Question

中国科学家屠呦呦获得2015诺贝尔生理学或医学奖的获奖理由是“有关疟疾新疗法的发现”——可以显著降低疟疾患者死亡率的青蒿素。青蒿素是治疗疟疾的重要药物。利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍体，体细胞染色体数为18），通过传统育种和现代生物技术可培育高青蒿素含量的植株。请回答以下相关问题：

（1）假设野生型青蒿白青秆（A）对紫红秆（a）为显性，稀裂叶（B）对分裂叶（ｂ）为显性，两对性状独立遗传，则野生型青蒿最多有_________种基因型；若F1代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为3/8，则其杂交亲本的基因型组合为_________，该F1代中紫红秆、分裂叶植株所占比例为_____________。

（2）四倍体青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低温处理野生型青蒿正在有丝分裂的细胞会导致染色体不分离，从而获得四倍体细胞并发育成植株，推测低温处理导致细胞染色体不分离的原因是___________，四倍体青蒿与野生型青蒿杂交后代体细胞的染色体数为_________。

（3）从青蒿中分离了cyp基因（题31图为基因结构示意图），其编码的cyp酶参与青蒿素合成。①若该基因一条单链中（G+T）/（A+C）=2/3，则其互补链中（G+T）/（A+C）= _________。②若该基因经改造能在大肠杆菌中表达CYP酶，则改造后的cyp基因编码区无_________ （填字母）。③若cyp基因的一个碱基对被替换，使cyp酶的第50位氨基酸由谷氨酸变成缬氨酸，则该基因突变发生的区段是_________ （填字母）。

Answer

（1）9 AaBb×aaBb、AaBb×Aabb

（2）低温抑制纺锤体形成 27

（3）① ②K和M ③L

【解析】（1）在野生型青蒿的秆色和叶型这两对性状中，控制各自性状的基因型各有3种（AA、Aa和aa，及BB、Bb和bb），由于控制这两对性状的基因是独立遗传的，基因间可自由组合，故基因型共有3×3=9种。F1中白青秆、稀裂叶植株占3/8，即A_B_占3/8。由于两对基因自由组合，所以亲本可能是AaBb×aaBb或AaBb×Aabb。当亲本为AaBb×aaBb时，F1中紫红秆、分裂叶植株aabb所占比例为1/2ｘ1/4=1/8；当亲本为AaBb×Aabb时，F1中紫红秆、分裂叶植株aabb所占比例为1/2ｘ1/4=1/8。即无论亲本组合是上述哪一种，F1中紫红秆、分裂叶植株所占比例都为1/8。

（2） 低温处理抑制纺锤体形成，导致细胞染色体不分离。四倍体青蒿产生的配子中含有两个染色体组，野生型青蒿产生的配子中含有两个染色体组，杂交后代体细胞为三个染色体组，染色体数为27。

（3）①若该基因一条链上四种含氮碱基的比例为（G1＋T1）/（ A1＋C1）＝2/3 ,根据碱基互补配对原则,其互补链中（G2＋T2）/（ A2＋C2）＝（C1＋A1）/（ T1＋A1）＝3/2。 ②与原核生物的基因结构相比,真核生物基因的编码区是不连续的,由能够编码蛋白质的序列——外显子（图示J、L、N区段）和不编码蛋白质的序列——内含子（图示K、M区段）间隔而构成，而原核生物的基因编码区中不存在内含子区段。为了使该基因能在大肠杆菌（原核生物）中表达，应当将内含子区段去掉。③cyp基因中只有编码区的外显子区段能编码蛋白质，该基因控制合成的CYP酶的第50位由外显子的第150、151、152对脱氧核苷酸。基因中的每3对连续脱氧核苷酸决定一个氨基酸，因此该基因突变发生在L区段内。

【考点定位】本题考查基因的自由组合定律、低温诱导多倍体的原理、基因的结构以及基因的表达过程。