Question

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________种基因型；若F₁代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为3/8，则其杂交亲本的基因型组合为____________________，该F₁代中紫红秆、分裂叶植株所占比例为________。

(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________________。四倍体青蒿与野生型青蒿杂交后代体细胞的染色体数为____________。

(3)从青蒿中分离了cyp基因(如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)＝2/3，则其互补链中(G＋T)/(A＋C)＝________________。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____________(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为缬氨酸，则该基因突变发生的区段是__________(填字母)。

Answer 1

【答案】

(1)9　AaBb×aaBb、AaBb×Aabb　1/8

(2)低温抑制纺锤体形成　27

(3)①3/2   ②K和M   ③L

【解析】 本题综合考查基因的自由组合定律、染色体变异、基因结构及育种的有关知识。(1)题干中明确指出野生型青蒿的秆色和叶型这两对性状独立遗传，因此遵循自由组合定律。控制秆色和叶型的基因型各有3种，分别是AA、Aa和aa，及BB、Bb和bb，因此野生型青蒿最多可以有基因型3×3＝9种。若F₁中白青秆、稀裂叶植株占3/8，即A_B_的个体有3/8,3/8看作是3/4和1/2相乘的结果，显性个体在后代中占3/4，显然是杂合子自交的结果，而显性个体占1/2，则是测交的结果，因此其杂交亲本的组合可能是AaBb×aaBb，也可能是AaBb×Aabb。无论亲本组合是上述哪一种，F₁中紫红秆、分裂叶植株(aabb)所占比例都为1/2×1/4＝1/8。(2)低温能够抑制纺锤体的形成，使细胞内的染色体经过复制但不发生分离，从而使染色体数目加倍。四倍体青蒿细胞内的染色体是36条，因此它与野生型的二倍体青蒿杂交，它们杂交后代细胞内染色体数为36/2＋18/2＝27条。(3)依据碱基互补配对原则，两条链上的(G＋T)/(A＋C)互为倒数，因此若一条链上该值为2/3，则其互补链上该比值为3/2。原核生物的基因的编码区是连续的，真核生物的基因编码区是不连续的，含有不编码蛋白质的内含子(如图中的K和M)，若要使真核细胞的基因能在大肠杆菌中表达，应将内含子去掉。cyp基因的编码区中只有外显子能编码蛋白质，若CYP酶的第50位氨基酸发生替换，则mRNA上第50个密码子被替换，也就是第148 149 150三个碱基中发生改变，由此推知该基因外显子的第148 149 150对脱氧核苷酸中发生替换，又由于J区段是81个碱基对，L区段是78个碱基对，因此该基因突变发生在L区段内。