Question

18．中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的青蒿素挽救了数百万人的生命．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）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，则野生型青蒿关于杆的颜色和叶形最多有9种基因型；若F₁代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为$\frac{3}{8}$，则其杂交亲本的基因型组合为AaBb×aaBb或AaBb×Aabb，该F₁代中紫红秆、分裂叶植株所占比例为$\frac{1}{8}$．
（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第一次分裂时同源染色体联会紊乱．
（3）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 1、基因分定律的和自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体的分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代；同时位于非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而发生自由组合．
2、一定浓度的秋水仙素或低温诱导能抑制纺锤体形成，阻止细胞正常分裂，从而使染色体数目加倍．
3、DNA分子一般是由2条反向、平行的脱氧核苷酸链组成的规则的双螺旋结构，两条链上的碱基遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则；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，是基因突变，基因突变使转录形成的密码子发生改变，进而导致基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列改变．

解答 解：（1）由题意知，A（a）、B（b）独立遗传，因此遵循自由组合定律，野生型青蒿关于杆的颜色和叶形最多有3×3=9种；F₁代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为$\frac{3}{8}$，可以写出$\frac{1}{2}×\frac{3}{4}$，相当于1对杂合子自交，1对测交，因此亲本基因型是AaBb×aaBb或AaBb×Aabb，F₁代中紫红秆、分裂叶植株所占比例为aaBb=$\frac{1}{2}×\frac{1}{4}$=$\frac{1}{8}$．
（2）低温处理会抑制纺锤体形成，因此能用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；二倍体与四倍体杂交，获得三倍体中含有27条染色体；由于在减数第一次分裂时，三倍体同源染色体联会紊乱，因此三倍体高度不育．
（3）①cyp基因控制的酶参与合成青蒿素，说明基因通过控制酶的合成控制代谢进而间接控制生物的性状．
②基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA两条链上的碱基遵循A与T配对、G与C配对的配对原则，两条单链上的$\frac{G+T}{A+C}$比值互为倒数，因此如果  一条单链中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{2}{3}$，则其互补链中该比例是$\frac{3}{2}$．
③cyp基因的一个碱基对被替换属于基因突变．
故答案为：
（1）9      AaBb×aaBb      AaBb×Aabb       $\frac{1}{8}$
（2）低温抑制纺锤体形成  27   减数第一次分裂
（3）①酶的合成控制代谢     
 ②$\frac{3}{2}$
③基因突变

点评 本题的知识点是基因自由组合定律的实质，多倍体育种的方法，基因与性状的关系，DNA分子的结构特点，旨在考查学生理解所学知识的要点，把握知识的内在联系，并对相关知识进行准确识记．