Question

【題目】雜種優(yōu)勢是指雜交后代在生活力、抗逆性、適應(yīng)性和產(chǎn)量等方面優(yōu)于雙親的現(xiàn)象。但是由于雜種的后代會發(fā)生性狀分離，無法保持雜種優(yōu)勢，農(nóng)民必須每年購買新的種子。袁隆平團(tuán)隊(duì)通過研究實(shí)現(xiàn)了水稻的無融合生殖（孤雌生殖），使雜種優(yōu)勢的性狀得以保持。

（1）減數(shù)分裂過程中，同源染色體須先經(jīng)過_________再分離，才能實(shí)現(xiàn)染色體的平均分配。

（2）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在植物中有三個基因osd1、spo11-1、rec8參與了減數(shù)分裂，誘導(dǎo)其突變后，突變體的減數(shù)分裂結(jié)果如圖所示：

與野生型相比，osd1、spo11-1、rec8三個基因同時突變的純合子進(jìn)行減數(shù)分裂，形成的子細(xì)胞中染色體組成與_________（填“生殖細(xì)胞”或“體細(xì)胞”）相同。請據(jù)圖說明原因_________。

（3）種子中的胚由受精卵發(fā)育而來，胚乳由受精極核發(fā)育而來。科學(xué)家在水稻中發(fā)現(xiàn)Baby boom(簡稱Ｂ)基因在胚的發(fā)育啟動過程中有重要作用。

①野生型和bb突變體種子在外觀上沒有差別，但是顯微觀察發(fā)現(xiàn)，bb突變體的胚發(fā)育早期停滯或者只分裂不分化。用Bb和BB進(jìn)行正反交，將產(chǎn)生的F1代種子進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表所示：

子代 親本組合		萌發(fā)種子 （BB）	萌發(fā)種子 （Bb）	未萌發(fā)種子 （Bb）
1	♀BB × ♂Bb	59	62	28
2	♀Bb × ♂BB	35	32	0

推測雜交組合1子代中部分種子不萌發(fā)的原因：___________。

②為了進(jìn)一步驗(yàn)證上述推測，選取B基因存在個別堿基差異的J品系和I品系進(jìn)行雜交，在授粉2.5小時后提取受精卵RNA，進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄PCR擴(kuò)增B基因，部分測序結(jié)果如下圖所示，結(jié)果說明：受精卵中B基因的mRNA是由______（填“父本”或“母本”）的B基因轉(zhuǎn)錄而來。

③b突變基因中發(fā)生了1個堿基對的缺失，導(dǎo)致不能被限制酶SphI切開。Bb自交所得種子中有部分不萌發(fā)，將野生型和未萌發(fā)種子的B/b基因用SphI進(jìn)行酶切鑒定，結(jié)果如下圖所示。據(jù)圖分析，未萌發(fā)種子的基因型為：_________。

（4）B基因在卵細(xì)胞中表達(dá)可使其直接發(fā)育為單倍體。水稻中另一基因MTL突變后可使受精卵中來自于精子的染色體消失，從而發(fā)育成單倍體。結(jié)合（2）（3）資料，請寫出使雜種優(yōu)勢性狀得以保持的兩種方法：__________。

Answer 1

【答案】聯(lián)會 體細(xì)胞 因?yàn)?/span>spol 1-1突變導(dǎo)致減數(shù)第一次分裂時同源染色體無法聯(lián)會，rec8突變導(dǎo)致減數(shù)第一次分裂時著絲點(diǎn)分裂，osd1突變導(dǎo)致減數(shù)第二次分裂時細(xì)胞質(zhì)質(zhì)無法分裂 部分含b的精子受精后沒有啟動胚胎發(fā)育，導(dǎo)致種子不萌發(fā)（答“不能受精”不給分，因?yàn)槟苄纬煞N子） 父本 Bb或bb 誘導(dǎo)osd1、spol l-1、rec8基因突變，并在卵細(xì)胞中特異性表達(dá)B；誘導(dǎo)osd1、spol l-l、rec8和MTL基因突變

【解析】

雜種優(yōu)勢后代會發(fā)生性狀分離，故來年需要重新購買種子。

由圖可知，osd1突變導(dǎo)致減數(shù)第二次分裂時細(xì)胞質(zhì)質(zhì)無法分裂；spol1-1突變導(dǎo)致減數(shù)第一次分裂時同源染色體無法聯(lián)會；rec8突變導(dǎo)致減數(shù)第一次分裂時著絲點(diǎn)分裂。

（1）減數(shù)分裂過程中，同源染色體須先經(jīng)過聯(lián)會（減數(shù)第一次分裂的前期）再分離（減數(shù)第一次分裂的后期），才能實(shí)現(xiàn)染色體的平均分配。

（2）由突變體的減數(shù)分裂結(jié)果可知，osd1突變導(dǎo)致減數(shù)第二次分裂時細(xì)胞質(zhì)質(zhì)無法分裂；spol1-1突變導(dǎo)致減數(shù)第一次分裂時同源染色體無法聯(lián)會；rec8突變導(dǎo)致減數(shù)第一次分裂時著絲點(diǎn)分裂。故與野生型相比，osd1、spo11-1、rec8三個基因同時突變的純合子進(jìn)行減數(shù)分裂，形成的子細(xì)胞中染色體組成與體細(xì)胞相同。

（3）①BB與Bb進(jìn)行雜交，后代的BB全部可以萌發(fā)；當(dāng)父本是Bb時，后代的Bb中有一部分不能萌發(fā)，當(dāng)母本是Bb，后代中的Bb全部可以萌發(fā)，故組合1的子代中部分Bb不能萌發(fā)的原因可能是：部分含b的精子受精后沒有啟動胚胎發(fā)育，導(dǎo)致種子不萌發(fā)。

②由PCR擴(kuò)增的結(jié)果可知，J均作母本的雜交組合形成的受精卵中B的序列不同，J均作父本的雜交組合形成的受精卵中B的序列均相同，與I作父本時的序列有區(qū)別。故推測受精卵中B基因的RNA是由父本的B基因轉(zhuǎn)錄而來。

③由野生型和未萌發(fā)種子的B/b基因用SphI進(jìn)行酶切結(jié)果可知，B基因被切割的產(chǎn)物有2種片段，b被切割的產(chǎn)物有1種片段，故種子1、2、3、4、6、8均為bb，種子5、7均為Bb。故未萌發(fā)種子的基因型為Bb或bb。

（4）由于osd1、spo11-1、rec8三個基因同時突變的純合子進(jìn)行減數(shù)分裂，形成的子細(xì)胞基因組成與體細(xì)胞一樣，又B基因在卵細(xì)胞中表達(dá)可使其直接發(fā)育為單倍體，故可以通過誘導(dǎo)osd1、spol l-1、rec8基因突變，并在卵細(xì)胞中特異性表達(dá)B來保持雜種優(yōu)勢；又因?yàn)榛��?/span>MTL突變后可使受精卵中來自于精子的染色體消失，從而發(fā)育成單倍體，故可以誘導(dǎo)osd1、spol l-l、rec8和MTL基因突變，來保持雜種優(yōu)勢。