某雌雄同株植物有开红花和开白花两种类型,A基因控制红色色素的合成。研究人员将红花植株与白花植株杂交,F1都开红花;F1自交所得F2代中,红花植株与白花植株的比例为3:1。在连续繁殖红花品系的过程中,偶然发现一株白花植株(突变体M),研究人员将突变体M进行自交,发现子代中红花植株的比例只占1/4。为了解释此现象,有人提出下面两种假说:
假说一:突变体M是由亲代红花植株体内一个A基因发生突变而形成的,基因型表示为A+A;
假说二:突变体M是由亲代红花植株体内一个b基因发生突变而形成的,基因型表示为AABb,这两对基因独立遗传。
回答下列问题:
(1)如果假说一成立,突变体M植株自交后代出现红花和白花,产生这种现象的根本原因是______________________________________________________________________;突变体M植株与正常白花植株杂交得F1,F1自由交配的后代中,白花植株的比例是_______。
(2)如果假说二成立,推测B基因的作用效应可能是_________________;突变体M植株自交后代中白花植株的基因型是_________________。
(3)请利用突变体M和正常白花植株为材料,设计杂交实验对假说一和假说二进行验证。(要求:写出实验思路、预期实验结果、得出结论)。______________________________
【答案】A和A+会随同源染色体的分开而分离,并独立地随配子遗传给后代11/16抑制A基因的表达AABB或AABb将突变体M与正常白花植株杂交,选取F1中的白花植株再自交,观察F2代的表现型。若F2代不出现红花植株则假说一成立;若F2代出现红花植株则假说二成立。
【解析】据题文的描述可知:该题考查学生对基因的分离定律、基因的自由组合定律等相关知识的理解能力以及掌握情况。
(1) 如果假说一成立,则突变体M的基因型为A+A,在减数分裂形成配子的过程中,等位基因A+和A会随同源染色体的分开而分离,并独立地随配子遗传给后代,导致突变体M植株自交后代出现红花和白花。突变体M植株(A+A)与正常白花植株(aa)杂交,所得F1的基因型及其所占比例为1/2Aa、1/2A+a,产生的配子为1/4A、1/4A+、1/2a,因此F1自由交配的后代中,白花植株的比例是1/4A+×(1/4+1/4A+1/2a)+1/4A×1/4A++1/4A+×1/2a+1/2a×1/2a=11/16。
(2) 如果假说二成立,则突变体M的基因型为AABb。因突变体M表现为白花,而A基因控制红色色素的合成,据此可推测B基因的作用效应可能是抑制A基因的表达。基因型为AABb的突变体M自交后代的基因型及其比例为AABB∶AABb∶AAbb=1∶2∶1,其中AABB或AABb表现为白花。
(3) 利用突变体M和正常白花植株为材料,设计杂交实验对假说一和假说二进行验证,其实验思路为:将突变体M与正常白花植株杂交,选取F1中的白花植株再自交,观察F2代的表现型。若假说一成立,则突变体M(A+A)与正常白花植株(aa)杂交,F1中的白花植株的基因型为A+a;该白花植株自交所得F2代的基因型为A+A+、A+a、aa,均表现为白花,即F2代不出现红花植株。若假说二成立,则突变体M(AABb)与正常白花植株(aabb)杂交,F1中的白花植株的基因型为AaBb;该白花植株自交所得F2代中,A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=9∶3∶3∶1,其中A_bb表现为红花,其余均为白花,即F2代出现红花植株。