水稻的甲品系和乙品系雖然能進行雜交,但雜交后代經(jīng)常出現(xiàn)不育,這一現(xiàn)象與3號染色體上S基因有關。我國科研人員用甲品系(一對3號染色體為AA)和乙品系(一對3號染色體為BB)進行雜交實驗,結(jié)果如圖1。
(1)在F1減數(shù)分裂的過程中,
同源染色體
同源染色體
彼此分離,形成含A或B染色體的雌雄配子。據(jù)圖1可知,雌雄配子結(jié)合形成的F2中染色體為AA的個體極少,因此F2個體染色體的比例約為AB:BB=1:1。
(2)對3號染色體的S基因測序發(fā)現(xiàn),甲、乙品系的S基因分別為Sa和Sb。甲、乙品系及F1花粉的顯微照片如圖2。請依據(jù)圖2結(jié)果,解釋圖1所示雜交中出現(xiàn)F2結(jié)果的原因:F1含Sa基因的花粉幾乎不育,但不影響雌配子的活性,雌雄配子隨機結(jié)合,導致F2AA(SaSa基因型)比例極低,AB:BB(SaSb :SbSb)=1:1
F1含Sa基因的花粉幾乎不育,但不影響雌配子的活性,雌雄配子隨機結(jié)合,導致F2AA(SaSa基因型)比例極低,AB:BB(SaSb :SbSb)=1:1
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(3)為探究花粉發(fā)育不良的原因,科研人員利用PCR技術檢測Sa基因的表達情況,結(jié)果如圖3。
①提取 花粉細胞的RNA
花粉細胞的RNA
,在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下形成cDNA,作為PCR的模板。PCR擴增時,反應體系中還需加入的物質(zhì)有 原料(脫氧核苷酸4種)、ATP(能量)、耐高溫的DNA聚合酶、引物(一段RNA)
原料(脫氧核苷酸4種)、ATP(能量)、耐高溫的DNA聚合酶、引物(一段RNA)
。
②由圖3結(jié)果推測,F(xiàn)1植株中Sa基因的表達受到Sb基因的抑制,推測的依據(jù)是 F1的基因型為SaSb,與基因型為SaSa的甲品系相比,Sa基因表達水平低
F1的基因型為SaSb,與基因型為SaSa的甲品系相比,Sa基因表達水平低
。
(4)研究發(fā)現(xiàn),乙品系、丙品系和丁品系水稻植株S基因位點上Sb基因的拷貝數(shù)不同。科研人員用不同品系的水稻進行雜交,檢測后代中SaSa基因型的比例,結(jié)果如下表所示。
雜交組合 |
F1基因型 |
F2中 SaSa 基因型比例 |
甲品系×乙品系 |
Sa /3×Sb |
0.4 |
甲品系×丙品系 |
Sa /1×Sb |
21.0 |
甲品系×丁品系 |
Sa /2×Sb |
9.7 |
注:表中的3×、2×、1×代表相應Sb基因的拷貝數(shù)量。
實驗結(jié)果說明,
Sb基因?qū)?i>Sa基因的抑制作用與Sb基因拷貝數(shù)量成正相關
Sb基因?qū)?i>Sa基因的抑制作用與Sb基因拷貝數(shù)量成正相關
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