Question

水稻叶片宽窄受细胞数目和细胞宽度的影响，为探究水稻窄叶突变体的遗传机理，科研人员进行了实验。

（1）科研人员利用化学诱变剂处理野生型宽叶水稻，可诱发野生型水稻的 DNA 分子中发生碱基对的__________________________，导致基因突变，获得水稻窄叶突变体。

（2）测定窄叶突变体和野生型宽叶水稻的叶片细胞数目和单个细胞宽度，结果如图所示。

该结果说明窄叶是由于__________________，而不是____________________所致。

（3）将窄叶突变体与野生型水稻杂交，F₁ 均为野生型，F₁ 自交，测定 F₂ 水稻的_______________，统计得到野生型 122 株，窄叶突变体 39 株。据此推测该性状受___________对等位基因的控制，且窄叶性状是____________性状。

（4）研究发现，窄叶突变基因位于 2 号染色体上。科研人员推测 2 号染色体上已知的三个突变基因可能与窄叶性状出现有关。这三个突变基因中碱基发生的变化如下表所示。

突变基因	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
碱基变化	C→CG	C→T	CTT→C
蛋白质	与野生型分子结构无差异	与野生型有一个氨基酸不同	长度比野生型明显变短

由上表推测，基因Ⅰ的突变没有发生在____________________序列，该基因突变________________（填“会”或“不会”）导致窄叶性状。基因Ⅲ突变使蛋白质长度明显变短，这是由于基因Ⅲ的突变导致________________________。

（5）随机选择若干株 F₂ 窄叶突变体进行测序，发现基因Ⅱ的 36 次测序结果中该位点的碱基 35 次为 T，基因Ⅲ的 21 次测序结果中该位点均为碱基 TT 缺失。综合上述实验结果判断，窄叶突变体是由于基因____________________发生了突变。

（6）F₂ 群体野生型 122 株，窄叶突变体 39 株，仍符合 3:1 的性状分离比，其原因可能是________。

Answer

增添、缺失、替换 细胞数目减少 而不是单个细胞宽度变窄 （单株）叶片宽窄 一对 隐性 密码子对应（或“编码”） 不会 翻译提前终止 Ⅱ、Ⅲ（同时） 基因Ⅱ、Ⅲ之间未发生交叉互换（或“基因Ⅱ、Ⅲ中的一个突变对性状无影响”）

【解析】

1.基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变；碱基对的增添、缺失或替换如果发生在基因的非编码区，则控制合成的蛋白质的氨基酸序列不会发生改变，如果发生在编码区，则可能因此基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列改变，碱基对替换往往只有一个密码子发生改变，翻译形成的蛋白质中的一个氨基酸发生变化，碱基对增添或缺失往往会引起从突变点之后的多个密码子发生变化，基因控制合成的蛋白质的多个氨基酸发生改变。

2.分析题图可知，与突变体相比，野生型细胞个数明显多于突变型，而野生型和突变体的每个细胞的宽度相同，因此突变体窄叶是由于细胞数目减少，而不是每个细胞的宽度变窄。

（1）由基因突变的概念可知，导致基因突变的原因是碱基对的增添、缺失或替换。

（2）由柱形图分析可知，窄叶性状出现是由于基因突变导致细胞数目减少造成的，每个细胞的宽度没有变窄。

（3）窄叶突变体与野生型水稻杂交，F1均为野生型，F1自交，测定 F2 水稻的（单株）叶片宽窄，结果为野生型与突变型之比接近3：1，说明突变型窄叶是隐性性状，且由一对等位基因控制。

（4）由表格信息可知，基因Ⅰ的突变是碱基对增添造成的，突变基因控制合成的蛋白质分子没有改变，最可能的原因是突变发生在非编码区；由于蛋白质没有发生变化，该基因突变不会导致窄叶性状；基因Ⅲ突变使蛋白质长度明显变短，说明基因突变使基因转录形成的mRNA上的终止密码子提前，导致翻译提前终止。

（5）选择若干株F2窄叶突变体进行测序，发现基因Ⅱ的36次测序结果中该位点的碱基35次为T，说明存在突变基因Ⅱ，基因Ⅲ的21次测序结果中该位点均为碱基TT缺失，说明该突变体同时存在突变基因Ⅲ。

（6）F2群体野生型122株，窄叶突变体39株，仍符合3：1的性状分离比，说明虽然同时存在突变基因Ⅱ、Ⅲ，但是基因Ⅱ、Ⅲ之间未发生交叉互换或其中一个突变对性状无影响。