高中 | 第一节 孟德尔的豌豆杂交实验(一) 题目答案及解析

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必修二 遗传与进化

第一章 遗传因子的发现

第一节 孟德尔的豌豆杂交实验(一)

杂种优势指$\rm F_{1}$杂合子表现出的某些性状优于亲本品种(纯系)的现象。我国大面积推广种植的优质、高产玉米品种均为杂合子。请回答:

玉米是单性花、雌雄同株的作物。在杂交过程中,玉米相对于豌豆可以简化                环节,玉米作为遗传实验的材料还有哪些有点                                (答出两点即可)。

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去雄;子代数量多;相对性状明显易区分

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豌豆是自花传粉、闭花授粉的植物,而玉米是单性花、雌雄同株的作物。可见,在杂交过程中,玉米相对于豌豆可以简化去雄环节。

玉米具有雌雄同株单性花特点,可避免人工去雄等繁杂的操作;玉米的子代数量多,便于统计学处理;玉米生长期较短,繁殖速度较快;玉米具有稳定的易于区分的相对性状,所以常用玉米做遗传学研究的实验材料。

在农业生产时,玉米杂交种$\rm F_{1}$的杂种优势明显,但是$\rm F_{2}$会出现杂种优势衰退现象。这可能是$\rm F_{1}$产生配子时发生了                 ,使 $\rm F_{2}$出现一定比例纯合子所致。

[["基因分离"]]

杂种$\rm F_{1}$产生配子时,在减数第一次分裂的后期,伴随着同源染色体的分离而发生了基因分离,使$\rm F_{2}$出现了一定比例的纯合子,因此$\rm F_{2}$会出现杂种优势衰退现象。

若玉米的大粒杂种优势性状由一对等位基因 $\rm A_{1}A_{2}$控制。现将若干大粒玉米杂交种平分为甲、乙两组,相同条件下隔离种植。甲组人工控制自交受粉,乙组自然状态受粉。若所有的种子均正常发育,第$\rm 3$年种植时甲组杂种优势衰退率(小粒所占比例)                 (填“大于”“小于”或“等于”)乙组杂种优势衰退率。该实验的目的是                                                         

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大于;研究授粉方式对杂种优势衰退率的影响

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依题意可知,只有杂合子才能表现杂种优势。甲组实验中人工控制自交授粉,大粒杂种优势($\rm A_{1}A_{2}$)自交授粉所得$\rm F_{1}$$\rm \dfrac{1}{4}A_{1}A_{1}$$\rm \dfrac{1}{2}A_{1}A_{2}$$\rm \dfrac{1}{4}A_{2}A_{2}$$\rm F_{1}$自交授粉所得$\rm F_{2}$$\rm \dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{2}\times \dfrac{1}{4}=\dfrac{3}{8}A_{1}A_{1}$$\rm \dfrac{1}{2}\times \dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{4}A_{1}A_{2}$$\rm \dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{2}\times \dfrac{1}{4}=\dfrac{3}{8}A_{2}A_{2}$,第$\rm 3$年种植时就是自交产生的$\rm F_{2}$,可见,甲组杂种优势衰退率为$\rm 1-\dfrac{1}{4}=\dfrac{3}{4}$。乙组自然状态授粉,进行的是随机交配,因此无论是第几年种植,子代的基因型的比例均为$\rm \dfrac{1}{2}\times\dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{4}A_{1}A_{1}$$\rm \dfrac{1}{2}\times \dfrac{1}{2}\times 2=\dfrac{1}{2}A_{1}A_{2}$$\rm \dfrac{1}{2}\times \dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{4}A_{2}A_{2}$,只有$\rm A_{1}A_{2}$表现为杂种优势,因此衰退率为$\rm 1-\dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{2}$。可见,第$\rm 3$年种植时甲组杂种优势衰退率大于乙组杂种优势衰退率。甲、乙组的自变量为授粉方式不同,因此该实验的目的是研究授粉方式对杂种优势衰退率的影响。

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