20. 玉米是我国重要的农作物,研究种子发育的机理对培育高产优质的玉米新品种具有重要作用。
(1)玉米果穗上的每一个籽粒都是受精后发育而来。我国科学家发现了甲品系玉米,其自交后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒,这种异常籽粒约占1/4。籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的 定律。上述果穗上的正常籽粒均发育为植株,自交后,有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒,这些植株所占比例约为
(2)为阐明籽粒干瘪性状的遗传基础,研究者克隆出候选基因A/a。将A 基因导入到甲品系中,获得了转入单个A 基因的转基因玉米。假定转入的A 基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上,请从下表中选择一种实验方案及对应的预期结果以证实“A 基因突变是导致籽粒干瘪的原因”
<table><tr><td>实验方案</td><td>预期结果</td></tr><tr><td>I. 转基因玉米×野生型玉米II. 转基因玉米×甲品系III. 转基因玉米自交IV. 野生型玉米×甲品系</td><td>1正常籽粒:干瘪籽粒≈1:12正常籽粒:干瘪籽粒≈3:13正常籽粒:干瘪籽粒≈7:14正常籽粒:干瘪籽粒≈15:1</td></tr></table>
(3)现已确认A 基因突变是导致籽粒干瘪的原因,序列分析发现a基因是A 基因中插入了一段DNA(见图1),使A 基因功能丧失。甲品系果穗上的正常籽粒发芽后,取其植株叶片,用图1中的引物1、2进行PCR扩增,若出现目标扩增条带则可知相应植株的基因型为 C
图1
(4)为确定A 基因在玉米染色体上的位置,借助位置已知的M/m基因进行分析。用基因型为mm且籽粒正常的纯合子P 与基因型为MM 的甲品系杂交得 $\mathrm { F } _ { 1 } , ~ \mathrm { F } _ { 1 }$ 自交得 $\mathrm { F } _ { 2 \textmd c }$ 。用M、m基因的特异性引物,对 $\mathrm { F } _ { 1 }$ 植株果穗上干瘪籽粒 $( \mathrm { F } _ { 2 } )$ 胚组织的DNA 进行PCR扩增,扩增结果有1、2、3三种类型,如图2所示。
图2
统计干瘪籽粒 $( \mathrm { F } _ { 2 } )$ 的数量,发现类型1最多、类型2较少、类型3极少。请解释类型3数量极少的原因
(1) 分离; (2) 2/3; (3) Aa; (4) 基因 Aa 与 Mm 在一对同源染色体上(且距离近),其中 a 和 M 在同一条染色体上;在减数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换,导致产生同时含有 a和m的重组型配子数量很少;类型3干瘪籽粒是由雌雄配子均为am的重组型配子受精而成。因此,类型3干瘪籽粒数量极少