Question

【題目】玉米（2n=20）是典型的雌雄同株植物，其雜交后代通常均能正常結(jié)實。有時，雜交后代會出現(xiàn)不結(jié)實的現(xiàn)象，這將影響玉米的育種與生產(chǎn)，科研人員對這種現(xiàn)象進(jìn)行了研究，請回答問題：

（1）研究者利用兩種品系的玉米，G-S和g進(jìn)行單向授粉實驗，如表所示。實驗結(jié)果說明G-S品系的植株，經(jīng)過______處理后，可作為雌株，單向地不接受來自______品系的花粉，而出現(xiàn)不結(jié)實現(xiàn)象。這種不同品系間單向地不接受某品系花粉的現(xiàn)象稱為單向雜交不親和現(xiàn)象（UCI）。

表1 不同品系間單向授粉實驗

不同品系	♀g×♂G-S	♀G-S×♂G-S	♀G-S×♂g	♀g×♂g
結(jié)果	有籽	有籽	無籽	有籽

（2）經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)UCI現(xiàn)象的原因與玉米4號染色體上的B基因有關(guān)，為了探究該基因在UCI現(xiàn)象中的作用，研究者選取表1中四個雜交體系，提取每種雜交體系中促進(jìn)花粉管萌發(fā)的關(guān)鍵蛋白質(zhì)，利用抗B基因表達(dá)產(chǎn)物的抗體進(jìn)行熒光標(biāo)記分析，實驗結(jié)果如圖所示：當(dāng)g品系為父本時，熒光強度______。綜合圖可推測B基因的作用是______。

（3）為檢測上述推測，研究者將來自G-S品系植株的B基因轉(zhuǎn)入g品系中，獲取轉(zhuǎn)基因植物后，進(jìn)行了如下實驗。

實驗植株：G-S品系、g品系、轉(zhuǎn)入B基因的g品系、只轉(zhuǎn)入空質(zhì)粒的g品系。

實驗過程：不同品系雜交（至少每個品系植株選取生長態(tài)勢一致的10株，進(jìn)行重復(fù)多組試驗）。

實驗過程及其結(jié)果如表2所示，請補充表中橫線上的內(nèi)容

表2 不同品系雜交類型

組別	雜交組合	結(jié)果
對照組	♀G-S×♂G-S	有籽
	♀g×♂g	有籽
	♀g×♂G-S	有籽
	♀G-S×♂g	無籽
	♀G-S×♂含空質(zhì)粒的g	無籽
實驗組	______	______

（4）將黃粒玉米（g）與白粒玉米（G-S）兩者間行種植在大田中，發(fā)現(xiàn)黃粒玉米植株果穗上出現(xiàn)白色籽粒，而白色玉米植株果穗上未發(fā)現(xiàn)黃色籽粒，請根據(jù)B基因的功能，從自交及雜交的角度分析，出現(xiàn)此現(xiàn)象原因是______。

Answer 1

【答案】花粉成熟前去雄（人工去雄、去雄） g 弱 （在不同品系雜交時）B基因表達(dá)產(chǎn)物促進(jìn)花粉（在雌株花柱中）萌發(fā)出花粉管（的作用不同） ♀G-S×♂轉(zhuǎn)入B基因g植物 有籽 由于G-S（白色籽粒）品系單向地不接受g（黃色籽粒）品系的花粉，而導(dǎo)致G-S白色籽粒果穗上無黃色籽粒，而各品系自交均可結(jié)實

【解析】

由表格1信息可知：g品系提供卵子、G-S品系提供精子，可以進(jìn)行精卵結(jié)合產(chǎn)籽；G-S產(chǎn)生的精子和G-S產(chǎn)生的卵子可以結(jié)合產(chǎn)籽；G-S產(chǎn)生卵子和g品系產(chǎn)生的精子不能結(jié)合產(chǎn)籽；g產(chǎn)生的卵子和g產(chǎn)生的精子可以結(jié)合產(chǎn)籽。根據(jù)抗B基因表達(dá)產(chǎn)物的抗體進(jìn)行免疫熒光印跡分析，熒光強度♀g×♂G-S組＞G-S自交組＞g自交組＞♀G-S×♂g組，當(dāng)g品系為父本時，熒光強度均較低，說明B基因的表達(dá)產(chǎn)物在以g為父本的組中表達(dá)較低，故B基因可能有促進(jìn)花粉萌發(fā)的作用。

（1）由于玉米是雌雄同株植物，因此進(jìn)行雜交實驗，要在花粉成熟之前進(jìn)行去雄處理，處理后可作為雌株，單向地不接受來自g品系的花粉，而出現(xiàn)不結(jié)實現(xiàn)象。

（2）由柱形圖可知，g做父本時，熒光強度較弱，說明g做父本時產(chǎn)生的促進(jìn)花粉管萌發(fā)的關(guān)鍵蛋白少，可以推測，B基因表達(dá)產(chǎn)物能促進(jìn)花粉萌發(fā)出花粉管。

（3）由題意知，該實驗的目的是驗證（2）推測的B基因的作用，故實驗組應(yīng)該是♀G-S×♂轉(zhuǎn)入B基因g植物，如果后代有籽，則推測正確。

（4）B基因的表達(dá)產(chǎn)物在以g為父本的組中表達(dá)較低，將黃粒玉米（g）與白粒玉米（G-S）兩者間行種植在大田中，發(fā)現(xiàn)黃粒玉米植株果穗上出現(xiàn)白色籽粒，而白色玉米植株果穗上未發(fā)現(xiàn)黃色籽粒，可能原因是G-S（白色籽粒）品系單向地不接受g（黃色籽粒）品系的花粉，而導(dǎo)致G-S白色籽粒果穗上無黃色籽粒，而各品系自交均可結(jié)實。