基因的分离独立分配和互作实验

实验方法原理：孟德尔定律包括“分离定律”及“独立分配定律”。根据分离规律，位于一对同源染色体上的一对等位基因在减数分裂形成配子时，要彼此发生分离，互不干扰地分到不同的配子中去。因此对于一对基因的杂合体，在完全显性条件下，其自交子代和测交子代的表现型分离比例分别为3:1和1:1。独立分配规律（自由组合规律）进一步揭示了位于非同源染色体上的多对独立遗传基因分离和组合的关系。按照这个规律，位于非同源染色体上的两对基因在减数分裂的过程中，每一对基因都分别按照分离规律进行分离，两对基因之间又可以发生自由组合，结果产生的四类配子比例相等。因此对于两对基因的杂合体，在完全显性条件下，其自交子代和测交子代的表现型分离比例分别为9:3:3:1和1:1:1:1。

基因互作研究的是位于非同源染色体上的两对或两对以上独立遗传共同控制一对相对性状的基因，互作的方式有互补、重叠、积加、上位、抑制作用等。上述互作方式尽管表现型的分离比例不同，但基因分离和组合仍然遵循独立分配规律。

玉米曾经是遗传学研究的重要材料，籽粒性状的遗传是玉米遗传研究的一项基本内容。通过具有各种籽粒相对性状的玉米杂交，对于籽粒进行遗传分析，有助于我们对分离、独立遗传规律和不同的基因互作方式更深入的理解。

玉米籽粒由果皮、胚乳和胚三部分组成（如图１所示）。它们的世代和遗传基础都不相同，果皮是由子房壁形成的果皮和珠被形成的种皮愈合而成，是母体组织的一部分，为二倍体（2n），基因型与母本相同。胚乳和胚是双受精产物，胚为二倍体（2n），胚乳是三倍体（3n），分为糊粉层和淀粉层。果皮、糊粉层和淀粉层均呈现一定的颜色，最终影响籽粒的颜色。

玉米糊粉层色素的形成涉及以下几对基因：花青素基因 Alal、A2a2、A3a3；糊粉粒色基因Cc、Rr、PrPr以及色素抑制基因Ii所控制。这几对基因控制籽粒颜色的机制为：只有当显性基因Al、A2、A3、C、R同时存在、而抑制基因又呈隐性纯合ii时，色素才能形成；而色素形成的类别是由Prpr决定的，当显性基因Pr存在时，呈现为紫色，当隐性基因纯合prpr存在时则表现为红色。当显性基因A1、A2、A3、C、R中缺少任何一个或所有这些色素基因均为显性，但当显性抑制基因I存在时，均表现为无色。

淀粉层的颜色有黄色与白色之分，黄对白为显性，受一对等位基因的控制。

上述与胚乳的糊粉层和淀粉层有关的性状常表现花粉直感现象。直感现象是显性性状在籽粒上的一种表现，当父本花粉含有显性基因时，它所控制的性状在当代杂种的籽粒上就可能表现出来，而果皮则因与受精无关故不表现直感现象。

实验材料：玉米果穗

仪器、耗材：计算器

实验步骤：

一、实验内容与步骤

取不同杂交组合的玉米果穗，分别观察、统计不同表现型籽粒的数目，将统计结果填入第四项实验结果计算中的表格。

1．一对遗传性状的分析：紫色×白色杂交后代F1自交果穗和测交果穗。

2．两对独立遗传性状的分析： 紫色饱满×白色皱缩籽粒的玉米杂交F1自交果穗。

3．基因互补作用的遗传性状分析： 紫色×白色籽粒的玉米杂交F1自交果穗。

二、实验结果计算

1．将一对遗传性状的分析结果填入表1，并说明实际观察结果与理论推断是否符合。

表1  一对遗传性状的分析结果表

2．将两对独立遗传性状的分析结果填入表2，并说明实际观察结果与理论推断是否符合。

表2  两对独立遗传性状的分析结果表

3．将基因互作的分析结果填入表3，并给出合理解释。

表3  基因互作性状分析结果表