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16.某二倍体植物的花色受独立遗传且完全显性的三对基因(用Dd、Ii、Rr表示)控制.研究发现,体细胞中r基因数多于R时,R基因的表达减弱而形成粉红花突变体.基因控制花色色素合成的途径、粉红花突变体体细胞中基因与染色体的组成(其它基因数量与染色体均正常)如图所示.

(1)正常情况下,甲图中红花植株的基因型有4种.某正常红花植株自交后代出现了两种表现型,子代中表现型的比例为3:1或9:7(1:3或7:9).
(2)突变体①、②、③的花色相同,这说明花色素的合成量与体细胞内基因(R与r)的数量有关.对R与r基因的mRNA进行研究,发现其末端序列存在差异,如图所示.二者编码的氨基酸在数量上相差4个(起始密码子位置相同,UAA、UAG与UGA为终止密码子),其直接原因是在r的mRNA中提前出现终止密码子.
(3)基因型为iiDdRr的花芽中,出现基因型为iiDdr的一部分细胞,其发育形成的花呈白色,该变异是细胞分裂过程中出现染色体数目变异或缺失的结果.基因型为iiDdr的突变体自交所形成的部分受精卵不能发育,其根本原因是缺少发育成完整个体的部分基因.
(4)今有已知基因组成的纯种正常植株若干,请利用上述材料设计一个最简便的杂交实验,以确定iiDdRrr植株属于图乙中的哪一种突变体(假设实验过程中不存在突变与染色体互换,各型配子活力相同).
实验步骤:让该突变体与基因型为iiDDRR的植株杂交,观察并统计子代的表现型与比例.结果预测:I若子代中红:粉红为3:1,则其为突变体①;II若子代中红:粉红为5:1,则其为突变体②;Ⅲ若子代中红:粉红为1:1,则其为突变体③.

分析 根据二倍体植物的花色受独立遗传且完全显性的三对基因控制,说明其遵循基因的自由组合定律.由于I抑制D的表达,所以形成红色物质的基因组成为iiD-R-.突变体①和突变体③是染色体结构发生变异,突变体②是染色体数目发生变异.突变体①减数分裂可产生R、rr、Rr、r四种配子,比例为1:1:1:1;突变体②减数分裂可产生R、Rr、rr、r四种配子,比例为1:2:1:2;突变体③减数分裂可产生R、rr两种配子,比例为1:1.

解答 解:(1)正常情况下,图1中红花植株的基因型有iiDDRR、iiDdRR、iiDDRr和iiDdRd共4种.某正常红花植株自交后代出现了两种表现型,如果是iiDdRR或iiDDRr,则子代中表现型的比例为3:1;如果是iiDdRd,则子代中表现型的比例为9:7.
(2)根据题意和图2分析可知:由于突变体①、②、③中都含有3个R或r基因,表现的花色相同,这说明花色素的合成量与体细胞内基因R与r的数量有关.对R与r基因的mRNA进行研究,发现其末端序列存在差异,图3中的第6个碱基在R的mRNA上为C,而在r的mRNA上为G;又UAG为终止密码子.说明在r的mRNA中提前出现终止密码子,导致二者编码的氨基酸在数量上相差4个.
(3)由于基因型为iiDdr的细胞中缺少R,不能形成红色物质,所以其发育形成的花呈白色.该变异是细胞分裂过程中出现染色体数目变异或缺失的结果.基因型为iiDdr的突变体自交所形成的部分受精卵不能发育,其根本原因是缺少发育成完整个体的部分基因.
(4)由于iiDdRrr植株中多了一个r基因,又体细胞中r基因数多于R时,R基因的表达减弱而形成粉红花突变体.因此用iiDdRrr植株与基因型为iiDDRR的植株杂交,观察并统计子代的表现型与比例.如果子代中红:粉红为3:1,则其为突变体①;如果子代中红:粉红为5:1,则其为突变体②;如果子代中红:粉红为1:1,则其为突变体③.
故答案为:(1)4     3:1或9:7(1:3或7:9)
(2)基因(R与r)的数量     4       在r的mRNA中提前出现终止密码子
(3)白     染色体数目变异或缺失       缺少发育成完整个体的部分基因
(4)答案一:iiDDRR    I红:粉红为3:1    II红:粉红为5:1    III红:粉红为1:1
答案二:iiDDrr    I红:粉红:白为1:1:2    II红:粉红:白为1:2:3   III红:粉红:白为1:0:1

点评 本题考查基因自由组合定律和基因与性状关系的相关知识,意在考查学生的识图能力和判断能力,运用所学知识综合分析问题的能力.

练习册系列答案
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