Question

10．青蒿素是治疗疟疾的重要药物．利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍体，体细胞染色体数为18），通过传统育种和现代生物技术可培育高青蒿素含量的植株．请回答以下相关问题：
（1）假设野生型青蒿白青秆（A）对紫红秆（a）为显性，稀裂叶（B）对分裂叶（b）为显性，两对性状独立遗传，则野生型青蒿最多有9种基因型；若F₁代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为$\frac{3}{8}$，则其杂交亲本的基因型组合为AaBb×aaBb、AaBb×Aabb，该F₁代中紫红秆、分裂叶植株所占比例为$\frac{1}{8}$．
（2）四倍体青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低温处理野生型青蒿正在有丝分裂的细胞会导致染色体不分离，从而获得四倍体细胞并发育成植株，推测低温处理导致细胞染色体不分离的原因是低温抑制纺锤体形成，四倍体青蒿与野生型青蒿杂交后代体细胞的染色体数为27．
（3）从青蒿中分离了cyp基因（下图为基因结构示意图），其编码的CYP酶参与青蒿素合成．①若该基因一条单链中（G+T）：（A+C）=$\frac{2}{3}$，则其互补链中（G+T）：（A+C）=$\frac{3}{2}$．②若该基因经改造能在大肠杆菌中表达CYP酶，则改造后的cyp基因编码区无K和M（填字母）．③若cyp基因的一个碱基对被替换，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸变成缬氨酸，则该基因突变发生的区段是L（填字母）．

Answer 1

分析 1、由题意知，野生型青蒿白青秆（A）对紫红秆（a）为显性，稀裂叶（B）对分裂叶（b）为显性，两对性状独立遗传，因此遵循基因的自由组合定律；由于自由组合定律同时遵循分离定律，因此可以将自由组合问题转化成若干个分离定律问题进行解答．
2、DNA是由两条链组成的，两条链上的碱基遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则，配对的碱基相等．
3、低温诱导多倍体形成的原理是低温抑制纺锤体的形成，抑制细胞正常的分裂而使细胞内的染色体加倍．

解答 解：（1）对于A（a）基因来说，该种群的基因型是AA、Aa、aa三种基因型，对于B（b）基因来说，该种群中的基因型是BB、Bb、bb三种基因型，由于两对等位基因自由组合，因此对于两对等位基因来说基因型共有3×3=9种；F₁代中白青秆稀裂叶植株所占比例为$\frac{3}{8}$，而$\frac{3}{8}=\frac{1}{2}×\frac{3}{4}$，因此可能是一对杂合子自交、一对是测交实验，亲本基因型可能是AaBb×aaBb或AaBb×Aabb．该F₁代中紫红秆、分裂叶植株aabb所占比例为$\frac{1}{2}×\frac{1}{4}=\frac{1}{8}$．
（2）低温抑制纺锤体形成而使染色体加倍，四倍体的配子含有两个染色体组，二倍体的配子含有1个染色体组，四倍体与二倍体杂交形成的三倍体含有3个染色体组，2n=18，说明一个染色体组是9条染色体，因此三倍体中的染色体数目是27条．
（3）①在DNA分子双链中，G与C配对，A与T配对，若该基因一条单链中（G+T）：（A+C）=$\frac{2}{3}$，则其互补链中该比例为其倒数，即（G+T）：（A+C）=$\frac{3}{2}$．
②由图分析可知，若该基因经改造能在大肠杆菌中表达CYP酶，则改造后的cyp基因编码区无K和M（内含子片段）． 
③若cyp基因的一个碱基对被替换，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸变成缬氨酸，DNA对应的碱基为148-150位，则该基因突变发生的区段是L（编码区的外显子）．
故答案为：
（1）9  AaBb×aaBb、AaBb×Aabb   $\frac{1}{8}$
（2）低温抑制纺锤体形成  27
（3）①$\frac{3}{2}$    ②K和M    ③L

点评 本题考查基因的自由组合定律的实质及应用、DNA分子结构的主要特点、低温诱导染色体加倍实验等相关知识点，意在考查学生对所学知识的理解与掌握程度，培养学生识图作答、判断基因型和表现型的能力．