Question

20．水稻叶片宽窄受细胞数目和细胞宽度的影响，为探究水稻窄叶突变体的遗传机理，科研人员进行了实验．
（1）科研人员利用化学诱变剂处理野生型宽叶水稻，可诱发野生型水稻的DNA分子中发生碱基对的增添、缺失、替换，导致基因突变，获得水稻窄叶突变体．
（2）测定窄叶突变体和野生型宽叶水稻的叶片细胞数目和单个细胞宽度，结果如右图所示．该结果说明窄叶是由于细胞数目减少而不是单个细胞宽度变窄所致．
（3）将窄叶突变体与野生型水稻杂交，F₁均为野生型，F₁自交，测定F₂水稻的叶片宽窄，统计得到野生型122株，窄叶突变体39株．据此推测窄叶性状是由一对隐性基因控制．
（4）研究发现，窄叶突变基因位于2号染色体上．科研人员推测2号染色体上已知的三个突变基因可能与窄叶性状出现有关．这三个突变基因中碱基发生的变化如表所示．

突变基因	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
碱基变化	C→CG	C→T	CTT→C
蛋白质	与野生型分子结构无差异	与野生型有一个氨基酸不同	长度比野生型明显变短

由上表推测，基因Ⅰ的突变没有发生在编码序列，该基因突变不会（填“会”或“不会”）导致窄叶性状．基因Ⅲ突变使蛋白质长度明显变短，这是由于基因Ⅲ的突变导致翻译提前终止．
（5）随机选择若干株F₂窄叶突变体进行测序，发现基因Ⅱ的36次测序结果中该位点的碱基35次为T，基因Ⅲ的21次测序结果中该位点均为碱基TT缺失．综合上述实验结果判断，窄叶突变体是由于基因Ⅱ、Ⅲ同时发生了突变．
（6）F₂群体野生型122株，窄叶突变体39株，仍符合3：1的性状分离比，其原因可能是基因Ⅱ、Ⅲ中的一个突变对性状无影响．

Answer 1

分析 1、基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变；碱基对的增添、缺失或替换如果发生在基因的非编码区，则控制合成的蛋白质的氨基酸序列不会发生改变，如果发生在编码区，则可能因此基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列改变，碱基对替换往往只有一个密码子发生改变，翻译形成的蛋白质中的一个氨基酸发生变化，碱基对增添或缺失往往会引起从突变点之后的多个密码子发生变化，基因控制合成的蛋白质的多个氨基酸发生改变．
2、分析题图可知，与突变体相比，野生型细胞个数明显多于突变型，而野生型和突变体的每个细胞的宽度相同，因此突变体窄叶是由于细胞数目减少，而不是每个细胞的宽度变窄．

解答 解：（1）由基因突变的概念可知，导致基因突变的原因是碱基对的增添、缺失或替换．
（2）由柱形图分析可知，窄叶性状出现是由于基因突变导致细胞数目减少造成的，每个细胞的宽度没有变窄．
（3）窄叶突变体与野生型水稻杂交，F₁均为野生型，F₁自交，野生型与突变型之比接近3：1，说明突变型窄叶是隐性性状，由一对隐性基因控制．
（4）由表格信息可知，基因Ⅰ的突变是碱基对增添造成的，突变基因控制合成的蛋白质分子没有改变，最可能的原因是突变发生在非编码区；由于蛋白质没有发生变化，该基因突变不会导致窄叶性状；基因Ⅲ突变使蛋白质长度明显变短，说明基因突变使基因转录形成的mRNA上的终止密码子提前，翻译提前终止．
（5）选择若干株F₂窄叶突变体进行测序，发现基因Ⅱ的36次测序结果中该位点的碱基35次为T，说明存在突变基因Ⅱ，基因Ⅲ的21次测序结果中该位点均为碱基TT缺失，说明该突变体同时存在突变基因Ⅲ．
（6）F₂群体野生型122株，窄叶突变体39株，仍符合3：1的性状分离比，说明虽然同时存在突变基因Ⅱ、Ⅲ，但是其中一个突变对性状无影响．
故答案为：
（1）增添、缺失、替换
（2）细胞数目减少而不是单个细胞宽度变窄
（3）（单株）叶片宽窄    一对隐性基因
（4）编码   不会  翻译提前终止
（5）Ⅱ、Ⅲ同时
（6）基因Ⅱ、Ⅲ中的一个突变对性状无影响

点评 本题的知识点是基因突变的概念和实质，基因突变对生物性状影响的机理，基因分离定律的实质，旨在考查学生分析题干获取信息的能力，理解所学知识的要点，把握知识的内在联系，并结合题干信息综合解答问题的能力．