Question

【题目】野生生菜通常为绿色，遭遇低温或干旱等逆境时合成花青素，使叶片变为红色。花青素能够通过光衰减保护光合色素，还具有抗氧化作用。人工栽培的生菜品种中，在各种环境下均为绿色。科研人员对其机理进行了研究。

（1）用野生型深红生菜与绿色生菜杂交，F1自交，F2中有7/16的个体始终为绿色，9/16的个体为红色。

①本实验中决定花青素有无的基因位于___________对同源染色体上。

②本实验获得的F2中杂合绿色个体自交，后代未发生性状分离，其原因是：_________________。

（2）F2自交，每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系。所有株系中，株系内性状分离比为3:1的占___________________（比例），把这样的株系保留，命名为1号、2号__________。

（3）取1号株系中绿色与深红色个体进行DNA比对，发现二者5号染色体上某基因存在明显差异，如下图所示。

据图解释：1号株系中绿色个体的r1基因编码的r1蛋白丧失功能的原因 ___________________ 。

（4）进一步研究发现，与生菜叶色有关的R1和R2基因编码的蛋白质相互结合成为复合体后，促进花青素合成酶基因转录，使生菜叶片呈现深红色。在以上保留的生菜所有株系中都有一些红色生菜叶色较浅，研究人员从中找到了基因R3，发现R3基因编码的蛋白质也能与R1蛋白质结合。据此研究人员做出假设：R3蛋白与R2蛋白同时结合R1蛋白上的不同位点，且R1R2R3复合物不能促进花青素合成酶基因转录。为检验假设，研究人员利用基因工程技术向浅红色植株中转入某一基因使其过表达，实验结果如下。

受体植株	转入的基因	转基因植株叶色
浅红色植株（R1R1R2R2R3R3）	R1	深红色
浅红色植株（R1R1R2R2R3R3）	R2	深红色

实验结果是否支持上述假设，如果支持请说明理由，如果不支持请提出新的假设 ______________________________。

Answer 1

【答案】2 红色出现需要含有2种显性基因；而绿色杂合子只含有1种显性基因，其自交后不可能出现含2种显性基因的个体 1/4 r1基因中间碱基对缺失（5个），导致其指导合成的蛋白质空间结构发生改变 不支持。 新假设：R3蛋白与R2蛋白竞争R1蛋白上的相同结合位点，但R1R3复合物不能促进花青素合成酶基因转录。

【解析】

F2代9∶7的性状分离比符合9∶3∶3∶1的变式，是判断该对性状是由两对独立遗传的等位基因控制的依据。若用A/a以及B/b来表示，则F1的基因型为AaBb，F2的基因型和比例为AABB∶AaBB∶AABb∶AaBb∶AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb∶aabb=1∶2∶2∶4∶1∶2∶1∶2∶1。

（1）①F2中红色个体与绿色个体比例为9∶7，符合9∶3∶3∶1的变式，说明决定花青素有无的基因位于2对同源染色体上。

②由①可知，决定该性状的基因位于两对同源染色体上，若用A/a以及B/b来表示，红色个体基因型为A_B_，绿色个体基因型包括A_bb、aaB_和aabb，绿色杂合子包括Aabb、aaBb，自交后代最多只有一种显性基因，而红色出现需要含有2种显性基因，因此其自交后代全为绿色。

（2）自交后代分离比为3∶1，说明有一对基因属于杂合子，同时红色出现需要含有2种显性基因，而绿色杂合子只含有1种显性基因，因此符合情况的基因型包括AaBB、AABb，这两种基因型在F2中占2/16+2/16=1/4。

（3）由图可知，与R1相比，r1缺失了5个碱基对，由于碱基对缺失，导致其指导合成的蛋白质空间结构发生了改变。

（4）根据实验结果可知，向浅红色植株R1R1R2R2R3R3中转入基因R1或R2，均可使转基因植株叶色变为深红色，若R3蛋白与R2蛋白同时结合在R1蛋白上的不同位点，且R1R2R3复合物不能促进花青素合成酶基因转录，则两种转基因植株都应为浅红色，所以实验结果不支持上述假说。R1R2复合物可促进花青素合成酶基因转录，推测R3蛋白与R2蛋白结合在R1蛋白的同一位点，转入基因R1或R2，均会使R1R2复合物含量增加，使转基因植物叶色变为深红色，但R1R3复合物不能促进花青素合成酶基因转录。即新假设为：R3蛋白与R2蛋白竞争R1蛋白上的相同结合位点，但R1R3复合物不能促进花青素合成酶基因转录。