抗螟性状与性别性状间是自由组合的，因此 A 基因不位于 Ts 、 ts 基因所在的 2 号染色体上 含 A 基因的雄配子不育 1/2 1/6 【分析】 根据题意可知，基因 Ts 存在时表现为雌雄同株，当基因突变为 ts 后表现为雌株，玉米雌雄同株 M 的基因型为 TsTs ，则实验中品系 M 作为父本，品系甲和乙的基因型为 tsts ，则作为母本。由于基因 A 只有一个插入到玉米植株中，因此该玉米相当于杂合子，可以看做为 AO ，没有插入基因 A 的植株基因型看做为 OO ，则分析实验如下： 实验一：品系 M （ OOTsTs ） × 甲（ AOtsts ） →F 1 AOTsts 抗螟雌雄同株 1 ： OOTsts 非抗螟雌雄同株 1 ；让 F 1 AOTsts 抗螟雌雄同株自交，若基因 A 插入到 ts 所在的一条染色体上，则 F 1 AOTsts 抗螟雌雄同株产生的配子为 Ats 、 OTs ，那么后代为 1AAtsts 抗螟雌株： 2AOTsts 抗螟雌雄同株： 1OOTsTs 非抗螟雌雄同株，该假设与题意相符合，因此说明实验一中基因 A 与基因 ts 插入到同一条染色体上。 实验二：品系 M （ OOTsTs ） × 乙（ AOtsts ） →F 1 AOTsts 抗螟矮株雌雄同株 1 ： OOTsts 非抗螟正常株高雌雄同株 1 ，选取 F 1 AOTsts 抗螟矮株雌雄同株自交，后代中出现抗螟雌雄同株：抗螟雌株：非抗螟雌雄同株：非抗螟雌株 =3 ： 1 ： 3 ： 1 ，其中雌雄同株：雌株 =3:1 ，抗螟：非抗螟 =1:1 ，说明抗螟性状与性别之间发生了自由组合现象，说明基因 A 与基因 ts 没有插入到同一条染色体上，则基因 A 与基因 ts 位于非同源染色体上，符合基因自由组合定律，其中雌雄同株：雌株 =3:1 ，但是抗螟：非抗螟 =1:1 不符合理论结果 3:1 ，说明有致死情况出现。 【详解】 （ 1 ）根据题意和实验结果可知，实验一中玉米雌雄同株 M 的基因型为 TsTs ，为雌雄同株，而甲品系的基因型为 tsts ，为雌株，只能做母本，根据以上分析可知，实验二中 F 1 的非抗螟植株基因型为 OOTsts ，因此为雌雄同株。 （ 2 ）根据以上分析可知，实验一的 F 1 AOTsts 抗螟雌雄同株自交，后代 F 2 为 1AAtsts 抗螟雌株： 2AOTsts 抗螟雌雄同株： 1OOTsTs 非抗螟雌雄同株，符合基因分离定律的结果，说明实验一中基因 A 与基因 ts 插入到同一条染色体上，后代中抗螟雌株的基因型为 AAtsts ，将 F 2 中 AAtsts 抗螟雌株与 AOTsts 抗螟雌雄同株进行杂交， AAtsts 抗螟雌株只产生一种配子 Ats ， AOTsts 抗螟雌雄同株作为父本产生两种配子，即 Ats 、 OTs ，则后代为 AAtsts 抗螟雌株： AOTsts 抗螟雌雄同株 =1:1 。 （ 3 ）根据以上分析可知，实验二中选取 F 1 AOTsts 抗螟矮株雌雄同株自交，后代中出现抗螟雌雄同株：抗螟雌株：非抗螟雌雄同株：非抗螟雌株 =3 ： 1 ： 3 ： 1 ，其中雌雄同株：雌株 =3:1 ，抗螟：非抗螟 =1:1 ，说明抗螟性状与性别之间发生了自由组合现象，故乙中基因 A 不位于基因 ts 的 2 号染色体上，且 F 2 中抗螟矮株所占比例小于理论值，说明 A 基因除导致植株矮小外，还影响了 F 1 的繁殖，根据实验结果可知，在实验二的 F 1 中，后代 AOTsts 抗螟矮株雌雄同株： OOTsts 非抗螟正常株高雌雄同株 =1:1 ，则说明含 A 基因的卵细胞发育正常，而 F 2 中抗螟矮株所占比例小于理论值，故推测最可能是 F 1 产生的含基因 A 的雄配子不育导致后代中雄配子只产生了 OTs 和 Ots 两种，才导致 F 2 中抗螟矮株所占比例小于理论值的现象。根据以上分析可知，实验二的 F 2 中雌雄同株：雌株 =3:1 ，故 F 2 中抗螟矮植株中 ts 的基因频率不变，仍然为 1/2 ；根据以上分析可知， F 2 中抗螟矮株的基因型雌雄同株为 1/3AOTsTs 、 2/3AOTsts ，雌株基因型为 AOtsts ，由于 F 1 含基因 A 的雄配子不育，则 1/3AOTsTs 、 2/3AOTsts 产生的雄配子为 2/3OTs 、 1/3Ots ， AOtsts 产生的雌配子为 1/2Ats 、 1/2Ots ，故雌株上收获的籽粒发育成的后代中抗螟矮植株雌株 AOtsts 所占比例为 1/2×1/3=1/6 。 【点睛】 本题考查基因分离定律和自由组合定律的知识点，要求学生掌握基因分离定律和自由组合定律的实质和常见的分离比，能够根据题意和实验结果分析相关个体的基因型及其比例，充分利用题干中的条件和比例推导导致后代比例异常的原因，这是该题考查的难点，能够利用配子法计算相关个体的比例，这是突破该题的重点。

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