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）假设只考查野生型青蒿的两对独立遗传的基因，基因A和a共有AA，Aa，aa三种基因型，基因B和b共有BB，Bb，bb三种基因型，则野生型青蒿最多有3×3=9种基因型。若F1代中白青秆、稀裂叶（A_B_）占3/8，两对等位基因分别考虑，则可能是白青秆占1/2，稀裂叶占3/4，逆推亲本的基因型，则亲本秆颜色基因型组合为Aa×aa，亲本叶形状基因型组合为Bb×Bb，综合考虑亲本基因型组合为AaBb×aaBb；还有可能是白青秆占3/4，稀裂叶占1/2，逆推亲本的基因型，则亲本秆颜色基因型组合为Aa×Aa，亲本叶形状基因型组合为Bb×bb，综合考虑亲本基因型组合为AaBb×Aabb。两种情况的亲本基因型组合AaBb×aaBb、AaBb×Aabb，该F1代中紫红秆、分裂叶（aabb）植株所占比例分别为1/2×1/4=1/8；（2）低温处理导致细胞染色体不分离的原因是低温抑制纺锤体形成，导致细胞有丝分裂后期，着丝点分裂后，分开的姐妹染色单体不能移向细胞两极，使染色体数目加倍而产生多倍体。二倍体青蒿染色体数为18，则其配子染色体数为9，四倍体青蒿染色体数为36，则其配子染色体数为18，二者杂交后代的染色体数为9+18=27；

（3）①两条链碱基互补配对，一条链中的（G+T）数目=另一条链中的（C+A），因此互补链中（G+T）/（C+A）=3/2；②大肠杆菌为原核生物，其基因的编码区无内含子，改造后的基因要在大肠杆菌中表达，则也应无内含子，即没有K和M区段；③编码区的外显子转录形成mRNA控制合成蛋白质，一个氨基酸与mRNA上三个碱基对应，与基因的一条链的3个碱基对应，第50位氨基酸发生改变，则应该是基因上第147到150这三个碱基因有一个碱基被替换，外显子J和L区段共有碱基数81+78=159，因此发生替换的碱基应位于L区段。

【考点定位】自由组合定律、多倍体育种、DNA的结构