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: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: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)由起始密码子均为AUG可知,基因M和基因R转录的模板分别为b链和a链,对基因M来说,箭头处碱基C突变为碱基A,对应的密码子由GUC变成UUC。正常情况下,二倍体植株体细胞中基因成对存在,若此植株的基因型为RR,则DNA复制完成后,基因R最多有4个。

(2)控制叶型和茎高的基因位于两对非同源染色体上,符合基因自由组合定律。F1为MmHh,F1自交,F2中纯合子占×=,F2中宽叶高茎植株的基因型及其比例为MMHH∶MmHH∶MMHh∶MmHh=1∶2∶2∶4,将其与mmhh测交,后代高茎的概率为,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∶窄叶矮茎=×∶×=4∶1。

(3)基因型为Hh的植株减数分裂时,出现一部分处于减Ⅱ中期的Hh型细胞,其原因可能是基因突变或交叉互换,又因为基因突变具有低频性,所以最可能的原因是减数第一次分裂的四分体时期,发生了同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换。缺失一条4号染色体的高茎植株只含有一个基因H,若产生HH型配子,说明减数第二次分裂后期,染色体没有分开。

(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:

F1中宽叶红花∶宽叶白花=1∶1

F1中宽叶红花∶宽叶白花=2∶1

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。