1.
玉米是我国栽培面积最大的农作物,籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一,研究籽粒的发育机制,对保障粮食安全有重要意义。
(1)
研究者获得矮秆玉米突变株,该突变株与野生型杂交,F1表型与相同,说明矮秆是隐性性状。突变株基因型记作rr。
(2)
观察发现,突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成,籽粒大小主要取决于胚乳体积。研究发现,R基因编码DNA去甲基化酶,亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株的R基因失活,导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常,籽粒变小。野生型及突变株分别自交,检测授粉后14天胚乳中DNA甲基化水平,预期实验结果为。
(3)
已知Q基因在玉米胚乳中特异表达,为进一步探究R基因编码的DNA去甲基化酶对Q基因的调控作用,进行如下杂交实验,检测授粉后14天胚乳中Q基因的表达情况,结果如表1。表1
组别 | 杂交组合 | Q基因表达情况 |
1 | RRQQ(♀)×RRqq(♂) | 表达 |
2 | RRqq(♀)×RRQQ(♂) | 不表达 |
3 | rrQQ(♀)×RRqq(♂) | 不表达 |
4 | RRqq(♀)×rrQQ(♂) | 不表达 |
综合已有研究和表1结果,阐述R基因对胚乳中Q基因表达的调控机制。
(4)
实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲,经证实,突变基因不是R或Q。将甲与野生型杂交,F1表型正常,F1配子的功能及受精卵活力均正常。利用F1进行下列杂交实验,统计正常籽粒与小籽粒的数量,结果如表2。表2
组别 | 杂交组合 | 正常籽粒:小籽粒 |
5 | F1(♂)×甲(♀) | 3:1 |
6 | F1(♀)×甲(♂) | 1:1 |
已知玉米子代中,某些来自父本或母本的基因,即使是显性也无功能。
①根据这些信息,如何解释基因与表2中小籽粒性状的对应关系?请提出你的假设。
②若F1自交,所结籽粒的表型及比例为 , 则支持上述假设。
【考点】
基因的自由组合规律的实质及应用;
基因突变的特点及意义;
表观遗传;