Question

3．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1，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2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）由起始密码子（mRNA上）为AUG可知，基因M和基因R转录的模板分别为b链和a链．对M基因来说，箭头处C突变为A，对应的mRNA上的即是G变成U，所以密码子由GUC变成UUC；正常情况下，基因成对出现，若此植株的基因为RR，则DNA复制后，R基因最多可以有4个．
（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}{2}×\frac{1}{2}$=$\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}$，因此测交后代中宽叶高茎：窄叶矮茎=4：1．
（3）减数分裂第二次分裂应是姐妹染色单体的分离，而现在出现了Hh，说明最可能的原因是基因型为Hh的个体减数分裂过程联会时同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换，形成了基因型为Hh的次级性母细胞；配子为中应只能含一个基因H，且在4号只有一条染色体的情况下，说明错误是发生在减数第二次分裂时着丝点没有分开造成的．
（4）方案一：选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株（mr）与该宽叶红花突变体进行杂交．若为图甲所示的基因组成，即MMRr与moro杂交，后代为MmRr、MoRo、Mmrr、Moro，宽叶红花：宽叶白花=1：1；若为图乙所示的基因组成，即MMRo与moro杂交，后代为MmRr、MoRo、Mmro、Mooo（幼胚死亡），宽叶红花：宽叶白花=2：1；若为图丙所示的基因组成，即MoRo与moro，后代为MmRr、MoRo、moro、oooo（幼胚死亡），宽叶红花：窄叶白花=2：1．
方案二：选择缺失一条2号染色体的窄叶红花植株（mR）与该宽叶红花突变体进行杂交．若为图甲所示的基因组成，即MMRr与moRo杂交，后代为MmRR、MoRo、MmRr、Moro，宽叶红花：宽叶白花=3：1；若为图乙所示的基因组成，即MMRo与moro，后代为MmRr、MoRo、MmRo、Mooo（幼胚死亡），后代全部为宽叶红花；若为图丙所示的基因组成，即MoRo与moRo杂交，后代为MmRR、MoRo、moRo、oooo（幼胚死亡），宽叶红花：窄叶红花=2：1．
故答案为：
（1）GUC    UUC  4   a
（2）$\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．