2013 中国科学院 遗传学试题答案

一、名词解释（48分）

1、自交不亲和性（self-incompatibility）：指两性花植物、雄雌性器官正常，在

不同基因型的株间授粉能正常结籽，但是花期自交不能结籽或结籽率极低的特性。

【另：自交不亲和系：具有自交不亲和的植株，经过多代自交选择之后，其自交不亲和性能稳定遗传，同一株系的后代株间相互授粉亦不亲和的系统。

意义：用于杂种种子生产，节省人工去雄的劳力，降低制种成本，保证较高的杂种率。】

2、不完全显性：（incomplete dominance）有些性状，其杂种F1的性状表现是

双亲性状的中间型，这称为不完全显性。

【另：在不完全显性时，其表现型和基因型是一致的。完全显性（complete dominance）：有一对相对性状差别的两个纯合亲本杂交，其F1表现出与显性亲本完全一样的显性性状，这种显性表现称为完全显性。共显性（codominance）：双亲的性状同时在F1个体上表现出来，这种显性表现称为共显性，或叫并显性。镶嵌显性（mosaic dominance）：双亲的性状在后代的同一个体不同部位表现出来，形成镶嵌图式，这种显性现象称为镶嵌显性。】

3、生殖隔离（reproductive isolation）：生殖隔离指由于各方面的原因，使亲缘

关系接近的类群之间在自然条件下不交配，或者即使能交配也不能产生后代或不能产生可育性后代的隔离机制。

【若隔离发生在受精以前，就称为受精前的生殖隔离，其中包括地理隔离、生态隔离、季节隔离、生理隔离、形态隔离和行为隔离等；若隔离发生在受精以后，就称为受精后的生殖隔离，其中包括杂种不活、杂种不育和杂种败育等。】

4、连锁群：（linkage group）：同一条染色体上的所有基因总是联系在一起而遗

传，这些基因统称为一个连锁群。

【连锁群是指同一染色体上的所有基因，凡是充分研究过的生物因此连锁群的数目等于染色体中单倍体的数目。】

5、隐性性状（recessive character/trait）当两个具有相对性状的纯合亲本杂交

时，把在F1中未表现出来的亲本性状叫隐性性状。

【在F1中表现出来的亲本性状叫显性性状。那什么是性状（character/trait）：遗传学中把生物体所表现的形态结构、生理特征和行为方式等统称为性状。

单位性状（unit character/trait）：把植株所表现的性状总体区分为各个单位作为研究对象，这样区分开来的每一个具体性状称为单位性状。相对性状（relative character/trait）：同种生物在单位性状上常有着各种不同的表现，遗传学中把同一单位性状的相对差异，称为相对性状。性状分离（segregation of character/trait）：是指让具有一对相对性状的亲本杂交，F2植株在性状表现上是不同的，一部分植株表现一个亲本性状，其余的表现另一亲本性状，

即显性性状和隐性性状都同时表达出来的现象。】

6、翻译（Translation）：翻译是指蛋白质生物合成中的一步（转录和翻译），翻译

是利用遗传密码子，将成熟的信使RNA分子根据其碱基的排列顺序将其编码成对应的氨基酸序列的过程。

【转录（Transcription）：是遗传信息从DNA流向RNA的过程。即以双链DNA中一条确定的链为模板，以dNTP为原料，在RNA聚合酶的催化作用下合成RNA的过程。】

7、近交系数（inbreeding coefficient）：近交系数（F）是指个体的某个基因位

点上两个等位基因来源于共同祖先某个基因的概率。

【凡近亲交配的亲缘程度越近其近交系数越大，近交系数为0-1.亲缘关系较远的个体之间随机互相交配，称为异交（outbreeding）。亲缘关系相近的个体间杂交称为近亲交配，或称近交（inbreeding）】

8、细胞质遗传（cytoplasmic inheritance）：由细胞质内的基因即细胞质基因所

决定的的遗传现象和遗传规律叫做细胞质遗传。

【有时又称非染色体遗传（non-chromosomal inheritance）非孟德尔遗传（non-Mendelian inheritance）、染色体外遗传（extra-chromosomal inheritance）、核外遗传（extra-nuclear inheritance）、母体遗传（maternal inheritance）等。】

9、复等位基因（multiple allele）：是指在同源染色体的相同位点上，存在3个

或3个以上的等位基因，这种等位基因在遗传学上称为复等位基因。

【等位基因（allele）一般指位于一对同源染色体的相同位置上控制着相对性状的一对基因。】

10、伴性遗传（sex-linked inheritance）是指性染色体上的基因所控制的某些性

状总是伴随性别而遗传的现象，又称性连锁（sex linkage）

11、互补作用（complementary effect）：多个非等位基因同时存在时，才表现出

某一性状，这些基因称为互补基因，这种基因互作的类型称为互补作用。

【两对独立遗传基因分别处于纯合显性或杂合显性状态时共同决定一种性状的发育；当只有一对基因是显性，或两对基因都是隐性时，则表现为另一种性状，F2产生9:7的比例。】

12、遗传平衡遗传平衡（genetic equilibrium）：群体中基因频率（某一等位基因

在群体所有等位基因中所占的比例）和基因型频率（某一基因型个体在群体总个体数中所占的比例）从一代到另一代保持不变的现象。

【一群可以相互交配的个体称为群体。若一个群体符合下列条件：①群体无限大；②随机交配；③没有突变；④没有迁移；⑤没有任何形式的自然选择；

则群体中各基因型的比率从一代到另一代保持不变。这就是由英国数学家

G.H.哈迪和德国医生W.魏因贝格于1908年分别推导出来的遗传平衡定律，

也称哈迪-魏因贝格定律。】

二、简述孟德尔的分离定律和自由组合定律。（10分）

分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子（基因）成对存在，不相融和；在形成配子时，成对的遗传因子（基因）发生分离，分离后额遗传因子（基因）分别进入不同的配子中，随配子遗传给后人。

自由组合定律：又称独立分配规律，是在分离规律基础上，进一步揭示了多对基因间自由组合的关系，解释了不同基因的独立分配是自然界生物发生变异的重要来源之一。控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的，现代生物学解释为：当具有两对（或更多对）相对性状的亲本进行杂交，在子一代产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。

【自由组合定律只适用于不连锁基因。对于除此以外的完全连锁、部分连锁以及所谓假连锁基因，均遵循连锁互换定律。所谓连锁互换定律，就是原来为同一亲本所具有的两个性状或多个性状，在F2中常常有联系在一起遗传的倾向，这种现象称为连锁遗传。连锁遗传定律的发现，证实了染色体是控制性状遗传基因的载体。通过交换的测定进一步证明了基因在染色体上具有一定的距离的顺序，呈直线排列。这是由美国的生物学家与遗传学家摩尔根Thomas Hunt Morgan于1909？（1911）年发现。与孟德尔的分离定律和自由组合定律并成为遗传学三大定律。】

三、简述数量性状的多基因假说。（10分）

主要内容：数量性状受多基因控制，但是它们仍然遵循遗传的基本规律。（1）各基因的效应相等（2）各个等位基因的表现为不完全显性或无显性，或表现为增效和减效作用（3）各基因的作用是累加的，最终结果满足剂量效应（4）有些数量性状受到少数几对主基因的支配，同时受到一些微效基因的修饰（5）各个基因对外界环境敏感，其表现性容易受到环境影响。多基因系统仅仅是数量性状呈现连续变异的内在遗传基础，而影响数量性状表现的环境因素则是数量性状表现为连续变异的外部原因。正是在这种遗传和环境的内外因素综合作用下，使得数量性状表现为连续变异。

【1909年，瑞典植物育种学家尼尔逊-艾尔(Nilsson-Ehle)在对小麦种皮颜色进行遗传研究时总结出了下述假说，其主要论点是：数最性状是由大量的、效应微小而类似的、并且可加的基因控制，这些基因在世代相传中服从遗传学三大基本规律，这些基因间一般没有显隐性区别。而后约翰逊(Jonhansen)(1909)提出的纯系理论补充了这一假说，即数量性状同时受到基因型和环境的作用，而且数量性状的表现对环境影响相当敏感。这一假说的实质是数量性状由大量微效基因控制，因此也称之为多基因假说(polygene hypothesis)。1943年，马瑟(Mather)将这些微效基因统称为多基因系统，其中每个基因称为多基因(polygene)。】

四、为什么基因突变大多数是有害的？（10分）

大多数基因的突变，对生物的生长和发育往往是有害的。因为现存的生物都是经历长期自然选择进化而来的，它们的遗传物质及其控制下的代谢过程，都已经达到相对平衡和协调状态。如果某一基因发生突变，原有的协调关系不可避免地要遭到破坏或削弱，生物赖于正常生活的代谢关系就会被打乱，从而引起程度不同

的有害后果。一般表现为生育反常，极端的会导致死亡。只有极个别的突变，改变了基因的功能，这种改变恰好有利于生物体适应环境，这是生物进化的分子基础。

五、非等位基因间的相互作用有哪些？（10分）

1.互补效应(complementary effect)

两对独立遗传基因分别处于纯合显性或杂合显性状态时共同决定一种性状的发育；当只有一对基因是显性，或两对基因都是隐性时，则表现为另一种性状，F2产生9:7的比例。

2.累加效应(additive effect)

两种显性基因同时存在时产生一种性状，单独存在时能分别表示相似的性状，两种基因均为隐性时又表现为另一种性状，F2产生9:6:1的比例。

3.重叠效应(duplicate effect)

两对或多对独立基因对表现型能产生相同的影响，F2产生15:1的比例。重叠作用也称重复作用，只要有一个显性重叠基因存在，该性状就能表现。

4.显性上位作用(epistatic dominance)

上位性：两对独立遗传基因共同对一对性状发生作用，其中一对基因对另一对基因的表现有遮盖作用；

【下位性：与上述情形相反，即后者被前者所遮盖。显性上位：起遮盖作用的基因是显性基因，F2的分离比例为12:3:1。】

5.隐性上位作用(epistatic recessiveness)

在两对互作的基因中，其中一对隐性基因对另一对基因起上位性作用，F2的分离比例为9:3:4。

【此上位作用与显性作用不同，上位性作用发生于两对不同等位基因之间，而显性作用则发生于同一对等位基因的两个成员之间。】

6.抑制作用(inhibiting effect)

显性抑制作用：在两对独立基因中，其中一对显性基因，本身并不控制性状的表现。但对另一对基因的表现有抑制作用，称这对基因为显性抑制基因．F2的分离比例为13:3。

六、为什么多倍体可以阻止基因突变的显现？同源多倍体和异源多倍体在这方面有什么不同？（12分）

何谓多倍体？是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体．多倍体在生物界广泛存在，常见于高等植物中。而突变包含显性突变和隐性突变两大类，无论是哪一种突变，如果是多倍体，其他染色体上带有的等位基因也同样会转化为性状，因此在这个过程中，多倍体使突变的表现机会减少。隐性突变就更加不容易表现出来。但从理论上讲，如果该个体是个隐性纯合子，那么显性突变将不会被阻止。

同源多倍体（autopolyploids）指增加的染色体组来自同一物种，一般是由二倍体地染色体直接加倍产生的。同一物种经过染色体加倍形成的多倍体，称为同源

多倍体。异源多倍体指不同物种杂交产生的杂种后代经过染色体加倍形成的多倍体。多倍体有剂量效应和补偿效应，以同源多倍体为甚，因此同源多倍体在这方面，表现优势更加明显。而异源多倍体以一组同源染色体组为单位控制性状，异源多倍体类似二倍体。由于染色体组之间并不是完全相同，因此每个基因座位上遗传完全相同的等位基因并没有增加，因此不及同源多倍体的作用。

七．什么叫物种？论述有哪几种不同的形成方式？（15分）

物种是具有一定形态和生理特征、彼此可以自由交配并产生正常后代以及一定自然分布区的生物类群，是生物分类的基本单元，也是生物繁殖和进化的基本单元。物种的形成主要包括两种方式：一种是渐变式的，往往先形成亚种，旧的物种需在一个很长时间内逐渐累积变异而演变成为新的物种，这是物种形成的主要形式。其中又可分为两种分式：即继承式和分化式。继承式是指一个物种可以通过逐渐累积变异的方式，经过悠久的地质年代，有一系列的中间类型过渡到新的种。分化式是指一个物种的两个或是两个以上的群体，由于地理隔离或是生态隔离，而逐渐分化成两个或两个以上的新种。

另一种是爆发式，这种方式是在短期内以飞跃形式从一种物种变成另一种物种，不一定需要悠久的演变历史，一般也不经过亚种阶段，主要通过染色体的变异或突变以及远缘杂交和染色体加倍，在自然界的作用下逐渐形成新种，这是高等植物，特别是种子植物的形成中一种比较普遍的形式。

【物种的形成：达尔文在1859 年发表的《物种起源》中，提出自然选择和人工选择的进化学说。认为物种是在遗传、变异和自然选择以及隔离等因素的作用下，由简单到复杂、低级到高级逐渐进化的，从旧物种中产生新的物种。其中微观进化是指发生在一个种内的进化，宏观进化是指在物种以上水平的进化。因此，生物进化是群体在遗传结构上的变化。】

八．纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植，收获时发现甜粒玉米果穗上结有非甜玉米的子实，而非甜玉米果穗上找不到甜粒的子实，如何解释这一现象？怎么样验证解释？（15分）

这说明甜与非甜性状这对相对性状中，非甜是显性性状，甜是隐性性状．纯种非甜玉米既使与纯种甜玉米杂交后代也是Dd，仍然是非甜玉米，所以甜玉米果穗有非甜玉米籽粒，而非甜玉米果穗上无甜玉米籽粒。

验证方法：用纯种甜玉米和纯种非甜玉米进行杂交，看后代中是否全部为非甜玉米，如果是，则证明非甜是显性性状，甜是隐性性状。

九、论述染色体变异的类型以及在生物进化中的意义。（20分）

染色体的变异可分为结构变异和数量变异，结构变异有4种类型：

（1）缺失：一个正常染色体断裂后丢失了一个片段。染色体缺失的片段发生在染色体臂中间的叫中间缺失，发生在顶端的叫顶端缺失。一对同源染色体中，一条正常，另一条发生了缺失，称缺失杂合体。如果缺失的是显性基因，未缺失的正常染色体中是隐性基因，个体中的隐性基因由于没有显性基因的掩盖而得到表达，称为假显性。

（2）重复：染色体在断裂和错接中多出跟本身相同的1个片段。重复片段按原来顺序或相反顺序相接的，分别叫顺接重复和反接重复。

（3）倒位：染色体断裂后倒转180°的重新错接。倒位可能发生在臂内或臂间，分别叫臂内倒位和臂间倒位。

（4）易位：染色体断裂后在非同源染色体间的连接。如果只是一条染色体片段接到一非同源染色体上，叫单向易位；如果是两条非同源染色体相互交换了片段，叫相互易位。易位可使原来不连锁的基因发生连锁，而使原来连锁的基因表现为独立遗传。

数量变异分为两种：

整倍性变异：指以一定染色体数为一套的染色体组呈整倍增减的变异。

非整倍性变异：生物体的2n染色体数增或减一个以至几个染色体或染色体臂的现象。出现这种现象的生物体称非整倍体。

意义：

减数分裂是遗传的必经之路，依托染色体相互识别的物质机制以鉴别对方是同种还是异类。因此,只要染色体变异到能逃过这处识别,原是同种的染色体也被当成异种了。性状是基因控制的,荷载了许多突变基因的染色体照样能与它的同源染色体配对, 因此可能会产生新性状的积累。虽然大部分的染色体变异对生物体是有害的，但染色体变异也是变异的一种，能为进化提供原材料，促使新物种的出现，增加生物的多样性。