实验概要
通过两对相对性状的杂交实验,分析杂种后代的性状表现,验证独立分配规律,并了解基因互作现象。
实验原理
在减数分裂过程中,位于非同源染色体上的两对等位基因在形成配子时,每对等位基因既随同源染色体的分离而分离,又随非同源染色体的重组而自由组合,形成四种基因型的配子,其比例相等。因此,两对基因的杂合体在完全显性的条件下,其自交子代的表现型分离比例为9:3:3:1,测交子代的表现型分离比例为1:1:1:1。如果基因间发生互作,则随着互作方式的不同,产生的表现型分离比例有所不同。
玉米籽粒是由果皮、胚乳和胚三部分组成,其中胚乳包括糊粉层和淀粉层。如图:
已知控制玉米籽粒各种性状的基因,具有下列的遗传表现。果皮颜色性状有红色、棕色和无色。在基本色素基因A1存在时,果皮颜色的表现一般是由P和BP两对基因互作的结果。
胚乳性状有非甜粒和甜粒,非甜粒外形饱满,甜籽粒外形皱缩。已知皱缩性状是受位于第6染色体上的隐性基因su所控制。
糊粉层颜色性状有紫色、红色和无色。它主要由7对基因
(花青素基因:Alal、A2a2、A3a3;糊粉粒色基因:Cc、Rr、PrPr;色素抑制基因:Ii)
所控制。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。
由于控制玉米籽粒、果皮和糊粉层颜色,以及胚乳性状的基因分别位于非同源染色体上,故这些性状的遗传表现为独立分配和基因互作现象。
主要设备
计算器、计数器等。
实验材料
水稻(Oryza sativa):V20A(叶鞘有色、不育)、明恢77(叶鞘无色、可育)、V优77的F1、F2群体。
玉米(Zeamays)果穗:PC5-2 (淡黄色、非糯性、硬粒);2041 (白色、糯性、硬粒);PC5-2 × 2041 F1植株的自交果穗。
实验步骤
1、自由组合规律验证
配制玉米自交系PC5-2和自交系2041,将自交系(PC5-2×20414)杂交,产生杂交F1植株的自交果穗,观察果穗上籽粒性状的分离现象。每一果穗的籽粒表现是:有色、非糯,有色、糯性,白色、非糯,白色、糯性,四种表现型。每位(或两位)同学统计一果穗,各组统计实验结果,最后全班汇总,进行X2测验。
2、观察基因互作现象
(1) 互补作用
ⅰ:玉米果穗:由于A、C、R中缺少任何一个色素显性基因,籽粒均为无色。因而将籽粒无色、基因型分别为aaCCRR、AAccRR或AACCrr亲本间杂交,例如aaCCRR×AAccRR产生F1为AaCcRR,由于显性基因A和C的互补作用,其F1籽粒表现有色。让F1植株自交产生果穗,观察果穗上F2籽粒的分离现象,按有色和无色两种表现型记数,其F2籽粒色的分离比例为9有色(9A_C_RR):7无色(3aaCcRR 3AaccRR 1aaccRR)。
ⅱ:水稻植株:V优77叶鞘色由两对基因互作控制,F1植株表现为有色,F2叶鞘色分离为紫色和无色。播F2种子,光照培养至4叶期,观察叶鞘色分离现象。按紫色和无色两种表现型记数,其F2叶鞘色分离比例为9紫色:7无色。
(2) 抑制作用
将有色籽粒Ccii与无色籽粒ccII的亲本杂交,产生F1的自交果穗。然后观察果穗上籽粒性状的分离现象,按无色和有色两种表现型记数。上述组合中,由于抑制基因I能抑制所有色素基因的表达,故其双亲虽均具有纯合的A和R基因,但其F1的自交果穗籽粒的性状表现为13无色(9C_ I_ 3ccI_ lccii):3有色(3C_ ii)。
(3) 隐性上位作用
糊粉层颜色: 将玉米籽粒糊粉层颜色表现为紫色的亲本(CCPrPr)与无色的亲本(ccprpr)杂交,产生F1的自交果穗。观察统计 F1的果穗上籽粒糊粉层颜色的分离现象。由于cc隐性纯合基因对产生紫色糊粉层的基因Pr具有隐性上位作用,故F1植株(CcPrpr)的自交果穗上的籽粒糊粉层颜色的分离比例为9紫色(9C_ Pr_):3红色(3C_prpr):4无色(3ccPr_ lccprpr)。