Question

【題目】玉米是人類重要的糧食作物，起源于墨西哥類蜀黍，但兩者在形態(tài)上差異很大。玉米只有一根長(zhǎng)枝，頂端優(yōu)勢(shì)明顯，而墨西哥類蜀黍長(zhǎng)有很多側(cè)枝，二者的果穗也有很大差異，如下圖所示 ：

（1）玉米和墨西哥類蜀黍都有20條染色體，玉米和墨西哥類蜀黍之間不存在生殖隔離，兩者的雜種F1在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，來(lái)自玉米的染色體能和___________________進(jìn)行正常的聯(lián)會(huì)，形成________個(gè)四分體。

（2）將玉米和墨西哥類蜀黍進(jìn)行雜交，F1代果穗的表現(xiàn)型形態(tài)介于兩者之間（如上圖所示），將F1代自交，F2代果穗的形態(tài)表現(xiàn)出連續(xù)的變異。若有1/1000像玉米，1/1000像墨西哥類蜀黍，在不考慮等位基因的顯隱性關(guān)系和基因之間的相互作用時(shí)，估計(jì)與果穗的表現(xiàn)型相關(guān)的基因數(shù)有_________。

（3）影響植物多側(cè)枝和少側(cè)枝的激素主要是________。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，墨西哥類蜀黍多側(cè)枝和玉米少側(cè)枝是受一對(duì)等位基因控制的，該基因只在芽中表達(dá)，在玉米的芽中該基因的表達(dá)量遠(yuǎn)高于墨西哥類蜀黍，但在二者體內(nèi)表達(dá)的蛋白質(zhì)的氨基酸序列沒(méi)有差異，推測(cè)這對(duì)等位基因的不同是在基因的__________區(qū)，對(duì)該區(qū)段使用相同的引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，結(jié)果如下圖：

其中泳道1-8為8個(gè)不同的玉米品種，9泳道為墨西哥類蜀黍，-為陰性對(duì)照，M為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，可以斷定：該基因在玉米體內(nèi)有一段_________________。該等位基因的雜合子表現(xiàn)為________________（填多側(cè)枝或少側(cè)枝）。

（4）通過(guò)對(duì)玉米和墨西哥類蜀黍的遺傳學(xué)分析，推測(cè)農(nóng)民開(kāi)始種植墨西哥類蜀黍的時(shí)間大約在9000年前，種植過(guò)程中，由于在墨西哥類蜀黍的種群中發(fā)生了_________，進(jìn)而出現(xiàn)了多種多樣的__________，再通過(guò)農(nóng)民的____________性種植，使某些基因的頻率發(fā)生了改變，最終進(jìn)化成現(xiàn)代玉米。

Answer 1

【答案】墨西哥類蜀黍的染色體 10 5 生長(zhǎng)素 非編碼區(qū)（調(diào)控區(qū)） DNA的插入 少側(cè)枝 突變和基因重組（變異） 表現(xiàn)型（性狀） 選擇

【解析】

1、減數(shù)分裂過(guò)程中配對(duì)的兩條同源染色體，形態(tài)和大小一般都相同，一條來(lái)自父方，一條來(lái)自母方，叫做同源染色體。同源染色體兩兩配對(duì)的現(xiàn)象叫做聯(lián)會(huì)。聯(lián)會(huì)后的每對(duì)同源染色體含有四個(gè)染色單體，叫做四分體。

2、生長(zhǎng)素作用的兩重性表現(xiàn)為，既能促進(jìn)生長(zhǎng)，也能抑制生長(zhǎng)；既能促進(jìn)發(fā)芽，也能抑制發(fā)芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。

3、基因突變產(chǎn)生的等位基因，通過(guò)有性生殖過(guò)程中的基因重組，可形成多種多樣的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異，在自然選擇的作用下，具有有利變異的個(gè)體有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生后代，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)不斷提高；相反，具有不利變異的個(gè)體留下后代的機(jī)會(huì)少，種群中相應(yīng)基因的頻率會(huì)下降。因此，在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進(jìn)化。

（1）玉米和墨西哥類蜀黍都有20條染色體，兩者的雜種F1在進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時(shí)，來(lái)自玉米和墨西哥類蜀黍的染色體之間進(jìn)行正常的聯(lián)會(huì)，形成10個(gè)四分體。

（2）將玉米和墨西哥類蜀黍進(jìn)行雜交，F2代有1/1000像玉米，1/1000像墨西哥類蜀黍，可推測(cè)出與果穗的表現(xiàn)型相關(guān)的基因數(shù)為5，F1產(chǎn)生的雌雄配子均為25種，故F2代中像玉米的個(gè)體為1/25×1/25≈1/1000，像墨西哥類蜀黍的個(gè)體為1/25×1/25≈1/1000。

（3）由于生長(zhǎng)素具有兩重性，若側(cè)枝的生長(zhǎng)素濃度低，可促進(jìn)其生長(zhǎng)；若側(cè)枝的生長(zhǎng)素濃度高則抑制生長(zhǎng)。由題干信息，二者體內(nèi)表達(dá)的蛋白質(zhì)的氨基酸序列沒(méi)有差異，說(shuō)明基因編碼區(qū)相同，推測(cè)這對(duì)等位基因的不同是在調(diào)控基因表達(dá)的非編碼區(qū)。根據(jù)圖上8個(gè)不同玉米品種和墨西哥類蜀黍?qū)φ�，玉米品種該區(qū)段為5500bp，遠(yuǎn)大于墨西哥類蜀黍該區(qū)段電泳條帶，說(shuō)明該基因在玉米體內(nèi)有一段DNA的插入。含有插入DNA基因的玉米表現(xiàn)為少側(cè)枝，說(shuō)明含有插入DNA的基因?yàn)轱@性基因，該等位基因的雜合子表現(xiàn)為少側(cè)枝。

（4）在長(zhǎng)期的種植過(guò)程中，墨西哥類蜀黍的種群中會(huì)發(fā)生變異（基因突變、基因重組），進(jìn)而可能表現(xiàn)出新的性狀，優(yōu)良的性狀通過(guò)農(nóng)民的選擇性種植被保留下來(lái)，不斷地積累，使相應(yīng)基因的頻率發(fā)生了改變，最終進(jìn)化成現(xiàn)代玉米。