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12.烟草是雌雄同株植物,却无法自交产生后代.这是由S基因控制的遗传机制所决定的,其规律如下图所示(注:精子通过花粉管输送到卵细胞所在处,完成受精).

(1)烟草的S基因分为S1、S2、S3等15种,它们互为等位基因,这是基因突变的结果.
(2)如图可见,如果花粉所含S基因与母本的任何一个S基因种类相同,花粉管就不能伸长完成受精.据此推断在自然条件下,烟草不存在S基因的纯合(子)个体.
(3)将基因型为S1S2和S2S3的烟草间行种植,全部子代的基因型种类和比例为:S1S3:S2S3:S1S2=2:1:1.
(4)研究发现,S基因包含控制合成S核酸酶和S因子的两个部分,前者在雌蕊中表达,后者在花粉管中表达.传粉后,雌蕊产生的S核酸酶进入花粉管中,与对应的S因子特异性结合,进而将花粉管中的rRNA降解,据此分析花粉管不能伸长的直接原因是缺少核糖体,无法合成蛋白质.

分析 由图示和题干可知,烟草无法完成自交的原因是:花粉所含S基因与母本的任何一个S基因种类相同,花粉管就不能伸长完成受精,因此烟草没有纯合子;两种基因型的烟草间行种植只能完成杂交;rRNA是构成核糖体的成分,核糖体是蛋白质的合成车间.

解答 解:(1)烟草的S基因分为S1、S2、S3等15种,它们是由基因突变的不定向性产生的,控制同一性状的不同类型属于等位基因.
(2)由于花粉所含S基因与母本的任何一个S基因种类相同,花粉管就不能伸长完成受精,而完成受精的雌雄配子基因型一定不同,所以烟草没有纯合子.
(3)将基因型为S1S2和S2S3的烟草间行种植,它们之间没有自交只有杂交;如果由于烟草无法自交,S1S2和S2S3的烟草间行种植只能进行杂交,存在两种情况:S1S2(父本)×S2S3(母本)、或S1S2(母本)×S2S3(父本),前一种情况S2花粉管不能伸长,产生S1S3、S1S2两种子代,后一种情况S2花粉管不能伸长,产生S1S3、S2S3两种子代,因而产生的子代的基因型有S1S3、S1S2、S2S3=2:1:1.
4)研究发现,S基因包含控制合成S核酸酶和S因子的两个部分,前者在雌蕊中表达,后者在花粉管中表达.传粉后,雌蕊产生的S核酸酶进入花粉管中,与对应的S因子特异性结合,进而将花粉管中的rRNA降解,因为rRNA是核糖体的组成成分,所以花粉管中没有了核糖体,无法进行蛋白质的合成,故花粉管不能生长.
故答案为:
(1)等位基因      基因突变
(2)纯合(子)
(3)S1S3:S2S3:S1S2=2:1:1
(4)核糖体     蛋白质

点评 本题考查基因的分离定律、基因突变的特征、生物进化与生物多样性的形成的相关知识,意在考查能运用所学知识与观点,能从课外材料中获取相关的生物学信息,并能运用这些信息,结合所学知识解决相关的生物学问题的能力.

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4.运用DNA分子结构和复制的有关知识,回答下列问题:
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