Question

20．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（2n=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）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，该后代不育的原因是在减数分裂时同源染色体联会紊乱．
（2）从青蒿中分离了cyp基因，其编码的cyp酶参与青蒿素合成．
①该事例说明基因通过控制酶的合成控制代谢，进而控制生物的性状．
②若该基因一条单链中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{2}{3}$，则其互补链中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{3}{2}$．
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，则该变异称为基因突变．

Answer 1

分析 低温诱导染色体数目加倍的原因为：低温抑制纺锤体的形成，导致有丝分裂后期染色体不能平均的拉向细胞两极，细胞不能分裂，最终导致细胞的染色体数目加倍．

解答 解：（1）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．若四倍体青蒿（细胞内的染色体是二倍体青蒿的2倍，有18×2=36条染色体）与野生型的二倍体青蒿杂交，前者产生的生殖细胞中有18条染色体，后者产生的生殖细胞中有9条染色体，两者受精发育而成的后代体细胞中有27条染色体．该后代不育的原因是在 减数分裂时同源染色体联会紊乱．
（2）①根据题意可知，“cyp基因编码的cyp酶参与青蒿素合成”，因此该事例说明基因通过控制 酶的合成控制代谢，进而控制生物的性状．
②如果一条链上的碱基用A1、T1、G1、C1表示，另一条链上的碱基用A2、T2、C2、G2表示，由DNA分子的碱基互补配对原则可知，A1=T2、T1=A2、C1=G2、G1=C2，因此两条单链上的比值互为倒数，
一条单链中$\frac{G+T}{C+A}$=$\frac{2}{3}$，则其互补链中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{3}{2}$．
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，则该变异称为基因突变．
故答案为：
（1）低温抑制纺锤体形成    27    减数分裂时同源染色体联会紊乱
（2）①酶的合成控制代谢     ②$\frac{3}{2}$    ③基因突变

点评 本题考查了染色体数目变异以及基因突变的有关知识，理解DNA分子的碱基互补配对原则，并进行相关碱基计算，理解并识记低温诱导多倍体的原理．