对于种子的种皮的性状和子叶的性状,学过遗传学的同学都知道,种皮是亲代体细胞直接发育成的,与母体的遗传物质完全相同,其性状属于亲代。子叶却是由受精卵发育成的胚的一个组成部分,其遗传物质来自父母双亲,其性状属于子代。对于一粒豌豆种子,它可以表现为灰色或白色,这是种子的种皮直接表现出的性状;也可以表现为黄色或绿色,这却是子叶的颜色透过种皮所表现出来的性状;也可以表现为圆滑或皱缩,教材中说这是粒形这一性状。那么,粒形这一种性状是属于种皮表现出来的亲代性状还是子叶所表现出来的子代性状呢?教材没说,所有可查的资料及因特网上也没有说,有人想当然以为是种皮的性状,那就会出现一个矛盾:对于一粒豌豆种子,由于种皮和子叶分别属于亲代和子代,故要知道杂交后代的子叶表现,可以在亲代上所结的种子表面就可直接看到(豌豆种子的种皮很薄,略透明,可以透过种皮看到子叶的颜色),而要知道杂交后代种皮的表现型,却必须要等到此种子种下去后,再结出的种子,才能观察种皮。简言之,子叶和种皮分属于两个世代,难道孟德尔先生是分别在两年统计同一种子的性状吗?这不太合乎逻辑,许多老师也因此产生困惑,在学生问到时也常含糊其辞。为了验证圆滑和皱缩是子叶的性状,笔者专门去收集了许多不同的豌豆种子,发现豌豆种皮确实有灰色和白色,圆滑和皱缩等相对性状之分,但小心剥开种皮,凡是种子的子叶是圆滑的,其种皮也是圆滑的;凡是种子的子叶是皱缩的,其种皮也是皱缩的。但却没有种皮皱缩而子叶圆滑或相反的。原来,豌豆的种皮非常薄,紧紧贴在子叶外面,所以粒形圆滑还是皱缩,取决于子叶是圆滑的还是皱缩,所谓圆滑或皱缩的粒形性状完全是种子的子叶性状所致。孟德尔先生所研究的豌豆黄色圆粒和绿色皱粒恰好就是研究豌豆子叶的两对相对性状,属于同一代的性状,而不是种皮和子叶这两个上下两代的性状。孟德尔先生成功有三大原因,但我猜想,这恐怕是孟德尔成功的第四个原因吧。 分析下列研究豌豆种子形状的材料,结合相关知识回答问题:
材料一:1865年,孟德尔发现,用圆形种子的植株与皱缩种子植株进行杂交,子一代( )全部为圆形。自花授粉后,得到的子二代()有圆形和皱缩两种形状的种子。其中5474颗是圆形的,1850颗是皱缩的,两者之比为2.96:1。
材料二:20世纪80年代的研究发现,豌豆的成熟种子圆形与皱缩的差异与淀粉代谢有关。1990年,M.K.Bhattacharyya等人指出,在皱缩种子形成的过程中,合成淀粉所需的一种分支酶(SBEⅠ)活性完全丧失,所以种子含有较多游离的蔗糖,而淀粉含量少。这样,会有较多的水分进入种子。当种子发育完成时,水分减少可导致种子体积减小。进一步的研究发现,与圆形种子相比,皱缩种子的SBEⅠ基因在一个外显子中插入了800个碱基对。
(1)孟德尔提出了____________________定律,解释了材料一的实验结果。若将植株全部自花授粉,可以预测未来收获的种子中,圆形和皱缩形种子的比例约为____________。若想通过“测交”试验来检验材料一中产生的花粉基因类型及比例,需要对表现型为________________的植株进行去雄处理。
(2)根据材料二提供的信息,你认为豌豆种子皱缩这一性状出现的根本原因是________________________________。所提及的“外显子”位于基因结构的_____________区。皱缩种子植株叶片中合成淀粉的能力比圆形种子植株_____________。
(3)下列有关豌豆形成种子具体过程的分析中,正确的是_____________。
①皱缩种子内淀粉分解导致蔗糖累积
②发育过程中的皱缩种子细胞内渗透压较高
③发育过程中的圆形种子细胞含水量比皱缩种子少
④皱缩种子的碱基对较多会显著增加细胞渗透吸水的能力
⑤皱缩种子发育完成后体积变小,种皮表面积却不变,使种子外观呈皱缩状
30.Ⅱ答案(1)基因的分离 5:3 圆粒 (2)基因突变 编码区 差
(3)②③④
II.分析下列研究豌豆种子形状的材料,结合相关知识回答问题:
材料一:1865年孟德尔发现,用圆形种子的植株与皱缩种子植株进行杂交,子一代(F1)全部为圆形。F1自花授粉后,得到的子二代(F2)有圆形和皱缩两种形状的种子,圆形和皱缩种子之比接近3:1。
材料二:20世纪80年代的研究发现,豌豆的成熟种子圆形与皱缩的差异与淀粉代谢有关。1990年,M. K. Bhattacharyya等人指出,在皱缩种子形成的过程中,合成淀粉所需的一种分支酶(SBEJ)活性完全丧失,所以种子含有较多游离的蔗糖,而淀粉含量少。这样,会有较多的水分进入种子。当种子发育完成时,水分减少可导致种子体积减小。进一步的研究发现,与圆形种子相比,皱缩种子的SBEJ基因在一个外显子中插入了800个碱基对。
(1)孟德尔提出了 定律,解释了材料一的实验结果。若将F2植株全部自花授粉,可以预测未来收获的种子中,圆形和皱缩形种子的比例为 。
(2)根据材料二提供的信息,你认为豌豆种子皱缩这一性状出现的根本原因是 。
(3)下列有关豌豆种子形成过程的分析中,正确的是(多选) 。
①皱缩种子内淀粉分解导致蔗糖累积
②皱缩种子的碱基对较多会显著增加细胞渗透吸水的能力
③发育过程中的圆形种子细胞含水量比皱缩种子少
④皱缩种子发育完成后体积变小,种皮表面积却不变,使种子外观呈皱缩状
30.Ⅱ答案(1)基因的分离 5:3 (2)基因突变 (3)③④