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序列如上图，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，基因R 转录时的模板位于_____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。现有缺失一条 2 号染色体的各种不同表现型的植株可供选择进行杂交实验，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：__________________。

观察、统计后代表现性及比例。

结果预测：

若_____，则为图甲所示的基因组成；若_____，则为图乙所示的基因组成；若_____，则为图丙所示的基因组成。

Answer

GUC UUC 4 a 1/4 4∶1 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 用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交（用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶红花植株杂交） 宽叶红花与宽叶白花植株的比例为1∶1（宽叶红花与宽叶白花植株的比例为3∶1） 宽叶红花与宽叶白花植株的比例为2∶1（后代全部为宽叶红花植株） 宽叶红花与窄叶白花植株的比例为2∶1（宽叶红花与窄叶红花植株的比例为2∶1）

【解析】

根据题意，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，因此基因M、m与基因H、h或基因R、r与基因H、h可自由组合。结合基因M、R编码各自蛋白质前3个氨基酸的DNA序列图可知，根据起始密码子（AUG）可以判断出基因M转录的模板链为b链，而基因R中转录的模板链为a链；据图甲分析，图甲突变型可产生两种配子，MR：Mr=1:1，图乙突变体可产生两种配子，MR：M_（_表示缺失）=1:1，图丙突变体产生配子为MR；现有缺失一条2号染色体的各种不同表现型的植株可供选择进行杂交实验，已知控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡，故可用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交，观察、统计后代表现性及比例；缺失一条2号染色体的窄叶白花植株产生的配子为mr、_（_表示缺失），杂交结果如下图；

Ⅰ．，

F1中宽叶红花：宽叶白花=1：1；

Ⅱ．，

由于控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡，故最后一组个体死亡，F1中宽叶红花：宽叶白花=2：1；

Ⅲ．，

由于控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡，故最后一组个体死亡，F1中宽叶红花：窄叶白花=2：1；据此分析。

（1）因为起始密码子是AUG，所以M基因应是以b链为模板链，如果C突变为A，那么密码子由原来的GUC会变为UUC。正常情况下R基因在体细胞中有2个，但在分裂期进行复制后有4个，故基因R 在细胞中最多有4个。起始密码子是AUG，故DNA上模板链碱基为TAC，因此基因R的模板链在a链。

（2）用基因型为MMHH和mmhh的植株为亲本杂交获得F1，F1基因型为MmHh ，这两对基因位于非同源上，所以符合自由组合定律，F2中自交后性状不分离的是纯合子，共4种：MMHH、mmhh、MMhh、mmHH，各占F2中的1/16，故4种纯合子所占F2的比例为1/16×4＝1/4。F2中宽叶高茎植株（M_H_）有四种基因型MMHH：MmHH：MMHh：MmHh=1:2:2:4，产生的配子种类和比例为MH：mH:Mh:mh=4:2:2:1，与mmhh测交，后代中宽叶高茎（M_H_）比例为4/9，窄叶矮茎（mmhh）植株的比例1/9，宽叶高茎与窄叶矮茎植株的比例为4:1。

（3）正常情况下减数第一次分裂过程中等位基因随同源染色体的分裂而分离，如果在减数第二次分裂后期出现了Hh的基因型，最可能是减数第一次分裂前期发生了交叉互换。缺失4号染色体，出现了HH的基因型，最可能的是减数第二次分裂时染色单体分开后未分离。

（4）现有缺失一条2号染色体的各种不同表现型的植株可供选择进行杂交实验，已知控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡，故实验可用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交，观察、统计后代表现性及比例。

结果预测：

若宽叶红花与宽叶白花植株的比例为1∶1，则为图甲所示的基因组成；

若宽叶红花与宽叶白花植株的比例为2∶1，则为图乙所示的基因组成；

若宽叶红花与窄叶白花植株的比例为2∶1，则为图丙所示的基因组成。