Question

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

（1）若基因M、R編碼各自蛋白質(zhì)前3個(gè)氨基酸的DNA序列如圖1，起始密碼子均為AUG．若基因M的b鏈中箭頭所指的堿基C突變?yōu)锳，其對(duì)應(yīng)的密碼子將由GUC變?yōu)閁UC．正常情況下，基因R在細(xì)胞中最多有4個(gè)，其轉(zhuǎn)錄時(shí)的模板位于a（填“a”或“b”）鏈中．
（2）用基因型為MMHH和mmhh的植株為親本雜交得F₁，F(xiàn)₁自交得F₂，F(xiàn)₂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(shí)，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，最可能的原因是減數(shù)第一次分裂時(shí)的交叉互換．缺失一條4號(hào)染色體的高莖植株減數(shù)分裂時(shí)，偶然出現(xiàn)了一個(gè)HH型配子，最可能的原因是減數(shù)第二次分裂時(shí)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(duì)應(yīng)的基因組成為圖2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(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一步雜交實(shí)驗(yàn)，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(shí)，幼胚死亡）
實(shí)驗(yàn)步驟：①用該突變體與缺失一條2號(hào)染色體的窄葉白花植株雜交；
②觀察、統(tǒng)計(jì)后代表現(xiàn)型及比例．
結(jié)果預(yù)測：Ⅰ．若寬葉紅花與寬葉白花植株的比例為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例為=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例為2：1，則為圖丙所示的基因組成．

Answer 1

分析 分析題文：基因M、m與基因R、r在2號(hào)染色體上，則這兩對(duì)基因表現(xiàn)為連鎖遺傳；基因H、h在4號(hào)染色體上，因此基因M、m與基因H、h或基因R、r與基因H、h可自由組合．
分析題圖：圖示為基因M、R編碼各自蛋白質(zhì)前3個(gè)氨基酸的DNA序列，根據(jù)起始密碼子（AUG）可以判斷出基因M轉(zhuǎn)錄的模板鏈為b鏈，而基因R中轉(zhuǎn)錄的模板鏈為a鏈．

解答 解：（1）由起始密碼子（mRNA上）為AUG可知，基因M和基因R轉(zhuǎn)錄的模板分別為b鏈和a鏈．對(duì)M基因來說，箭頭處C突變?yōu)锳，對(duì)應(yīng)的mRNA上的即是G變成U，所以密碼子由GUC變成UUC；正常情況下，基因成對(duì)出現(xiàn)，若此植株的基因?yàn)镽R，則DNA復(fù)制后，R基因最多可以有4個(gè)．
（2）基因M、m在2號(hào)染色體上，基因H、h在4號(hào)染色體上，因此基因M、m與基因H、h可自由組合．用基因型為MMHH和mmhh的植株為親本雜交得F₁（MmHh），F(xiàn)₁自交得F₂，F(xiàn)₂中純合子所占的比例為$\frac{1}{4}$，即F₂自交后代不發(fā)生性狀分離植株所占的比例為$\frac{1}{4}$；F₂中寬葉高莖植株的基因型及比例為$\frac{1}{9}$MMHH、$\frac{2}{9}$MmHH、$\frac{2}{9}$MMHh、$\frac{4}{9}$MmHh，用隱性親本（mmhh）與F₂中寬葉高莖植株測交，后代中寬葉高莖（M_H_）所占的比例為$\frac{1}{9}$$+\frac{2}{9}×\frac{1}{2}+\frac{2}{9}×\frac{1}{2}+\frac{4}{9}×\frac{1}{2}×\frac{1}{2}$=$\frac{4}{9}$，窄葉矮莖植株（mmhh）的比例為$\frac{4}{9}$×$\frac{1}{2}×\frac{1}{2}=\frac{1}{9}$，因此測交后代中寬葉高莖：窄葉矮莖=4：1．
（3）減數(shù)分裂第二次分裂應(yīng)是姐妹染色單體的分離，而現(xiàn)在出現(xiàn)了Hh，說明最可能的原因是基因型為Hh的個(gè)體減數(shù)分裂過程聯(lián)會(huì)時(shí)同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換，形成了基因型為Hh的次級(jí)性母細(xì)胞；配子為中應(yīng)只能含一個(gè)基因H，且在4號(hào)只有一條染色體的情況下，說明錯(cuò)誤是發(fā)生在減數(shù)第二次分裂時(shí)著絲點(diǎn)沒有分開造成的．
（4）方案一：選擇缺失一條2號(hào)染色體的窄葉白花植株（mr）與該寬葉紅花突變體進(jìn)行雜交．若為圖甲所示的基因組成，即MMRr與moro雜交，后代為MmRr、MoRo、Mmrr、Moro，寬葉紅花：寬葉白花=1：1；若為圖乙所示的基因組成，即MMRo與moro雜交，后代為MmRr、MoRo、Mmro、Mooo（幼胚死亡），寬葉紅花：寬葉白花=2：1；若為圖丙所示的基因組成，即MoRo與moro，后代為MmRr、MoRo、moro、oooo（幼胚死亡），寬葉紅花：窄葉白花=2：1．
方案二：選擇缺失一條2號(hào)染色體的窄葉紅花植株（mR）與該寬葉紅花突變體進(jìn)行雜交．若為圖甲所示的基因組成，即MMRr與moRo雜交，后代為MmRR、MoRo、MmRr、Moro，寬葉紅花：寬葉白花=3：1；若為圖乙所示的基因組成，即MMRo與moro，后代為MmRr、MoRo、MmRo、Mooo（幼胚死亡），后代全部為寬葉紅花；若為圖丙所示的基因組成，即MoRo與moRo雜交，后代為MmRR、MoRo、moRo、oooo（幼胚死亡），寬葉紅花：窄葉紅花=2：1．
故答案為：
（1）GUC    UUC  4   a
（2）$\frac{1}{4}$   4：1
（3）減數(shù)第一次分裂時(shí)的交叉互換       減數(shù)第二次分裂時(shí)染色體未分離
（4）
答案一：①用該突變體與缺失一條2號(hào)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例為1：1
II．寬葉紅花與寬葉白花植株的比例為=2：1
III．寬葉紅花與窄葉白花植株的比例為2：1
答案二：①用該突變體與缺失一條2號(hào)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例為3：1
II．后代全部為寬葉紅花植株
III．寬葉紅花與窄葉紅花植株的比例為2：1

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖解，考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用、減數(shù)分裂，要求考生識(shí)記遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，能根據(jù)起始密碼子判斷出模板鏈；掌握基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)，能運(yùn)用逐對(duì)分析法計(jì)算相關(guān)概率；識(shí)記減數(shù)分裂不同時(shí)期的特點(diǎn)，有一定難度．