Question

4．玉米是雌雄同株异花植物，有宽叶和窄叶，抗病和不抗病等性状．已知宽叶（A）对窄叶（a）为显性，且在玉米苗期便能识别．根据生产实践获知，杂交种（Aa）所结果实在数目和粒重上都表现为高产，分别比显性和隐性品种产量高12%、20%．某农场在培育玉米杂交种时，将纯种宽叶玉米和纯种窄叶玉米进行了间行均匀种植，但由于错过了人工授粉的时机，结果导致大面积自然授粉[同株异花授粉（自交）与品种间异株异花授粉（杂交）．根据上述信息回答下列问题：
（1）按照上述栽种方式，两个品种玉米授粉方式共计有4种．F₁植株的基因型是AA、Aa、aa．
（2）如果用上述自然授粉收获的种子用于第二年种植，预计收成将比单独种植杂交种减少8%，因此到了收获的季节，应收集窄叶（宽叶、窄叶）植株的种子，第二年播种后，在幼苗期选择宽叶（宽叶、窄叶）植株栽种，才能保证产量不下降．
（3）玉米籽粒的颜色与细胞中的色素有关，当细胞中含有甲物质时呈紫色，含有乙物质时呈红色，无甲和乙时呈白色．与这些色素合成有关的部分酶和基因情况如下表所示（注：各对等位基因中的显性基因对隐性基因完全显性，隐性基因不能控制相应酶的合成，并且在形成配子过程中不发生交叉互换），请回答问题：

色素
酶
控制酶合成的基因	A	B	D
相应的等位基因	a	b	D
基因所在的染色体	9号	10号	10号

①现有纯合红色玉米粒，请在如图中画出基因在染色体上可能的位置关系．（注：方框内只要画出与上述基因相关的染色体，用竖线表示染色体，黑点表示基因的位点，并标上相应的基因符号）．
②若红色的籽粒长成的某一玉米植株自交，所结籽粒的性状分离比为紫：红：白=0：3：1，则该植株的基因型为AaBBdd或AABbdd．
③若某一基因型为AaBbDd的玉米植株自交，所结籽粒的性状及分离比为紫色：红色：白色=6：3：7或紫色：白色=9：7．
④四倍体玉米中玉米色素含量通常高于野生型玉米，低温处理野生型玉米正在有丝分裂的细胞会导致染色体不分离，从而获得四倍体细胞并发育成植株．推测低温处理导致细胞染色体不分离的原因是低温抑制纺锤体的产生．四倍体玉米与野生型玉米是否属于同一物种？否，为什么？两者之间存在生殖隔离．

Answer 1

分析 玉米是雌雄同株异花植物，宽叶（A）对窄叶（a）为显性，符合基因的分离定律．
基因控制生物性状的两种方式：一是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；而是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状．
根据题意和图示分析可知：玉米籽粒的颜色可由三对等位基因控制，遵循基因自由组合规律；但是B和D基因均位于10号染色体上，因此基因连锁．

解答 解：（1）宽叶玉米（AA）和窄叶玉米（aa）间行均匀种植，自然受粉的情况下，除了两个品种的自交，在两个品种杂交时，每一品种既可以做父本，也可以做母本，因此受粉方式共计有4种；纯种宽叶玉米自交后代的基因型均为AA，纯种窄叶自交后代的基因型均为aa，两者杂交后代的基因型为Aa，因此F₁植株的基因型共有3种，即AA、Aa、aa．
（2）上述宽叶植株上结的种子有AA和Aa两种基因型，且均表现为宽叶，而窄叶植株上结的种子有Aa和aa两种基因型，且表现型不同．已知宽叶（A）对窄叶（a）为显性，在苗期便能识别出来，因此到了收获季节，应收集窄叶植株的种子，播种后，在幼苗期选择宽叶植株（Aa）栽种，才能保证产量不下降．
（3）①根据题意可知，有红色物质的生成肯定存在酶1和酶2，即肯定有A和B基因，而不能存在D基因，因此纯合红色玉米粒的基因型为AABBdd．由于BB和dd基因均在10号染色体上，因此基因在染色体上可能的位置关系为：

②根据题意可知，红色植株的基因型为A_B_dd，白色植株的基因型应为aa____或__bb__．由于该红色的籽粒长成的某一玉米植株自交，所结籽粒的性状分离比为紫：红：白=0：3：1，即表示前面两对基因中有一对是杂合子，因此则该植株的基因型为AaBBdd或AABbdd．
③基因型为AaBbDd的玉米植株中，若基因分布情况为A∥a、BD∥bd，则该植株自交，所结籽粒的性状及分离比为紫色：白色=9：7；若基因分布情况为A∥a、Bd∥bD，则该植株自交，所结籽粒的性状及分离比为紫色：红色：白色=6：3：7．
④低温处理细胞时，能抑制纺锤体的，导致细胞内染色体不分离，数目加倍．由于四倍体玉米与野生型玉米之间存在生殖隔离，所以它们不属于同一物种．
故答案为：
（1）4   AA、Aa、aa
（2）窄叶   宽叶
（3）①
②AaBBdd或AABbdd
③紫色：红色：白色=6：3：7或紫色：白色=9：7
④低温抑制纺锤体的产生    否    两者之间存在生殖隔离

点评 本题考查基因分离定律和基因自由组合定律的实质及应用，要求考生掌握基因分离定律和基因自由组合定律的知识，能根据玉米植株的特点判断个品种玉米受粉方式；掌握几种育种方法，能根据题目的具体要求答题，属于考纲理解和应用层次的考查．