Question

3．某二倍體植物寬葉（M）對窄葉（m）為顯性，高莖（H）對矮莖（h）為顯性，紅花（R）對白花（r）為顯性．基因M、m與基因R、r在2號染色體上，基因H、h在4號染色體上．

（1）基因M、R編碼各自蛋白質(zhì)前3個氨基酸的DNA序列如圖1，起始密碼子均為AUG．若基因M的b鏈中箭頭所指堿基C突變?yōu)锳，其對應(yīng)的密碼子由GUC變?yōu)閁UC．正常情況下，基因R在細(xì)胞中最多有4個，其轉(zhuǎn)錄時的模板位于a（填“a”或“b”）鏈中．
（2）用基因型為MMHH和mmhh的植株為親本雜交獲得F₁，F(xiàn)₁自交獲得F₂，F(xiàn)₂中自交性狀不分離植株所占的比例為$\frac{1}{4}$，用隱性親本與F₂中寬葉高莖植株測交，后代中寬葉高莖與窄葉矮莖植株的比例為4：1．
（3）基因型為Hh的植株減數(shù)分裂時，出現(xiàn)了一部分處于減數(shù)第二次分裂中期的Hh型細(xì)胞，最可能的原因是交叉互換．缺失一條4號染色體的高莖植株減數(shù)分裂時，偶然出現(xiàn)一個HH型配子，最可能的原因是減數(shù)第二次分裂時染色體未分離．
（4）現(xiàn)有一寬葉紅花突變體，推測其體細(xì)胞內(nèi)與該表現(xiàn)型相對應(yīng)的基因組成為圖2中甲、乙、丙中的一種，其他同源染色體數(shù)目及結(jié)構(gòu)正常．現(xiàn)只有各種缺失一條染色體的植株可供選擇，請設(shè)計一步雜交實驗，確定該突變體的基因組成是哪一種．（注：各型配子活力相同；控制某一性狀的基因都缺失時，幼胚死亡）
實驗步驟：①用該突變體與缺失一條2號染色體的窄葉白花植株雜交．
②觀察、統(tǒng)計后代表現(xiàn)性及比例
結(jié)果預(yù)測：Ⅰ若寬葉紅花與寬葉白花植株的比為 1：1，則為圖甲所示的基因組成；
Ⅱ若寬葉紅花與寬葉白花植株的比為=2：1，則為圖乙所示的基因組成；
Ⅲ若寬葉紅花與窄葉白花植株的比為2：1，則為圖丙所示的基因組成．

Answer 1

分析 根據(jù)題干信息已知基因的顯隱性關(guān)系，并且這兩對基因是非同源染色體的非等位基因，我們就可以結(jié)合自由組合定律以及減數(shù)分裂的過程解決（1）（2）（3）小題．第（4）小題的設(shè)計重點在于實驗結(jié)果的分析，據(jù)此作答．

解答 解：（1）由起始密碼子（mRNA上）為AUG則轉(zhuǎn)錄的DNA鏈可知TAC我們在基因M的b鏈和基因R的a鏈找到TAC，所以基因M和基因R轉(zhuǎn)錄的模板分別為b鏈和a鏈．對M基因來說，箭頭處G突變?yōu)锳，對應(yīng)的mRNA上的即是C 變成U，所以密碼子由GUC變成UUC；正常情況下，基因成對出現(xiàn)，若此植株的基因為RR，則DNA復(fù)制后，數(shù)量加倍，所以R基因最多可以有4個．
（2）F1為雙雜合子，這兩對基因又在非同源染色體上，所以符合孟德爾自由組合定律，F(xiàn)₂中自交后性狀不分離的指的是純合子，F(xiàn)₂中的四種表現(xiàn)各有一種純合子MMHH，MMhh，mmHH，mmhh，且比例各占F₂中的$\frac{1}{16}$，故四種純合子所占F₂的比例為$\frac{1}{16}$×4=$\frac{1}{4}$；F₂中寬葉高莖植株有四種基因型MMHH：MmHH：MMHh：MmHh=1：2：2：4，他們分別與mmhh測交，后代寬葉高莖：窄葉矮莖=4：1．
（3）減數(shù)分裂第二次分裂應(yīng)是姐妹染色單體的分離，而現(xiàn)在出現(xiàn)了Hh，說明最可能的原因是基因型為Hh的個體減數(shù)分裂過程聯(lián)會時同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換，形成了基因型為Hh的次級性母細(xì)胞；配子為中應(yīng)只能含一個基因H，且在4號只有一條染色體的情況下，說明錯誤是發(fā)生在減數(shù)第二次分裂時著絲點沒有分開造成的．
（4）方案1 選擇缺失一條2號染色體的窄葉白花植株（mr）與該寬葉紅花突變體進(jìn)行雜交．若為圖甲所示的基因組成，即MMRr與moro雜交，后代為MmRr、MoRo、Mmrr、Moro，寬葉紅花：寬葉白花=1：1；若為圖乙所示的基因組成，即MMRo與moro雜交，后代為MmRr、MoRo、Mmro、Mooo（幼胚死亡），寬葉紅花：寬葉白花=2：1；若為圖丙所示的基因組成，即MoRo與moro，后代為MmRr、MoRo、moro、oooo（幼胚死亡），寬葉紅花：窄葉白花=2：1．
方案2 選擇缺失一條2號染色體的窄葉紅花植株（mR）與該寬葉紅花突變體進(jìn)行雜交．若為圖甲所示的基因組成，即MMRr與moRo雜交，后代為MmRR、MoRo、MmRr、Moro，寬葉紅花：寬葉白花=3：1；若為圖乙所示的基因組成，即MMRo與moro，后代為MmRr、MoRo、MmRo、Mooo（幼胚死亡），后代全部為寬葉紅花；若為圖丙所示的基因組成，即MoRo與moRo雜交，后代為MmRR、MoRo、moRo、oooo（幼胚死亡），寬葉紅花：窄葉紅花=2：1
故答案為：
（1）GUC   UUC    4    a         
（2）$\frac{1}{4}$      4：1
（3）（減數(shù)第一次分裂時）交叉互換       減數(shù)第二次分裂時染色體未分離
（4）答案一
①用該突變體與缺失一條2號染色體的窄葉白花植株雜交
I．寬葉紅花與寬葉白花植株的比為 1：1
II．寬葉紅花與寬葉白花植株的比為=2：1
III．寬葉紅花與窄葉白花植株的比為2：1
答案二
①用該突變體與缺失一條2號染色體的寬葉白花植株雜交
I．寬葉紅花與寬葉白花植株的比為3：1
II．后代中全部為寬葉紅花
III．寬葉紅花與窄葉紅花植株的比為2：1

點評 本題主要考查自由組合定律、基因突變，染色體等變異、減數(shù)分裂及實驗判斷，意在考查考生分析、理解、解決問題及實驗設(shè)計的能力．