Question

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（下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 1/8

（2）低温抑制纺锤体形成 27

（3）①3/2 ②K和M ③L

【解析】（1）依题意可知：野生型青蒿的秆色和叶型这两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律。控制秆色的基因型有3种：AA、Aa和aa，控制叶型的基因型也有3种：BB、Bb和bb，因此野生型青蒿最多可以有3×3＝9种基因型。若F1中白青秆、稀裂叶植株占3/8，即A_B_的个体有3/8＝3/4×1/2，说明双亲的基因组成中，有一对基因为杂合子自交，而另一对基因为测交，所以亲本的基因型组合为AaBb×aaBb或AaBb×Aabb。无论亲本的组合是上述哪一种，F1中紫红秆、分裂叶植株（aabb）所占比例都为1/2×1/4＝1/8。

（2）低温能够抑制纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍。已知野生型青蒿（二倍体，体细胞染色体数为18）产生的配子中含有9条染色体，低温处理野生型青蒿所获得的四倍体青蒿体细胞内的染色体数为36条，产生的配子中含有18条染色体，因此四倍体青蒿与野生型的二倍体青蒿杂交后代细胞内染色体数为9＋18＝27条。

（3）①依据碱基互补配对原则，两条链上的（G＋T）/（A＋C）互为倒数，所以，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）＝3/2。

②原核生物基因的编码区是连续的；真核生物基因的编码区是不连续的，含有不编码蛋白质的内含子，如图中的K和M。若要使真核细胞的基因能在大肠杆菌中表达，应将内含子去掉，即改造后的cyp基因编码区无K和M。

③cyp基因的编码区中只有外显子能编码蛋白质，若CYP酶的第50位氨基酸发生替换，则mRNA上第50个密码子被替换，也就是第148、149、150三个碱基中发生改变，由此推知该基因外显子的第148、149、150对脱氧核苷酸中发生替换，又由于J区段是81个碱基对，L区段是78个碱基对，因此该基因突变发生在L区段内。

【考点定位】基因的自由组合定律、染色体变异、基因的结构及育种的有关知识。