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1.基因自由组合定律的适用条件 (1)有性生殖生物的性状遗传(细胞核遗传)。 (2)两对及两对以上相对性状遗传。 (3)控制两对或两对以上相对性状的等位基因位于不同对同 源染色体上。
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2.基因自由组合定律的实质 位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不 干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中,同源染色 体上的等位基因彼此分离,同时非同源染色体上的非等 位基因自由组合。
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3.基因自由组合定律与分离定律的关系 (1)两大基本遗传定律的区别 定律 项目 分离定律 自由组合定律 研究性状 一对 两对或两对以上 控制性状 的等位基因 等位基因与染色体关系 位于一对同源染色体上 分别位于两对或两对以上同源染色体上 细胞学基础(染色体的活动) 减Ⅰ后期同源染色体分离 减Ⅰ后期非同源染色体自由组合
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定律 项目 分离定律 自由组合定律 遗传实质 等位基因分离 非同源染色体上非 等位基因之间的自 由组合 F1 基因对数 1 n(n≥2) 配子类型及其比例 2 1∶1 2n 数量相等
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定律 项目 分离定律 自由组合定律 F2 配子组合数 4 4n 基因型种类 3 3n 表现型种类 2 2n 表现型比 3∶1 (3∶1)n F1测交子代 1∶1 数量相等
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(2)联系 ①发生时间:两定律均发生于减Ⅰ后期,是同时进行, 同时发挥作用的。 ②相关性:非同源染色体上非等位基因的自由组合是在 同源染色体上等位基因分离的基础上实现的,即基因分 离定律是自由组合定律的基础。 ③范围:两定律均为真核生物细胞核基因在有性生殖中 的传递规律。
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1.(2010·潍坊质检)基因的自由组合定律发生于下图中哪个
过程 ( ) AaBb AB∶1Ab∶1aB∶1ab 雌雄配子随机结 合 子代9种基因型 种表现型 A.① B.② C.③ D.④
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解析:基因的分离定律和自由组合定律都是在个体通过减
数分裂产生配子时起作用,不同于性状的自由组合,也不 同于配子的自由组合。 答案:A
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2.基因型为AAbbCC与aaBBcc的小麦进行杂交,这三对等
位基因分别位于非同源染色体上,F1杂种形成的配子 种类数和F2的基因型种类数分别是 ( ) A.4和 B.4和27 C.8和 D.32和81
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解析:因三对等位基因位于非同源染色体上,所以符合基
因的自由组合定律,按基因的自由组合定律分析,基因型 为AAbbCC和aaBBcc的小麦杂交,F1的基因型为AaBbCc,三 对基因都杂合,根据产生配子种类数=2n(n代表杂合基因 对数)和F2的基因型种类数=3n(n代表杂合基因对数)的规律, F1产生配子种类数为8种,F2的基因型种类数为27种。 答案:C
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1.原理:由于任何一对同源染色体上的任何一对等位基
因,其遗传时总遵循分离定律,因此,可将多对等位 基因的自由组合现象分解为若干个分离定律问题(互为 独立事件)分别分析,最后将各组情况进行组合。
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2.应用 (1)有关基因自由组合的计算问题 将问题分解为多个1对基因(相对性状)的遗传问题并按分 离定律分析―→运用乘法原理组合出后代的基因型(或表 现型)及概率。示例:
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(2)基因型与表现型的推断问题 用不同方法分析每对等位基因(或相对性状)的遗传―→ 组合得出结果。 常见类型: ①根据后代分离比解题:后代个体的基因型(或表现型) 的分离比等于每对基因(或性状)遗传至后代的分离比的 乘积; ②配子组合类型递推法:子代表现型分离比之和=雌雄 配子结合方式种类=雌配子种类×雄配子种类⇒两亲本 的基因型。
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(3)按自由组合定律遗传的两种疾病的发病情况
当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时,各种患 病情况的概率如表: 序号 类型 计算公式 1 患甲病的概率为m 则非甲病概率为1-m 2 患乙病的概率为n 则非乙病概率为1-n 3 只患甲病的概率 m-mn 4 只患乙病的概率 n-mn
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序号 类型 计算公式 5 同患两种病的概率 mn 6 只患一种病的概率 m+n-2mn或m(1-n)+n (1-m) 7 不患病概率 (1-m)(1-n) 8 患病概率 m+n-mn或1-不患病率
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以上规律可用下图帮助理解:
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①某个体产生配子的类型等于各对基因单独形成配子种
数的乘积。 ②任何两种基因型(表现型)的亲本相交,产生子代基因型 (表现型)的种数等于亲本各对基因型(表现型)单独相交 所产生基因型(表现型)的乘积。 ③子代中个别基因型(表现型)所占比例等于该个别基因型 (表现型)中各对基因型(表现型)出现概率的乘积。
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3.一个正常的女人与一个并指(Bb)的男人结婚,他们生了一
个白化病且手指正常的孩子(两种病都与性别无关)。求: (1)其再生一个孩子只出现并指的可能性是______________。 (2)只患白化病的可能性是________。 (3)生一个既白化又并指的男孩的概率是________。 (4)后代中只患一种病的可能性是________。 (5)后代中患病的可能性是________。
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解析:由题意可知,男孩基因型为aabb,则夫妇的基因型分别为:AaBb、Aabb,孩子中并指概率为1/2,白化病概率应为1/4。
(1)再生一个孩子只患并指的可能性为: 并指概率-并指又白化概率=1/2-1/2×1/4=3/8以下都用此形式。 (2)只患白化病的概率为: 白化病概率-白化又并指概率=1/4-1/2×1/4=1/8。 (3)生一个两病皆患的男孩的概率:1/2×1/4×1/2=1/16。
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(4)只患一种病=只患白化和只患并指的和=3/8+1/8=1/2。
(5)患病的可能性为:全部概率之和-正常的概率 =1-1/2×3/4=5/8。 也可理解为:只患白化+只患并指+既白化又并指 =1/8+3/8+1/8=5/8。 答案:(1)3/8 (2)1/8 (3)1/16 (4)1/2 (5)5/8
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已知A与a、B与b、C与c 3对等位基因自由组合,基因型分别为AaBbCc、AabbCc的两个体进行杂交。下列关于杂交后代的推测,正确的是 ( )
A.表现型有8种,AaBbCc个体的比例为1/16 B.表现型有4种,aaBbcc个体的比例为1/16 C.表现型有8种,Aabbcc个体的比例为1/8 D.表现型有8种,aaBbCc个体的比例为1/16
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[解析] 三对基因按自由组合定律遗传,其中每对基因的遗传仍遵循分离定律,故Aa×Aa杂交后代表现型有两种,其中aa出现的几率为1/4;Bb×bb后代表现型有两种,其中Bb出现的几率为1/2;Cc×Cc后代表现型有两种,其中Cc出现的几率为1/2,所以AaBbCc×AabbCc两个体后代表现型有2×2×2=8种,aaBbCc个体的比例为1/4×1/2×1/2=1/16。 [答案] D
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概率原理的应用 (1)乘法原理:两个或两个以上相对独立的事件同时出现的 概率等于各自概率的积。如:已知不同配子的概率求后 代某种基因型的概率;已知双亲基因型求后代某种基因 型或表现型出现的概率等。 (2)加法原理:两个或两个以上互斥事件同时出现的概率等 于各自概率的和。如已知双亲的基因型(或表现型)求后代 某两种(或两种以上)基因型(或表现型)同时出现的概率等。
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已知小麦抗病对感病为显性,无芒对有芒为显性,两对性状独立遗传。用纯合的抗病无芒与感病有芒杂交,F1自交,播种所有的F2,假定所有F2植株都能成活,在F2植株开花前,拔掉所有的有芒植株,并对剩余植株套袋。假定剩余的每株F2收获的种子数量相等,且F3的表现型符合遗传定律。从理论上讲F3中表现感病植株的比例为 ( ) A.1/ B.3/8 C.1/ D.3/16
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[解析] 设控制小麦抗病和感病、无芒和有芒的基因
分别为A、a和B、b。由题意知:F2植株中有9/16抗病无芒(A__B__)、3/16抗病有芒(A_bb)、3/16感病无芒(aaB__)和 1/16感病有芒(aabb)四种表现型。因对F2中的有芒植株在 开花前进行了清除,并对剩余植株3/4抗病无芒(A__B__)、 1/4感病无芒(aaB__)进行套袋自交。在抗病无芒中AAB__∶ AaB__=1∶2,故F3中感病植株比例为3/4×2/3×1/4+1/4 =3/8。 [答案] B
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某种野生植物有紫花和白花两种表现型,已知紫花形成的生物化学途径是:
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A和a、B和b是分别位于两对染色体上的等位基因,A对a、B对b为显性。基因型不同的两白花植株杂交,F1紫花∶白花=1∶1。若将F1紫花植株自交,所得F2植株中紫花∶白花=9∶7。
请回答: (1)从紫花形成的途径可知,紫花性状是由________对基因控制。 (2)根据F1紫花植株自交的结果,可以推测F1紫花植株的基因型是________,其自交所得F2中,白花植株纯合体的基因型是______________。
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(3)推测两亲本白花植株的杂 交组合(基因型)是____________或 ____________;用遗传图解表示两 亲本白花植株杂交的过程(只要求写 一组)。 (4)紫花形成的生物化学途径中, 若中间产物是红色(形成红花),那么基因型为AaBb的植株自交,子一代植株的表现型及比例为 。
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(5)紫花中的紫色物质是一种天然的优质色素,但由于B基因表达的酶较少,紫色物质含量较低。设想通过基因工程技术,采用重组的Ti质粒转移一段DNA进入细胞并且整合到染色体上,以促进B基因在花瓣细胞中的表达,提高紫色物质含量。如图是一个已插入外源DNA片段的重组Ti质粒载体结构模式图,请填出标号所示结构的名称: ① ,② ,③ 。
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[解析] 根据图示可知,紫色可能的基因型为A B ,
白色可能的基因型为其余的所有基因型,基因型不同的两 白花杂交,后代出现了紫色,说明A和B存在于两个亲本中, 即AAbb、aaBb或Aabb、aaBB,所以后代紫花个体基因型为 AaBb,AaBb自交后代中,A B 占9/16,其余占7/16;只 出现中间产物的基因型特点是A bb,占3/16。能插入外源 基因的质粒片段叫T-DNA。
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[答案] (1)两 (2)AaBb aaBB、AAbb、aabb (3)Aabb×aaBB AAbb×aaBb
遗传图解(只要求写一组) P: 白花 × 白花 基因型 Aabb aaBB F1∶ 紫花 ∶ 白花 ∶ 基因型 AaBb aaBb F2: 紫花∶白花 或 ∶ 7
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P: 白花 × 白花 基因型 aaBb AAbb F1: 紫花 ∶ 白花 ∶ 基因型 AaBb Aabb F2: 紫花∶白花 9 ∶ 7 (4)紫花∶红花∶白花=9∶3∶4 (5)①T-DNA ②标记基因 ③复制原点
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两对基因控制一对性状的异常遗传现象分离比
某些生物的性状由两对等位基因控制,这两对基因在遗传的时候遵循自由组合定律,但是F1自交后代的表现型却出现了很多特殊的性状分离比如9∶3∶4,15∶1,9∶7,9∶6 ∶1等,分析这些比例,我们会发现比例中数字之和仍然为16,这也验证了基因的自由组合定律,具体各种情况分析如下表。
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F1(AaBb)自交后代比例 原因分析 9∶3∶3∶1 正常的完全显性 9∶7 A、B同时存在时表现为一种性状,否则表现为另一种性状 9∶3∶4 aa(或bb)成对存在时,表现为双隐性状,其余正常表现 9∶6∶1 存在一种显性基因(A或B)时表现为另一种性状,其余正常表现 15∶1 只要存在显性基因(A或B)就表现为同一种性状,其余正常表现
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本讲实验 杂交(常规)育种问题 (1)育种原理:通过有性杂交中基因的重新组合,把两个或 多个亲本的优良性状组合在一起。 (2)适用范围:一般用于同种生物的不同品系间。 (3)优缺点:方法简单,但需要较长年限的选择才能获得所 需类型的纯合子。 (4)动植物杂交育种比较(以获得基因型AAbb的个体为例)
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(2009·福建高考)某种牧草体内形成氰的途径为:前体物质→产氰糖苷→氰。基因A控制前体物质生成产氰糖苷,基因B控制产氰糖苷生成氰。表现型与基因型之间的对应关系如下表:
有氰 有产氰糖苷、无氰 无产氰糖苷、无氰 基因型 A__B__(A和B同时存在) A__bb(A存在,B不存在) aaB__或aabb(A不存在)
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(1)在有氰牧草(AABB)后代中出现的突变型个体(AAbb)因缺
间只有一个密码子的碱基序列不同,则翻译至mRNA的该 位点时发生的变化可能是:编码的氨基酸________,或者 是______________________。 (2)与氰形成有关的二对基因自由组合。若两个无氰的亲本 杂交,F1均表现为有氰,则F1与基因型为aabb的个体杂交, 子代的表现型及比例为________。
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(3)高茎与矮茎分别由基因E、e控制。亲本甲(AABBEE)和亲本
乙(aabbee)杂交,F1均表现为有氰、高茎。假设三对等位基 因自由组合,则F2中能稳定遗传的无氰、高茎个体占 。 (4)以有氰、高茎与无氰、矮茎两个能稳定遗传的牧草为亲 本,通过杂交育种,可能无法获得既无氰也无产氰糖苷 的高茎牧草。请以遗传图解简要说明。
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[解析] 分析图表,可以得到如下流程图: (1)密码子改变有三种情况,第一种情况是决定的氨基酸改变成另一种氨基酸,第二种情况是改变成不决定氨基酸的终止密码子,第三种情况是所决定的氨基酸不变,性状不变。
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(2)由题意可知,F1的基因型为AaBb,两亲本基因型为AAbb和aaBB。F1与aabb杂交,后代中AaBb占1/4,能产氰,其余的三种基因型都不能产氰。
(3)先分析有氰和无氰这一对相对性状,在F2中能稳定遗传的无氰个体占3/16;再分析高茎和矮茎这一对相对性状,F2中能稳定遗传的高茎占1/4,故F2中能稳定遗传的无氰、高茎个体占3/16×1/4=3/64。
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(4)有氰、高茎亲本的基因型为AABBEE,若无氰、矮茎的基因型为AAbbee,F1代基因型为AABbEe。既无氰也无产氰糖苷的高茎牧草的基因型为aaB__E__或aabbE_,通过F1代自交无法获得这两种基因型的个体。
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[答案] (1)(种类)不同 合成终止(或翻译终止)
(2)有氰∶无氰=1∶3(或有氰∶有产氰糖苷、无氰∶无产氰糖苷、无氰=1∶1∶2) (3)3/64 (4) 后代中没有符合要求的aaB__E__或aabbE__的个体
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[随堂高考] 1.(2009·江苏高考)对性腺组织细胞进行荧光标记,等位基 因A、a都被标记为黄色,等位基因B、b都被标记为绿 色,在荧光显微镜下观察处于四分体时期的细胞。下列 有关推测合理的是 ( )
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A.若这2对基因在1对同源染色体上,则有1个四分体中
出现2个黄色、2个绿色荧光点 B.若这2对基因在1对同源染色体上,则有1个四分体中 出现4个黄色、4个绿色荧光点 C.若这2对基因在2对同源染色体上,则有1个四分体中 D.若这2对基因在2对同源染色体上,则有1个四分体中
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解析:由题意可知:该细胞的基因组成为AaBb,经过减数第一次分裂间期DNA复制后,该细胞的基因组成为AAaaBBbb,所以若A、a和B、b这两对等位基因位于一对同源染色体上,则有1个四分体中出现4个黄色和4个绿色荧光点;若这两对等位基因在两对同源染色体上,则有1个四分体中出现4个黄色荧光点,1个四分体中出现4个绿色荧光点。 答案:B
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2.(2009·广东理基)基因A、a和基因B、b分别位于不同对
为AaBb和Aabb,分离比为1∶1,则这个亲本基因型为 ( ) A.AABb B.AaBb C.AAbb D.AaBB
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解析:由子代AaBb∶Aabb=1∶1,测交亲本产生的配子为AB、Ab,则亲本为AABb。
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3.(2009·上海高考)基因型为AaBBccDD的二倍体生物,可产
生不同基因型的配子种类数是 ( ) A. B.4 C. D.16 解析:纯合子只能产生一种配子,具有一对等位基因的杂合子能产生两种配子,所以基因型为AaBBccDD的二倍体生物可产生两种不同基因型的配子。 答案:A
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4.(2009·上海高考)小麦的粒色受不连锁的两对基因R1和r1、
R2和r2控制。R1和R2决定红色,r1和r2决定白色,R对r不 完全显性,并有累加效应,所以麦粒的颜色随R的增加 而逐渐加深。将红粒(R1R1R2R2)与白粒(r1r1r2r2)杂交得F1, F1自交得F2,则F2的表现型有 ( ) A.4种 B.5种 C.9种 D.10种
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解析:由题意可知F1的基因型为R1r1R2r2,麦粒的颜色随R的增加而逐渐加深,所以表现型与R的数目有关。F1自交产生F2的R数目有如下五种可能,4个R,3个R,2个R,1个R,0个R,所以F2表现型为5种。 答案:B
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5.(2009·海南高考)填空回答下列问题: (1)水稻杂交育种是通过品种间杂交,创造新变异类型而 选育新品种的方法。其特点是将两个纯合亲本的_______ 通过杂交集中在一起,再经过选择和培育获得新品种。 (2)若这两个杂交亲本各具有期望的优点,则杂交后,F1自 交能产生多种非亲本类型,其原因是F1在________形成配 子过程中,位于________基本通过自由组合,或者位于 ________基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。
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(3)假设杂交涉及到n对相对性状,每对相对性状各受一对等位基因控制,彼此间各自独立遗传。在完全显性的情况下,从理论上讲,F2表现型共有________种,其中纯合基因型共有________种,杂合基因型共有________种。 (4)从F2代起,一般还要进行多代自交和选择。自交的目的是____________;选择的作用是____________________。
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解析:(1)杂交育种的过程:①根据育种目的选定亲本杂交得到F1代;②F1代自交得F2,在F2中出现性状分离,从中选择所需性状。
(2)杂交育种遵循的原理是基因重组(基因的自由组合定律)。基因重组有两种类型:一种类型是发生在减数第一次分裂前期,同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换;另一种类型是发生在减数第一次分裂后期,非同源染色体上非等位基因自由组合。
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(3)具有n对独立遗传的相对性状的纯合亲本杂交,理论上F2表现型有2n,基因型有3n种,其中纯合基因型有2n种,杂合基因型有3n-2n种。
(4)杂交育种最终目的是获得稳定遗传的纯合子。
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答案:(1)优良性状(或优良基因) (2)减数分裂 非同源染色体上的非等位 同源染色体上的非等位 (3)2n 2n 3n-2n (4)获得基因型纯合的个体 保留所需的类型
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6.(2008·全国卷Ⅰ)某自花传粉植物的紫苗(A)对绿苗(a)为显
性,紧穗(B)对松穗(b)为显性,黄种皮(D)对白种皮(d)为 显性,各由一对等位基因控制。假设这三对基因是自由 组合的。现以绿苗紧穗白种皮的纯合品种作母本,以紫 苗松穗黄种皮的纯合品种作父本进行杂交实验,结果F1 表现为紫苗紧穗黄种皮。 请回答: (1)如果生产上要求长出的植株一致表现为紫苗紧穗黄种 皮,那么播种F1植株所结的全部种子后,长出的全部植 株是否都表现为紫苗紧穗黄种皮?为什么?
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(2)如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种,那么能否从播种F1植株所结种子长出的植株中选到?为什么?
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解析:根据表现型及题干信息可知亲本基因型分别是♀:aaBBdd,♂:AAbbDD;F1的基因型是AaBbDd。(1)播种F1植株所结的全部种子后,长出的全部植株会出现性状分离的现象。(2)因为F1植株三对基因都是杂合的,F2能分离出表现绿苗松穗白种皮的类型。(3)只考虑两对相对性状的话,F2的表现型及比例为紧穗黄种皮∶紧穗白种皮∶松穗黄种皮∶松穗白种皮=9∶3∶3∶1。(4)如果杂交失败,导致自花受粉,则母本上的子代表现型为绿苗紧穗白种皮,基因型为aaBBdd;如果发生基因突变的话,F1植株群体中出现的紫苗松穗黄种皮植株最可能的基因型为AabbDd。因为母本为紧穗,应为下一代提供一个B,但子代基因型为AabbDd,所以发生突变的亲本是母本。
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答案: (1)不是。因为F1植株是杂合体,F2性状发生分离。
(3)紧穗黄种皮∶紧穗白种皮∶松穗黄种皮∶松穗白种皮=9∶3∶3∶1。 (4)绿苗紧穗白种皮 aaBBdd AabbDb 母
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