《2025年创新思维高考总复习生物》

14. (2021·山东卷)番茄是雌雄同花植物，可自花受粉也可异花受粉。M、m基因位于2号染色体上，基因型为mm的植株只产生可育雌配子，表现为小花、雄性不育。基因型为MM、Mm的植株表现为大花、可育。R、r基因位于5号染色体上，基因型为RR、Rr、rr的植株表现型分别为正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果。细菌中的H基因控制某种酶的合成，导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡。不考虑基因突变和交叉互换。
(1)基因型为Mm的植株连续自交两代，F₂中雄性不育植株所占比例为_______。雄性不育植株与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为_______，以该杂交种为亲本连续种植，若每代均随机受粉，则F₂中可育晚熟红果植株所占比例为_______。
(2)已知H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因。将H基因导入基因型为Mm的细胞并获得转基因植株甲和乙，植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交，在形成配子时喷施NAM，F₁均表现为雄性不育。若植株甲和乙的体细胞中含1个或多个H基因，则以上所得F₁的体细胞中含有_______个H基因。若植株甲的体细胞中仅含1个H基因，则H基因插入了_______所在的染色体上。若植株乙的体细胞中含n个H基因，则H基因在染色体上的分布必须满足的条件是_______。植株乙与雄性不育植株杂交，若不喷施NAM，则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为_______。
(3)若植株甲的细胞中仅含1个H基因。在不喷施NAM的情况下，利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株。请写出选育方案______________________________。

答案： 14.解析：（1）基因型为Mm的植株自交一代，F₁的基因型种类及比例为1/4MM、1/2Mm、1/4mm；F₁中的mm雄性不育，不能进行自交，F₁中的MM（占1/3）、Mm（占2/3）可以进行自交，1/3MM自交后代为1/3MM，2/3Mm自交后代为1/6MM、1/3Mm、1/6mm，据此推知F₂中雄性不育植株所占的比例为1/6。基因型为mm的植株雄性不育，基因型为MM、Mm的植株可育，基因型为Rr的植株表现为晚熟红果，所以雄性不育植株（mm）与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为MmRr。以该杂交种MmRr为亲本连续种植，若每代均随机受粉，F₁的基因型种类及比例为1/16MMRR、2/16MMRr、2/16MmRR、4/16MmRr、1/16MMrr、2/16Mmr、1/16mmRR、2/16mmRr、1/16mmrr，F₁随机受粉，F₁产生的雌配子种类及比例为1/4MR、1/4Mr、1/4mR、1/4mr，由于基因型为mm的植株雄性不育，F₁产生的雄配子种类及比例为1/3MR、1/3Mr、1/6mR、1/6mr，雌配子与雄配子随机结合，可得出F₂中可育晚熟红果植株$（M_R_）$所占比例为5/12。（2）导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺（NAM）后含H基因的雄配子死亡。将H基因导入基因型为Mm的细胞并获得转基因植株甲和乙，植株甲（Mm）和乙（Mm）分别与雄性不育植株（mm）杂交，在形成配子时喷施NAM，F₁均表现为雄性不育（mm），说明甲（Mm）和乙（Mm）产生的含M的雄配子均因为含H基因而死亡，只有含m的雄配子因为不含H基因而存活，而雄性不育植株（mm）产生的卵细胞也不含H基因，所以所得F₁的体细胞中含有0个H基因。若植株甲（Mm）的体细胞中仅含1个H基因，因为甲（Mm）产生的含M的雄配子死亡了，可以推知H基因插入了M所在的染色体上，造成了含M的雄配子死亡。若植株乙的体细胞中含n个H基因，因为乙（Mm）产生的含M的雄配子死亡了，而含m的雄配子存活，可推知必须有1个H基因位于M所在染色体上（使含M的雄配子死亡），且2条同源染色体上不能同时存在H基因（使含m的雄配子中每条染色体上均不含H基因）。植株乙（Mm）与雄性不育植株杂交，植株乙（Mm）产生的不含H基因的雄配子的比例为1/2ⁿ，雄性不育植株（mm）产生的雌配子为m，若不喷施NAM，则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为1/2ⁿ。（3）植株甲的基因型为Mm，若植株甲的细胞中仅含一个H基因，在不喷施NAM的情况下，利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株，可以植株甲为父本（Mm），雄性不育植株（mm）为母本进行杂交，子代有两种基因型Mm和mm，其中基因型为Mm的植株表现为大花，基因型为mm的植株表现为小花，子代中大花植株即为所需植株。
答案：（1）1/6 MmRr 5/12 （2）0 M基因 必须有1个H基因位于M所在染色体上，且2条同源染色体上不能同时存在H基因 1/2ⁿ （3）以雄性不育植株为母本、植株甲为父本进行杂交，子代中大花植株即为所需植株（或：利用雄性不育株与植株甲杂交，子代中大花植株即为所需植株）

15. 科研工作者将苏云金杆菌的Bt抗虫基因导入普通品系棉花，获得了三个纯合抗虫品系甲、乙和丙。将三个抗虫品系与普通品系棉花杂交，F₁均表现为抗虫，且F₁自交所得F₂的表型及比例为抗虫：不抗虫=3：1。回答下列问题。
(1)以上实验结果表明，甲、乙、丙三个品系中Bt抗虫基因的遗传都遵循__________定律。
(2)将上述过程获得的甲、乙、丙三个纯合品系相互杂交，得到的结果如下：
甲×乙→F₁抗虫→F₂抗虫：不抗虫=15：1
乙×丙→F₁抗虫→F₂抗虫：不抗虫=15：1
丙×甲→F₁抗虫→F₂全表现为抗虫
①若依次用A/a，B/b，C/c……表示甲、乙、丙三个品系染色体上的Bt抗虫基因，由杂交实验结果判断，甲、乙、丙三个品系中Bt抗虫基因所在染色体的位置关系是什么？请在下图细胞中画出相关基因在染色体上的位置。

②将甲、乙杂交的F₁与乙、丙杂交的F₁杂交，所得F₂的表型及比例为抗虫：不抗虫=__________。
(3)通过基因工程另获得一对纯合抗虫基因的品系丁，若要通过杂交实验来确定丁品系中的Bt抗虫基因插入新的染色体上，还是和乙的Bt抗虫基因位于同源染色体上，请写出该实验的设计思路：______________________________。预期实验结果和结论：______________________________。

答案：
15.解析：（1）由题意可知，将三个抗虫品系与普通品系棉花杂交，F₁均表现为抗虫，且F₁自交所得F₂的表型及比例为抗虫：不抗虫＝3：1，说明三个品系中Bt抗虫基因的遗传都遵循分离定律。（2）①甲×乙、乙×丙的F₁均为抗虫，F₂均为抗虫：不抗虫＝15：1，即（9＋3＋3）：1，说明甲和乙、乙和丙的Bt抗虫基因位于非同源染色体上；再结合丙×甲的F₁抗虫，F₂全表现为抗虫，说明甲和丙的Bt抗虫基因位于同一对同源染色体上（即连锁）。若依次用A/a、B/b、C/c……表示染色体上的Bt抗虫基因，则根据杂交结果可看出，甲、乙杂交后为双杂合；乙、丙杂交后为与甲、乙杂交结果不同的双杂合；甲、丙杂交结果也为双杂合，但抗虫基因出现连锁。所以甲、乙、丙三个品系的基因型分别可用AAbbcc、aaBBcc、aabbCC表示，且甲、丙中A和c连锁、a和C连锁，如图所示: ②甲、乙杂交的F₁（AaBbcc）与乙、丙杂交的F₁（aaBbCc）杂交，由于A（a）、C（c）连锁，三对杂合基因在两对非同源染色体上，故出现F₂的表型及比例为抗虫：不抗虫＝15：1。（3）若要通过杂交实验来确定丁品系中的Bt抗虫基因插入新的染色体上，还是和乙的Bt抗虫基因位于同源染色体上，将丁与甲（或丙）、乙分别杂交，F₁自交，统计F₂中抗虫与不抗虫的比例。若两组的F₂中抗虫：不抗虫均为15：1，则丁品系的Bt抗虫基因插入了新的染色体上；若丁与甲（或丙）杂交所得的F₂中抗虫：不抗虫为15：1，而丁与乙杂交所得的F₂全表现为抗虫，则丁品系的Bt抗虫基因和乙的Bt抗虫基因位于同源染色体上。
答案：（1）分离
（2）①

②15：1
（3）将丁与甲（或丙）、乙分别杂交，F₁自交，统计F₂中抗虫与不抗虫的比例 若两组的F₂中抗虫：不抗虫均为15：1，则丁品系的Bt抗虫基因插入了新的染色体上；若丁与甲（或丙）杂交所得的F₂中抗虫：不抗虫为15：1，而丁与乙杂交所得的F₂全表现为抗虫，则丁品系的Bt抗虫基因和乙的Bt抗虫基因位于同源染色体上