Question

6．某二倍体植物宽叶（M）对窄叶（m）为显性，高茎（H）对矮茎（h）为显性，红花（R）对白花（r）为显性．基因M、m与基因R、r在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上．

（1）若基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如图丁，起始密码子均为AUG．若基因M的b链中箭头所指的碱基C突变为A，其对应的密码子将由GUC变为UUC_．正常情况下，基因R在细胞中最多有4个，其转录时的模板位于a（填“a”或“b”）链中．
（2）用基因型为MMHH和mmhh的植株为亲本杂交得F₁，F₁自交得F₂，F₂自交性状不分离植株所占的比例为$\frac{1}{4}$；用隐性亲本与F₂中宽叶高茎植株测交，后代中宽叶高茎与窄叶矮茎植株的比例为4：1．
（3）基因型为Hh的植株减数分裂时，出现了一部分处于减数第二次分裂中期的Hh型细胞，最可能的原因是（减数第一次分裂时的）交叉互换．缺失一条4号染色体的高茎植株减数分裂时，偶然出现了一个HH型配子，最可能的原因是减数第二次分裂时染色体未分离．
（4）现有一宽叶红花突变体，推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，其他同源染色体数目及结构正常．现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择，请设计一步杂交实验，确定该突变体的基因组成是哪一种．（注：各型配子活力相同；控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡）
实验步骤：①用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交；②观察、统计后代表现型及比例．
结果预测：
Ⅰ．若宽叶红花与宽叶白花植株的比例为1：1，则为图甲所示的基因组成．
Ⅱ．若宽叶红花与宽叶白花植株的比例为=2：1，则为图乙所示的基因组成．
Ⅲ．若宽叶红花与窄叶白花植株的比例为2：1，则为图丙所示的基因组成．

Answer 1

分析 分析题文：基因M、m与基因R、r在2号染色体上，则这两对基因表现为连锁遗传；基因H、h在4号染色体上，因此基因M、m与基因H、h或基因R、r与基因H、h可自由组合．
分析题图：图示为基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列，根据起始密码子（AUG）可以判断出基因M转录的模板链为b链，而基因R中转录的模板链为a链．

解答 解：（1）由以上分析可知，基因M中b链为转录的模板链，若b链中箭头所指的碱基C突变为A，则基因由CAG→AAG，因此其转录形成的密码子由GUC→UUC．正常情况下，基因R有2个，经过复制后数量最多，即有4个；由以上分析可知，基因R转录时的模板位于a链中．
（2）基因M、m在2号染色体上，基因H、h在4号染色体上，因此基因M、m与基因H、h可自由组合．用基因型为MMHH和mmhh的植株为亲本杂交得F₁（MmHh），F₁自交得F₂，F₂中纯合子所占的比例为$\frac{1}{4}$，即F₂自交后代不发生性状分离植株所占的比例为$\frac{1}{4}$；F₂中宽叶高茎植株的基因型及比例为$\frac{1}{9}$MMHH、$\frac{2}{9}$MmHH、$\frac{2}{9}$MMHh、$\frac{4}{9}$MmHh，用隐性亲本（mmhh）与F₂中宽叶高茎植株测交，后代中宽叶高茎（M_H_）所占的比例为$\frac{1}{9}$+$\frac{2}{9}$×$\frac{1}{2}$+$\frac{2}{9}$×$\frac{1}{2}$+$\frac{4}{9}$×$\frac{1}{4}$=$\frac{4}{9}$，窄叶矮茎植株（mmhh）的比例为$\frac{4}{9}$×$\frac{1}{2}$×$\frac{1}{2}$=$\frac{1}{9}$，因此测交后代中宽叶高茎：窄叶矮茎=4：1．
（3）基因型为Hh的植株减数分裂时，出现了一部分处于减数第二次分裂中期的Hh型细胞，最可能的原因是（减数第一次分裂四分体时期发生了交叉互换．缺失一条4号染色体的高茎植株（H_）减数分裂时，偶然出现一个HH型配子，最可能的原因是减数第二次分裂后期，姐妹染色单体分开后未分离，移向同一极所致．
（4）方案一、选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株（mr）与该宽叶红花突变体进行杂交．若为图甲所示的基因组成，即MMRr与moro杂交，后代为MmRr、MoRo、Mmrr、Moro，宽叶红花：宽叶白花=1：1；若为图乙所示的基因组成，即MMRo与moro杂交，后代为MmRr、MoRo、Mmro、Mooo（幼胚死亡），宽叶红花：宽叶白花=2：1；若为图丙所示的基因组成，即MoRo与moro，后代为MmRr、MoRo、moro、oooo（幼胚死亡），宽叶红花：窄叶白花=2：1．
方案2二、选择缺失一条2号染色体的窄叶红花植株（mR）与该宽叶红花突变体进行杂交．若为图甲所示的基因组成，即MMRr与moRo杂交，后代为MmRR、MoRo、MmRr、Moro，宽叶红花：宽叶白花=3：1；若为图乙所示的基因组成，即MMRo与moro，后代为MmRr、MoRo、MmRo、Mooo（幼胚死亡），后代全部为宽叶红花；若为图丙所示的基因组成，即MoRo与moRo杂交，后代为MmRR、MoRo、moRo、oooo（幼胚死亡），宽叶红花：窄叶红花=2：1．
故答案为：
（1）GUC    UUC  4   a
（2）$\frac{1}{4}$   4：1
（3）（减数第一次分裂时的）交叉互换    减数第二次分裂时染色体未分离
（4）答案一
①用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交
I．宽叶红花与宽叶白花植株的比例为1：1
II．宽叶红花与宽叶白花植株的比例为=2：1
III．宽叶红花与窄叶白花植株的比例为2：1
答案二
①用该突变体与缺失一条2号染色体的宽叶白花植株杂交
I．宽叶红花与宽叶白花植株的比例为3：1
II．后代全部为宽叶红花植株
III．宽叶红花与窄叶红花植株的比例为2：1

点评 本题结合图解，考查遗传信息的转录和翻译、基因自由组合定律的实质及应用、减数分裂，要求考生识记遗传信息的转录和翻译过程，能根据起始密码子判断出模板链；掌握基因自由组合定律的实质，能运用逐对分析法计算相关概率；识记减数分裂不同时期的特点，有一定难度．