基因的分離獨立分配和互作實驗

實驗方法原理：孟德爾定律包括“分離定律”及“獨立分配定律”。根據分離規律，位于一對同源染色體上的一對等位基因在減數分裂形成配子時，要彼此發生分離，互不干擾地分到不同的配子中去。因此對于一對基因的雜合體，在完全顯性條件下，其自交子代和測交子代的表現型分離比例分別為3:1和1:1。獨立分配規律（自由組合規律）進一步揭示了位于非同源染色體上的多對獨立遺傳基因分離和組合的關系。按照這個規律，位于非同源染色體上的兩對基因在減數分裂的過程中，每一對基因都分別按照分離規律進行分離，兩對基因之間又可以發生自由組合，結果產生的四類配子比例相等。因此對于兩對基因的雜合體，在完全顯性條件下，其自交子代和測交子代的表現型分離比例分別為9:3:3:1和1:1:1:1。

基因互作研究的是位于非同源染色體上的兩對或兩對以上獨立遺傳共同控制一對相對性狀的基因，互作的方式有互補、重疊、積加、上位、抑制作用等。上述互作方式盡管表現型的分離比例不同，但基因分離和組合仍然遵循獨立分配規律。

玉米曾經是遺傳學研究的重要材料，籽粒性狀的遺傳是玉米遺傳研究的一項基本內容。通過具有各種籽粒相對性狀的玉米雜交，對于籽粒進行遺傳分析，有助于我們對分離、獨立遺傳規律和不同的基因互作方式更深入的理解。

玉米籽粒由果皮、胚乳和胚三部分組成（如圖１所示）。它們的世代和遺傳基礎都不相同，果皮是由子房壁形成的果皮和珠被形成的種皮愈合而成，是母體組織的一部分，為二倍體（2n），基因型與母本相同。胚乳和胚是雙受精產物，胚為二倍體（2n），胚乳是三倍體（3n），分為糊粉層和淀粉層。果皮、糊粉層和淀粉層均呈現一定的顏色，最終影響籽粒的顏色。

玉米糊粉層色素的形成涉及以下幾對基因：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。這幾對基因控制籽粒顏色的機制為：只有當顯性基因Al、A2、A3、C、R同時存在、而抑制基因又呈隱性純合ii時，色素才能形成；而色素形成的類別是由Prpr決定的，當顯性基因Pr存在時，呈現為紫色，當隱性基因純合prpr存在時則表現為紅色。當顯性基因A1、A2、A3、C、R中缺少任何一個或所有這些色素基因均為顯性，但當顯性抑制基因I存在時，均表現為無色。

淀粉層的顏色有黃色與白色之分，黃對白為顯性，受一對等位基因的控制。

上述與胚乳的糊粉層和淀粉層有關的性狀常表現花粉直感現象。直感現象是顯性性狀在籽粒上的一種表現，當父本花粉含有顯性基因時，它所控制的性狀在當代雜種的籽粒上就可能表現出來，而果皮則因與受精無關故不表現直感現象。

實驗材料：玉米果穗

儀器、耗材：計算器

實驗步驟：

一、實驗內容與步驟

取不同雜交組合的玉米果穗，分別觀察、統計不同表現型籽粒的數目，將統計結果填入第四項實驗結果計算中的表格。

1．一對遺傳性狀的分析：紫色×白色雜交后代F1自交果穗和測交果穗。

2．兩對獨立遺傳性狀的分析： 紫色飽滿×白色皺縮籽粒的玉米雜交F1自交果穗。

3．基因互補作用的遺傳性狀分析： 紫色×白色籽粒的玉米雜交F1自交果穗。

二、實驗結果計算

1．將一對遺傳性狀的分析結果填入表1，并說明實際觀察結果與理論推斷是否符合。

表1  一對遺傳性狀的分析結果表

2．將兩對獨立遺傳性狀的分析結果填入表2，并說明實際觀察結果與理論推斷是否符合。

表2  兩對獨立遺傳性狀的分析結果表

3．將基因互作的分析結果填入表3，并給出合理解釋。

表3  基因互作性狀分析結果表