Question

根据以下材料回答有关遗传问题：
Ⅰ．豌豆的表现型有高茎和矮茎、紫花和白花，其中紫花和白花这对相对性状由两对等位基因控制，这两对等位基因中任意一对为隐性纯合则表现为白花．用纯合的高茎白花个体与纯合的矮茎白花个体杂交，F1表现为高茎紫花，F1自交产生F2，F2有4种表现型：高茎紫花162株，高茎白花126株，矮茎紫花54株，矮茎白花42株．请回答：
（1）根据此杂交实验结果可推测，株高受

 

对等位基因控制，依据是

 

．在F2中矮茎紫花植株的基因型有

 

种，矮茎白花植株的基因型有

 

种．
（2）如果上述两对相对性状自由组合，则理论上F2中高茎紫花、高茎白花、矮茎紫花和矮茎白花这4种表现型的数量比为

 

．
Ⅱ．水稻的高杆对矮杆为完全显性，由一对等位基因控制（A、a），抗病对易感病为完全显性，由另一对等位基因控制（B、b），现有纯合高杆抗病和纯合矮杆易感病的两种亲本杂交，所得F₁代自交，多次重复实验，统计F₂的表现型及比例都近似得到如下结果：高杆抗病：高杆易感病：矮杆抗病：矮杆易感病=66：9：9：16．据实验结果回答下列问题：
（3）控制抗病和易感病的等位基因

 

（遵循/不遵循）基因的分离定律．
（4）上述两对等位基因之间

 

（遵循/不遵循）基因的自由组合定律．
（5）F₂代中出现了亲本所没有的新的性状组合，产生这种现象的根本原因是有性生殖过程中，控制不同性状的基因进行了

 

，具体发生在

 

时期．
（6）有人针对上述实验结果提出了假说：
①控制上述性状的两对等位基因位于

 

对同源染色体上
②F₁通过减数分裂产生的雌雄配子的比例都是AB：Ab：aB：ab=4：1：1：4
③雌雄配子随机结合
为验证上述假说，请设计一个简单的实验并预期实验结果：
实验设计：

 

．
预期结果：

 

．

Answer 1

考点：基因的自由组合规律的实质及应用

专题：

分析：Ⅰ．1、基因分离规律实质：减I分裂后期等位基因随着同源染色体的分离而分离，分别加入不同的配子中．研究对象是一对相对性状．
2、基因自由组合规律的实质：在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合．研究对象是两对或两对以上的相对性状，要求控制两对或两对相对性状的基因位于非同源染色体上，能彼此对立的，这是基因自由组合的前提．每对相对性状都遵循基因分离定律．
Ⅱ．分析每一对性状，在F₂代都符合3：1，因此控制抗病和易感病的等位基因都符合基因分离定律．但分析两对等位基因之间关系，即不符9：3：3：1，也不属于它的变形，因此它们不遵循基因自由组合定律．因此最可能原因是两对基因位于一对同源染色体上，在减数分裂时发生四分体的交叉互换造成的．

解答： 解：Ⅰ．（1）根据F₂中，高茎：矮茎=（162+126）：（54+42）=3：1，可知株高是受一对等位基因控制；因为“高茎紫花162株，高茎白花126株，矮茎紫花54株，矮茎白花42株”，所以紫花：白花=9：7，假设紫花和白花受A、a和B、b两对基因控制，高茎和矮茎基因D、d控制，根据题干可知，紫花基因型为A_B_；白花的基因型为A_bb、aaB_、aabb．根据纯合白花和纯合白花杂交出现紫花（A_B），可知亲本纯合白花的基因型是AAbb和aaBB，故F₁的基因型为AaBbDd，因此F₂的矮茎紫花植株基因型有：AABBdd、AABbdd、AaBBdd、AaBbdd四种基因型，矮茎白花植株的基因型有：AAbbdd、Aabbdd、aaBbdd、aaBBdd和aabbdd5种基因型．
（2）F₁的基因型是AaBbDd，A和B一起考虑，D和d基因单独考虑分别求出相应的表现性比例，然后相乘即可．即AaBb自交，后代紫花（A_B_）：白花（A_bb、aaB_、aabb）=9：7，Dd自交，后代高茎：矮茎=3：1，因此理论上F₂中高茎紫花、高茎白花、矮茎紫花和矮茎白花=27：21：9：7．
Ⅱ．（3）在F₂的表现型中，抗病：易感病=（66+9）：（9+16）=3：1；说明控制抗病和易感病的等位基因遵循基因的分离定律．
（4）由于F₂的表现型及比例是高杆抗病：高杆易感病：矮杆抗病：矮杆易感病=66：9：9：16，不符9：3：3：1，也不属于它的变形，因此它们不遵循基因自由组合定律．
（5）F₂代中出现了亲本所没有的新的性状组合，产生这种现象的根本原因是有性生殖过程中，在减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体发生了交叉互换，进行了基因重组．
（6）由于遵循基因的分离定律而不遵循基因自由组合定律，可实验假设两对等位基因位于一对同源染色体上，并且题中已假设了F₁通过减数分裂产生的雌雄配子的比例都是AB：Ab：aB：ab=4：1：1：4，如果假设成立，那么通过测交的方式后代也应该会出现这一结果．
故答案为：
Ⅰ．（1）一      F₂中高茎：矮茎=3：1      4      5
（2）27：21：9：7
Ⅱ．（3）遵循        
（4）不遵循
（5）重新组合、减数分裂的四分体（减Ⅰ前期）
（6）一对
实验设计：将两纯合亲本杂交得到的F1代与纯合矮杆易感病的水稻杂交，观察并统计子代的表现型及比例
预测结果：所得子代出现四种表现型，比例为：高杆抗病：高杆易感病：矮杆抗病：矮杆易感病=4：1：1：4

点评：本题考查基因分离定律、基因自由组合定律和基因连锁交换定律的相关知识，意在考查学生对孟德尔定律的理解能力，同时考查学生对生物学数据的分析抽象能力及设计实验的能力．