Question

（14分）I．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_____________，这是_____________的结果。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____________个体。

（2）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，这导致雌蕊和花粉管细胞中所含的________________等分子有所不同。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   ____________________________        。

（3）自然界中许多植物具有与烟草一样的自交不亲和性，这更有利于提高生物遗传性状的___________，为物种的进化提供更丰富的____________，使之更好地适应环境。

II．以一个具有正常叶舌的水稻纯系的种子为材料，进行辐射诱变试验。将辐射后的种子单独隔离种植，发现甲、乙两株的后代各分离出无叶舌突变株，且正常株与无叶舌突变株的分离比例均为3:1。经观察，这些叶舌突变都能真实遗传。请回答：

（1）甲和乙的后代均出现3∶1的分离比，表明辐射诱变处理均导致甲、乙中各有   ________个基因发生 ____ ____    性突变。甲株后代中，无叶舌突变基因的频率为   ____     。

（2）现要研究甲、乙两株叶舌突变是发生在同一对基因上，还是发生在两对基因上，请以上述实验中的甲、乙后代分离出的正常株和无叶舌突变株为实验材料，设计杂交实验予以判断。

①实验设计思路：选取甲、乙后代的     ____________   进行单株杂交，统计F₁的表现型及比例。

②预测实验结果及结论：       

若F₁全为无叶舌突变株，则            ____                      ；

若F₁      ________      ，则     ____                             。

Answer

（14分）

I（1）等位基因 基因突变 纯合

（2）mRNA和蛋白质 缺少核糖体，不能合成蛋白质

（3） 多样性 原材料

II（1）一 隐 50%（1/2）

（2）无叶舌突变株 甲乙两株叶舌突变是发生在同一对基因上 全为正常植株 甲乙两株叶舌突变是发生在两对基因上。

【解析】

试题分析：I（1）烟草的S基因分为S1、S2、S3等15种，它们互称为等位基因，等位基因的出现是基因突变的结果。花粉所含有的S基因与母本的任何一个配子S基因种类相同，花粉管就不能伸长完成受精，因此烟草不存在S系列的纯合子。

（2）依题意，基因的选择性表达，导致雌蕊和花粉管中所含的mRNA和蛋白质等有所不同。rRNA参与核糖体的形成，如果rRNA被降解，核糖体会受到破坏，蛋白质无法合成。因此，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，不能合成蛋白质。

（3）自然界中许多植物具有的自交不亲和性，有利于提高生物遗传性状的多样性，进而为物种的进化提供更丰富的原材料。

II（1）设相关的基因用A和a表示。已知亲本是纯合的正常叶舌，将辐射后的种子单独隔离种植，出现的正常株与无叶舌突变株的分离比例均为3:1，这是杂合子自交的结果，说明正常叶舌对无叶舌是显性，进而说明纯合的正常叶舌亲本的基因型是AA，经辐射诱变后突变为Aa，即1个基因发生了隐性突变。甲株后代的基因型及其比例为1/4AA、2/4Aa和1/4aa，所以突变基因a的频率＝纯合子的频率＋1/2杂合子的频率＝1/4＋1/2×2/4＝1/2＝50%。

（2）要研究甲、乙两株叶舌突变是发生在同一对基因上，还是发生在两对基因上，其实验设计思路是让突变植株进行杂交，即应选取无叶舌突变株进行杂交。若叶舌突变是发生在同一对基因上，则甲、乙后代的突变植株的基因型均为aa，二者杂交，后代都是无叶舌突变株；若叶舌突变是发生在同两对基因上，设另一对相关的基因用B和b表示，则甲、乙后代的突变植株的基因型分别为aaBB、AAbb，二者杂交，后代的基因型均为AaBb，都表现为正常植株。

考点：本题考查基因突变、基因的表达、基因的分离定律、基因的自由组合定律、现代生物进化理论的相关知识，意在考查学生能从题图中提取有效信息并结合这些信息，运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力。