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  • 1. (2024·北京) 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. (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. (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. (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. (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。 

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