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专项练习04 遗传规律及应用
1.传统栽培马铃薯是同源四倍体,基因组复杂,导致育种进程十分缓慢。我国“优薯计划”,用二倍体马铃薯替代四倍体,用种子繁殖替代薯块无性繁殖,彻底变革马铃薯的育种方式。
(1)栽培马铃薯为同源四倍体,同源染色体相同位置上最多存在 个等位基因,如果不考虑交换,该植株减数分裂后将产生 种配子类型,因此四倍体杂交后代杂合种类多,产量高,品质好等优良性状无法通过自交或者杂交来保存。
(2)栽培马铃薯的紫茎与绿茎互为 ,纯合紫茎RRRR与纯合绿茎rrrr杂交,F1基因型为 ,F1植株与绿茎杂交F2紫茎比例为5/6,该数据是否支持“F₁植株在减数分裂过程中,同源染色体联会后平均分配且随机移向细胞两极”的推测,请用遗传图解证明你的判断 。
(3)科研人员尝试用二倍体马铃薯替代四倍体进行育种,但二倍体马铃薯普遍存在自交不亲和现象(即自花授粉后不产生种子),育种十分困难。我国科研人员培育出二倍体自交亲和植株RH,利用它进行育种。科研人员用RH与自交不亲和植株进行杂交,实验结果如图1所示。
①自交亲和与自交不亲和由一对等位基因控制。研究人员推测,自交亲和是 性状,判断依据是 。
②F1中自交亲和的植株自交,子代未出现3:1的性状分离比,请尝试作出合理解释 。
(4)除自交不亲和外,二倍体马铃薯还存在自交衰退现象。马铃薯在长期的无性繁殖过程中,累积了大量的隐性有害突变以杂合子形式存在。马铃薯易出现自交衰退的现象,其原因可能是 。
(5)杂合状态下的有害突变(被掩盖)称为杂合负荷,纯合状态下的有害突变称为纯合负荷。两者共同决定了遗传负荷(由于有害等位基因的存在而使群体适应度下降的现象,即遗传负荷值越大,对环境的适应能力越弱)。为了选择更适合作为自交亲本育种的马铃薯,研究人员进行了多品系二倍体马铃薯全基因组测序及与表型的关联性的研究,统计了大量二倍体中遗传负荷与杂合负荷及纯合负荷之间的关系(如图2),杂合负荷及纯合负荷之间的关系(如图3)。请选择①或者②任意一题作答。
①有的育种工作者认为“为使后代适应性更强,应该选择长势较好,块茎较大的表型优良的二倍体个体作为自交育种的起始品系。”据图2、图3分析,请你对该观点作出评价,并说明理由 。
②为了选择更适合作为自交亲本育种的马铃薯,得到A、B两类植株的信息如下表,据图2、图3,请在表格中用“+”表示相关负荷值:用“√”表示根据表型和基因组信息可能作出的自交育种材料选择,并说明理由 。
表型
杂合负荷值
++++++
++
纯合负荷值
++
遗传负荷值
+++
根据表型选择
根据基因组信息选择
2.为了寻找控制植物生长发育的相关基因,研究人员从被Ds(含卡那霉素抗性基因)插入的拟南芥突变体库中, 筛选得到两个突变体(ovp1和eed1) 。
(1)突变体ovpl和eed1自交,将收获的种子用0.1%的HgCl2溶液消毒10分钟,然后用 洗涤。将处理好的种子接种于添加 的MS基本培养基上培养,十天后统计绿色苗和黄色苗的数量,结果如下表。
突变体植物
绿色苗
黄色苗
Ovpl
3326
3544
eed1
3736
1852
①在培养基上正常生长的绿色幼苗的DNA中含有 。
②ovp1和eed1自交后代中,绿色苗与黄色苗的性状比例分别为 ,由此推测ovpl可能为 突变体,eed1可能为 突变体。
(2)为了验证上述推测是否正确,研究人员进行了如下杂交实验
组别
杂交亲本
子代中的绿色苗(株)
子代中的黄色苗(株)
1
ovp1(母本)×野生型(父本)
444
429
2
ovpl(父本)×野生型(母本)
0
600
3
eed1(母本)×野生型(父本)
336
307
4
eed1(父本)×野生型(母本)
321
326
①1组和2组杂交结果说明 。
②3组和4组杂交结果说明 。
(3)为了确定Ds片段的插入位置,科研人员提取突变体ovpl的基因组DNA,限制酶切割后用
连接,依据Ds片段的已知序列设计引物,扩增出 ,