某科研小组发现一个二倍体植物菜豆的变种。请回答下列问题：

某科研小组发现一个二倍体植物菜豆的变种。请回答下列问题：

（1）该菜豆的种皮的颜色是由1对等位基因控制的。现有纯种紫色种皮和纯种白色种皮的菜豆种子若干。若要证明控制种皮颜色是核基因遗传，还是质基因遗传，需要进行___________实验，再比较子代种皮的颜色。若已证明种皮颜色遗传是核遗传，则要证明上述基因的显性与隐性的关系，其实验设计方案是_________________________。

（2）该菜豆的花的颜色有白色、粉色和红色三种。A基因与a基因之间不存在抑制关系，其他相关信息见下表。

基因	存在位置	表达产物	作用
A	第3对同源染色体	酶A	催化白色色素→粉色色素
a		抑制蛋白	抑制B基因的表达
B	第5对同源染色体	酶B	催化粉色色素→红色色素
b		无活性蛋白	无

则：A、a和B、b两对基因的遗传遵循孟德尔的_________________定律。若选择基因型为AABB的个体与基因型为aabb的个体杂交，F1的表现型为____________，若F1再进行自交，则F2植株的花色及比例为________________________________。假如A基因能抑制a基因的表达，则开粉花植株的基因型为__________________。

（3）要想得到该变种菜豆的四倍体植株，目前最常用且是最有效的方法是利用____________处理二倍体菜豆的____________，进而获得四倍体植株。

【答案】

正反交或亲本组成为紫色种皮菜豆(♀)×白色种皮菜豆(♂)和白色种皮菜豆(♀)×紫色种皮菜豆(♂)的两组 可用纯种紫色种皮菜豆与白色种皮菜豆杂交，F1表现出来的亲本性状即为显性性状 基因自由组合 粉花 红色∶粉色∶白色=3∶9∶4 AAbb或Aabb 秋水仙素 萌发的种子或幼苗

【解析】

菜豆为自花传粉植物，没有性染色体。由于细胞核遗传和细胞质遗传杂交后代的表现型有所区别：如果是细胞核遗传，选用纯合亲本进行正交和反交后代表现型相同；如果是细胞质遗传，正交和反交后代表现型总是与母本相同。故常用正反交的实验方法判断基因是位于细胞核还是细胞质。

（1）当基因位于细胞核中染色体上时，选用纯合亲本进行正反交所得子代表现型均为显性性状，即正反交结果相同。若基因位于细胞质中，由于子代个体的细胞质来自母本的卵细胞，故正反交的子代均表现和母本表现型一致，所以若要证明控制种皮颜色是核基因遗传，还是质基因遗传，需要进行正反交实验，再比较子代种皮的颜色。若已证明种皮颜色遗传是核遗传，则要证明上述基因的显性与隐性的关系，可用纯种紫色种皮菜豆与白色种皮菜豆杂交，F1表现出来的亲本性状即为显性性状。

（2）由于A、a位于第三对同源染色体上，而B、b位于第五对同源染色体上，即A、a和B、b两对基因位于两对非同源染色体上，故他们遵循孟德尔的自由组合定律。由于A基因与a基因之间不存在抑制关系，且A基因能控制酶A的形成，催化白色素形成粉红色色素，而a基因可抑制B基因的表达，若选择基因型为AABB的个体与基因型为aabb的个体杂交，F1的基因型为AaBb，其表现型为粉花，若F1再进行自交，则F2植株的花色及比例为：红色（3AAB-）、粉色（6AaB-、3A-bb）、白色（3aaB-、1aabb），即红色∶粉色∶白色=3∶9∶4。假如A基因能抑制a基因的表达，则开粉花植株的基因型为AAbb或Aabb。

（3）秋水仙素通过抑制纺锤体的形成，使有丝分裂后期着丝点分裂后所形成的姐妹染色体不能分向两极，从而得到染色体加倍的细胞，故要想得到该变种菜豆的四倍体植株，目前最常用且是最有效的方法是利用秋水仙素处理二倍体菜豆的萌发的种子或幼苗，进而获得四倍体植株。