Question

2．某二倍体作物宽叶（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）为获得宽叶抗倒伏（矮茎）的植株，育种学家用基因型MMHH植株为母本和mmhh的植株为父本杂交获得F₁，F₁自交获得F₂，F₂宽叶抗倒伏的植株中能稳定遗传的比例为$\frac{1}{3}$．
要在较短时间内获得能稳定遗传的宽叶抗倒伏（矮茎）的植株最好采用的育种方法为单倍体育种．
（2）在F₁中发现有一株三体变异植株，其基因组成为MmmHh，此变异形成的最可能原因是父本在减数分裂时2号染色体不正常分离．
（3）基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如图所示，起始密码子均为AUG．若基因M的b链中箭头所指碱基C突变为A，其对应的密码子由GUC变为UUC．育种学家发现一白化植株，检测发现，在正常植株体细胞中的一种由146个氨基酸组成的多肽链在白化植株体内仅含45个氨基酸．由此可推测此突变是正常mRNA第46位密码子变为终止密码子所致．
（4）科学家研究发现，R基因编码的R蛋白具抗病功能．为获得抗病水稻，科学家尝试将R基因转入水稻体内，使水稻细胞表达R蛋白．分子杂交技术可用于基因检测，其基本过程是用标记的DNA单链探针与待测基因进行杂交．若要检测R基因是否转录，则基因探针序列为ATCTAGGTA；为制备大量探针，可利用PCR技术．

Answer 1

分析 1、由题意知，基因M、m与基因R、r在2号染色体上，两对等位基因在遗传时遵循连锁交换定律，基因H、h在4号染色体上，因此M、m与H、h遵循自由组合定律，R、r与H、h遵循自由组合定律；每一对等位基因位于一对同源染色体上，遵循基因的分离定律．
2、基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译过程，转录过程中以DNA的一条链为模板按照A与U配对、T与A配对、G与C配对的碱基互补配对原则合成mRNA，翻译过程是以mRNA为模板合成具有一定的氨基酸序列的蛋白质的过程，基因突变使基因中的碱基序列改变，转录形成的mRNA的密码子发生改变，进而影响翻译形成的蛋白质的氨基酸序列改变而影响生物性状．

解答 解：（1）宽叶抗倒伏的基因型是M_hh，MMhh×mmhh→MmHh，由于两对等位基因遵循自由组合定律，因此子一代自交得到子二代的基因型及比例是M_H_：M_hh：mmH_：mmhh=9：3：3：1，其中宽叶抗倒伏的基因型是M_hh，包含MMhh、Mmhh两种基因型，其中纯合子是MMhh，占$\frac{1}{3}$；要在较短时间内获得能稳定遗传的宽叶抗倒伏（矮茎）的植株，常用子一代的花粉进行离体培养获得单倍体幼苗，用秋水仙素处理单倍体幼苗，选出宽叶抗倒伏的个体即为纯合子，该育种方法是单倍体育种．
（2）F₁中发现的三体的基因型是MmmHh，由于母本的基因型是MMHH，不含有m基因，因此mm基因来自父本，是父本父本在减数分裂时2号染色体不正常分离造成的．
（3）如果起始密码子为AUG，则转录过程中以b链为模板，起始密码子之后的密码子是GUC，b链中箭头所指碱基C突变为A，则起始密码子之后的密码子是UUC；正常植株体细胞中的一种由146个氨基酸组成的多肽链在白化植株体内仅含45个氨基酸，说明突变后，转录形成的mRNA的密码子前置，提前结束翻译过程，即第46个密码子变成终止密码子．
（4）利用分子杂交技术检测基因的基本过程是：用标记的DNA单链探针与待测基因进行杂交．R基因如果进行转录，形成的mRNA的碱基序列是UAGAUCCAU能与碱基序列为ATCTAGGTA的探针互补配对；制备大量DNA探针常用PCR技术．
故答案为：
（1）$\frac{1}{3}$    单倍体育种
（2）父本在减数分裂时2号染色体不正常分离
（3）GUC    UUC    46
（4）待测基因    ATCTAGGTA     PCR

点评 本题的知识点是基因分离定律和自由组合定律的实质，基因突变、基因重组和染色体变异及育种，基因的转录和翻译过程，旨在考查学生理解所学知识的要点，把握知识的内在联系，形成知识网络，并应用相关知识结合题干信息综合解答问题．