Question

科研人员利用化学诱变剂EMS诱发水稻D11基因突变，选育出一种纯合矮秆水稻突变植株（甲）。将该矮秆水稻与正常水稻杂交，F₂表现型及比例为正常植株：矮秆植株=3：1,D11基因的作用如图所示。请分析并回答问题：

（1）BR与BR受体结合后，可促进水稻细胞伸长，这体现了细胞膜的______功能。

（2）EMS诱发D11基因发生______（显性/隐性）突变，从而______（促进/抑制）CYP724B1酶的合成，水稻植株内BR含量______，导致产生矮秆性状。

（3）研究发现，EMS也会诱发D61基因发生突变使BR受体合成受阻。由此说明基因突变具有______特点。

（4）科研人员利用EMS又选育出若干株纯合矮秆水稻突变植株（乙）。现将甲、乙水稻植株杂交，以判断乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同（仅由D11基因突变引起的），还是仅由D61基因发生显性或隐性突变引起的（其它情况不考虑）。

①若杂交子代皆表现为正常植株，则表明乙水稻矮秆性状是由D61基因发生______（显性/隐性）突变引起的。

②若杂交子代出现矮秆植株，尚不能确定乙水稻矮秆性状的产生原因。请进一步设计操作较简便的实验方案，预期实验结果及结论。

实验方案：杂交子代矮秆植株苗期喷施BR，分析统计植株的表现型及比例。

预期实验结果及结论：若植株全为______植株，则乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同；若植株全为______植株，则乙水稻矮秆性状的产生是仅由D61基因发生显性突变引起的。

Answer

信息交流（或信息传递） 隐性 抑制 减少（或降低） 随机性 隐性 正常 矮秆

【解析】

1、基因突变：

（1）基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换，而引起基因结构的改变。

（2）基因突变的特点：普遍性、随机性、不定向性、低频性和多害少利性。

（3）基因突变的类型包括显性突变和隐性突变。

2、分析题图：图示为D11基因的作用机制图。D11基因能控制合成CYP724B1酶，CYP724B1酶能促进BR的合成，BR与细胞膜上的BR受体结合后可以促进植株长高。若D11基因发生突变，则会导致CYP724B1酶不能合成，进一步导致BR不能合成，因此形成矮秆植株。

（1）BR与BR受体结合后，可促进水稻细胞伸长，这体现了细胞膜的信息交流功能。

（2）F2表现型及比例为正常植株：矮秆植株=3：1，说明正常相对于矮秆为显性性状，由此可见EMS诱发D11基因发生隐性突变；D11基因能控制合成CYP724B1酶，EMS诱发D11基因发生基因突变后会抑制CYP724B1酶的合成，使水稻植株内BR含量减少，进而产生矮秆性状。

（3）EMS会诱发D11基因发生基因突变，也会诱发D61基因发生突变，可见基因突变具有随机性特点。

（4）纯合矮秆水稻突变植株（甲）是D61基因发生隐性突变形成的。现将甲、乙水稻植株杂交，以判断乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同（仅由D11基因突变引起的），还是仅由D61基因发生显性或隐性突变引起的。

①若杂交子代皆表现为正常植株，说明D11基因能控制合成CYP724B1酶，进而形成BR，且BR的受体正常，则表明乙水稻矮秆性状是由D61基因发生隐性突变引起的。

②若杂交子代皆表现为矮秆植株，可能乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同（仅由D11基因突变引起的），也可能是仅由D61基因发生显性突变引起的，需要进行进一步实验来探究。若乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同（仅由D11基因突变引起的），则其矮秆性状形成的原因是不能合成CYP724B1酶，导致BR不能形成所致，这可通过给杂交子代矮秆植株苗期喷施BR，分析统计植株的表现型及比例来判断，若植株全长为正常植株，则乙水稻矮秆性状的产生原因是与甲水稻相同。