Question

9．在培養(yǎng)的二倍體水稻群體中發(fā)現(xiàn)一株黃葉色的植株甲．科研人員對此變異進行深入研究．
（1）植株甲自交，后代出現(xiàn)黃葉致死：黃葉：綠葉=1：2：1，表明植株甲為雜合子（雜合子/純合子），決定此種黃葉色基因記為Chy，則Chy在細胞中的位置為細胞核中．
（2）提取植株甲與野生型植株的DNA，對兩種植株的DNA進行擴增，依據(jù)的原理是DNA分子的復(fù)制．利用能與已知染色體DNA特定結(jié)合的多對引物擴增，然后逐一對比找出不同（相同/不同）的擴增產(chǎn)物，初步確定了此基因在11號染色體上．
（3）已11號染色體上還有一個突變基因Chl9，其指導(dǎo)合成的酶與正常酶存在競爭關(guān)系，影響葉綠素合成．植株中若有Chl9，則葉色偏黃．為確定Chy與Chl9的位置關(guān)系，用植株甲與Chl9純合子雜交（F₁中Chy位置若無野生型基因則幼苗期致死）．
假設(shè)一：若F₁中出現(xiàn)致死幼苗，則這兩種基因的位置關(guān)系為等位基因；
假設(shè)二：若F₁中無致死幼苗，則這兩種基因的位置關(guān)系為非等位基因．
雜交實驗結(jié)果證明假設(shè)一的位置關(guān)系成立，體現(xiàn)了基因突變具有不定向（特點）．
（4）Chy表達產(chǎn)物參與圖1所示的相關(guān)代謝反應(yīng)過程，其中A、B、C、D表示相關(guān)化學(xué)反應(yīng)．測量植株甲與野生型植株中相關(guān)物質(zhì)含量的相對值，結(jié)果如圖2．

由圖1、2可知，與野生型相比，植株甲中原卟啉積累，其原因可能是Chy的表達產(chǎn)物影響A（填圖1中字母）化學(xué)反應(yīng)．試分析植株甲中也有葉綠素合成的原因是甲為雜合子，含有野生基因，野生基因表達產(chǎn)物使A化學(xué)反應(yīng)仍能進行，從而合成葉綠素．
（5）將Chy轉(zhuǎn)入野生型植株，獲得轉(zhuǎn)入1個Chy的植株，Chy未破壞野生型植株的基因．此轉(zhuǎn)基因植株自交，后代葉色出現(xiàn)三種類型：黃葉、綠葉、葉色介于二者之間，其中黃葉植株所占比例為$\frac{1}{4}$，綠葉和葉色介于二者之間的植株比例分別為$\frac{1}{2}$．
（6）上述實驗表明，水稻葉色的遺傳受基因的種類和位置共同控制．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：植株甲自交，后代出現(xiàn)黃葉致死：黃葉：綠葉=1：2：1，符合基因分離定律的性狀分離比．
基因?qū)π誀畹目刂品绞剑?br />①基因通過控制酶的合成來影響細胞代謝，進而間接控制生物的性狀，如白化病、豌豆的粒形；
②基因通過控制蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)來直接控制性狀，如鐮刀形細胞貧血癥、囊性纖維病．

解答 解：（1）設(shè)Chy 基因用C黃表示．植株甲自交后代出現(xiàn)性狀分離且分離比為：黃葉致死（C黃C黃）：黃葉（C黃C野）：綠葉（C野C野）=1：2：1，符合基因的分離定律，可推知植株甲為雜合子（C黃C野），相關(guān)基因在細胞核中的染色體上．
（2）體外利用PCR技術(shù)擴增DNA利用的是體內(nèi)DNA分子復(fù)制的原理，需要多對引物，比較甲植株和野生植株的不同擴增產(chǎn)物，可確定突變基因的位置．
（3）甲與Chl9純合子雜交（Chl9 基因用C偏黃表示）：C黃C野×C偏黃C偏黃→F₁．
①若C黃、C偏黃、C野為11號染色體上的等位基因，即：$\frac{\underline{\;C黃\;}}{C野}$×$\frac{\underline{\;C偏黃\;}}{C偏黃}$$\stackrel{雜交}{→}$$\frac{\underline{\;\;\;C黃\;\;\;}}{C偏黃}$（幼苗致死）、$\frac{\underline{\;\;\;C野\;\;\;}}{C偏黃}$，其中$\frac{\underline{\;\;\;C黃\;\;\;}}{C偏黃}$不含野生基因，幼苗期致死．
②若C黃、C偏黃不是等位基因，即：$\frac{\underline{\;C黃C野\;}}{C野C野}$×$\frac{\underline{\;C野C偏黃\;}}{C野C偏黃}$$\stackrel{雜交}{→}$$\frac{\underline{\;\;\;C黃C野\;\;\;}}{C野C偏黃}$、$\frac{\underline{\;\;\;C野C野\;\;\;}}{C野C偏黃}$，則F₁都含野生基因，無致死幼苗．雜交實驗結(jié)果證明C黃、C偏黃、C野為等位基因，體現(xiàn)了基因突變的不定向性．
（4）圖2中顯示，甲植株原卟啉含量高于野生植株而鎂原卟啉含量低于野生植株，可推知Chy 基因表達產(chǎn)物影響的是A反應(yīng)過程．植株甲為雜合子，含有野生基因，野生基因表達產(chǎn)物使 A 化學(xué)反應(yīng)仍能進行，從而經(jīng)過系列反應(yīng)仍能合成葉綠素．
（5）將Chy基因轉(zhuǎn)入野生植株，獲得含1個Chy基因的雜合體，并且由題知Chy基因插入位置不在野生基因位置，所以該轉(zhuǎn)基因植株為兩種情況①$\frac{\underline{\;C野C黃\;}}{C野--}$或②$\frac{\underline{\;C野\;}}{C野}$$\frac{\underline{\;C黃\;}}{\;}$．
則其自交后代為：第①種情況：$\frac{\underline{\;C野C黃\;}}{C野--}$$\stackrel{自交}{→}$1$\frac{\underline{\;C野C黃\;}}{C野C黃}$：2$\frac{\underline{\;C野C黃\;}}{C野--}$：1$\frac{\underline{\;C野--\;}}{C野--}$，
第②種情況：$\frac{\underline{\;C野\;}}{C野}$$\frac{\underline{\;C黃\;}}{\;}$$\stackrel{自交}{→}$1$\frac{\underline{\;C野\;}}{C野}$$\frac{\underline{\;C黃\;}}{C黃}$：2$\frac{\underline{\;C野\;}}{C野}$$\frac{\underline{\;C黃\;}}{\;}$：1$\frac{\underline{\;C野\;}}{C野}$$\frac{\underline{\;-\;}}{-}$
則兩種情況黃色（含有兩個$\frac{C黃}{\;}$）占$\frac{1}{4}$，葉色介于黃綠間（含有一個$\frac{C黃}{\;}$）占$\frac{1}{2}$，綠葉（不含$\frac{C黃}{\;}$）占$\frac{1}{4}$．
（6）由題可知，控制葉色的基因有Chy、Chl9、野生基因，并且基因在不同位置對表現(xiàn)型的影響也不同，所以，水稻葉色的遺傳受基因種類和位置的共同影響．
故答案為：
（1）雜合子   細胞核中
（2）DNA分子的復(fù)制   引物    不同
（3）等位基因        非等位基因     不定向
（4）原卟啉     A     甲為雜合子，含有野生基因，野生基因表達產(chǎn)物使A化學(xué)反應(yīng)仍能進行，從而合成葉綠素
（5）$\frac{1}{4}$        $\frac{1}{2}$
（6）種類   位置

點評 本題考查基因的分離定律和基因與性狀的相關(guān)知識，意在考查學(xué)生的識圖分析能力和判斷能力，運用所學(xué)知識綜合分析問題的能力．