Question

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)基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列如图，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，其对应的密码子将由________变为________。正常情况下，基因R在细胞中最多有________个，其转录时的模板位于________(填“a”或“b”)链中。

(2)用基因型为MMHH和mmhh的植株为亲本杂交获得F₁，F₁自交获得F₂，F₂中自交性状不分离植株所占的比例为________；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________ 。

(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________。缺失一条4号染色体的高茎植株减数分裂时，偶然出现一个HH型配子，最可能的原因是______________________。

(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下图甲、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___________________________________________________；

②观察、统计后代表现型及比例。

结果预测：Ⅰ.若_________________________________________________，

则为图甲所示的基因组成；

Ⅱ.若__________________________________________________________，

则为图乙所示的基因组成；

Ⅲ.若__________________________________________________________，

则为图丙所示的基因组成。

Answer

(1)GUC UUC 4 a (2)1/4 4∶1

(3)(减数第一次分裂时)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

答案二：②用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交

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

【解析】(1)对基因M来说，箭头处碱基C突变为碱基A，对应的mRNA上的密码子由GUC变成UUC。正常情况下，基因成对出现，若此植株的基因型为RR，则DNA复制后，基因R最多可以有4个。由起始密码子(位于mRNA上)为AUG可知，基因R转录的模板为a链。

(2)控制叶型和茎高度的基因位于非同源染色体上，符合孟德尔自由组合定律，则F2自交后代不发生性状分离，即F2中纯合子的比例为1/4；F2中宽叶高茎植株有四种基因型，比例为MMHH∶MmHH∶MMHh∶MmHh＝1∶2∶2∶4，与mmhh测交，后代高茎的概率为2/3，矮茎的概率为1/3，宽叶的概率为2/3，窄叶的概率为1/3，则后代中宽叶高茎(4/9)：窄叶矮茎(1/9)＝4∶1。

(3)基因型为Hh的植株在减数第二次分裂中期时，基因型应该为HH或hh，出现Hh型细胞，其原因可能是发生了基因突变或交叉互换，因为基因突变具有低频性，所以出现Hh型最可能的原因是减数第一次分裂时发生了交叉互换。缺失一条4号染色体的高茎植株只含有一个基因H，产生的配子应该为H、H、O、O。若产生HH型配子，说明减数第二次分裂后期着丝点没有分开。

(4)检测植株的基因组成最简便的方法为自交，但是题干要求为杂交，故应选用测交方法来进行检测。选择缺失一条2号染色体的窄叶白花植株进行测交，其结果如下：

甲 宽叶红花 宽叶白花宽叶红花 宽叶白花

F1中宽叶红花∶宽叶白花＝1∶1

乙 宽叶红花 宽叶白花 宽叶红花 死亡

F1中宽叶红花∶宽叶白花＝2∶1

丙 宽叶红花 窄叶白花 宽叶红花 死亡

F1中宽叶红花∶窄叶白花＝2∶1

本题也可采取用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交，分析同上。