Question

【題目】玉米是人類重要的糧食作物，起源于墨西哥類蜀黍，但兩者在形態上差異很大。玉米只有一根長枝，頂端優勢明顯，而墨西哥類蜀黍長有很多側枝，二者的果穗也有很大差異，如下圖所示 ：

（1）玉米和墨西哥類蜀黍都有20條染色體，玉米和墨西哥類蜀黍之間不存在生殖隔離，兩者的雜種F1在進行減數分裂時，來自玉米的染色體能和___________________進行正常的聯會，形成________個四分體。

（2）將玉米和墨西哥類蜀黍進行雜交，F1代果穗的表現型形態介于兩者之間（如上圖所示），將F1代自交，F2代果穗的形態表現出連續的變異。若有1/1000像玉米，1/1000像墨西哥類蜀黍，在不考慮等位基因的顯隱性關系和基因之間的相互作用時，估計與果穗的表現型相關的基因數有_________。

（3）影響植物多側枝和少側枝的激素主要是________。進一步的研究發現，墨西哥類蜀黍多側枝和玉米少側枝是受一對等位基因控制的，該基因只在芽中表達，在玉米的芽中該基因的表達量遠高于墨西哥類蜀黍，但在二者體內表達的蛋白質的氨基酸序列沒有差異，推測這對等位基因的不同是在基因的__________區，對該區段使用相同的引物進行PCR擴增，結果如下圖：

其中泳道1-8為8個不同的玉米品種，9泳道為墨西哥類蜀黍，-為陰性對照，M為標準對照，可以斷定：該基因在玉米體內有一段_________________。該等位基因的雜合子表現為________________（填多側枝或少側枝）。

（4）通過對玉米和墨西哥類蜀黍的遺傳學分析，推測農民開始種植墨西哥類蜀黍的時間大約在9000年前，種植過程中，由于在墨西哥類蜀黍的種群中發生了_________，進而出現了多種多樣的__________，再通過農民的____________性種植，使某些基因的頻率發生了改變，最終進化成現代玉米。

Answer 1

【答案】墨西哥類蜀黍的染色體 10 5 生長素 非編碼區（調控區） DNA的插入 少側枝 突變和基因重組（變異） 表現型（性狀） 選擇

【解析】

1、減數分裂過程中配對的兩條同源染色體，形態和大小一般都相同，一條來自父方，一條來自母方，叫做同源染色體。同源染色體兩兩配對的現象叫做聯會。聯會后的每對同源染色體含有四個染色單體，叫做四分體。

2、生長素作用的兩重性表現為，既能促進生長，也能抑制生長；既能促進發芽，也能抑制發芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。

3、基因突變產生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，可形成多種多樣的基因型，從而使種群出現大量的可遺傳變異，在自然選擇的作用下，具有有利變異的個體有更多的機會產生后代，種群中相應基因的頻率會不斷提高；相反，具有不利變異的個體留下后代的機會少，種群中相應基因的頻率會下降。因此，在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。

（1）玉米和墨西哥類蜀黍都有20條染色體，兩者的雜種F1在進行減數分裂形成配子時，來自玉米和墨西哥類蜀黍的染色體之間進行正常的聯會，形成10個四分體。

（2）將玉米和墨西哥類蜀黍進行雜交，F2代有1/1000像玉米，1/1000像墨西哥類蜀黍，可推測出與果穗的表現型相關的基因數為5，F1產生的雌雄配子均為25種，故F2代中像玉米的個體為1/25×1/25≈1/1000，像墨西哥類蜀黍的個體為1/25×1/25≈1/1000。

（3）由于生長素具有兩重性，若側枝的生長素濃度低，可促進其生長；若側枝的生長素濃度高則抑制生長。由題干信息，二者體內表達的蛋白質的氨基酸序列沒有差異，說明基因編碼區相同，推測這對等位基因的不同是在調控基因表達的非編碼區。根據圖上8個不同玉米品種和墨西哥類蜀黍對照，玉米品種該區段為5500bp，遠大于墨西哥類蜀黍該區段電泳條帶，說明該基因在玉米體內有一段DNA的插入。含有插入DNA基因的玉米表現為少側枝，說明含有插入DNA的基因為顯性基因，該等位基因的雜合子表現為少側枝。

（4）在長期的種植過程中，墨西哥類蜀黍的種群中會發生變異（基因突變、基因重組），進而可能表現出新的性狀，優良的性狀通過農民的選擇性種植被保留下來，不斷地積累，使相應基因的頻率發生了改變，最終進化成現代玉米。