Question

8．某二倍體植物的花色受獨立遺傳且完全顯性的三對基因（用Ii、Aa、Bb表示）控制．研究發現，體細胞中b基因數多于B時，B基因的表達減弱而形成粉紅花突變體．基因控制花色色素合成的途徑、粉紅花突變體體細胞中基因與染色體的組成（其它基因數量與染色體均正常）如圖甲乙所示．請分析并回答：

（1）正常情況下，甲圖示意的紅花植株基因型有4種．
（2）突變體①、②、③的花色相同，這說明花色色素的合成量與體細胞內基因（B與b）的數量有關．對B與b基因的mRNA進行研究，發現其末端序列存在差異（見如圖所示）．
B基因的mRNA：-ACGUACGAUAGUGGGUGA
b基因的mRNA：-ACGUAGGAUAGUGGCUGA
二者編碼的氨基酸在數量上相差4個（起始密碼子位置相同，UAA、UAG與UGA為終止密碼子），其根本原因是B基因和b基因的脫氧核苷酸對（堿基對）的排列順序不同．
（3）基因型為iiAaBb的花芽中，出現基因型為iiAab的一部分細胞，推測這是在細胞分裂過程中染色體發生數目或結構變異導致的．基因型為iiAAb的突變體自交所形成的受精卵中約有$\frac{1}{4}$不能發育，推測其原因是B或b基因是受精卵發育所必需的．
（4）欲確定iiAaBbb植株屬于圖乙中的哪種突變體，設計實驗如下．
假設：圖乙所示的染色體上不攜帶I與i、A與a基因；實驗過程中不存在基因突變與交叉互換；各型配子活力相同．
實驗步驟：
讓該突變體植株與基因型為iiAAbb的植株雜交，觀察并統計子代表現型及比例．
預測結果：
Ⅰ．若子代表現型及比例為紅：粉紅：白為1：1：2，則該突變體植株屬于突變體①類型；
Ⅱ．若子代表現型及比例為紅：粉紅：白為1：2：3，則該突變體植株屬于突變體②類型；
Ⅲ．若子代表現型及比例為紅：白為1：1，則該突變體植株屬于突變體③類型．

Answer 1

分析 1、根據二倍體植物的花色受獨立遺傳且完全顯性的三對基因控制，說明其遵循基因的自由組合定律．由于I抑制A的表達，所以形成紅色物質的基因組成為iiA_-B_-．突變體①和突變體③是染色體結構發生變異，突變體②是染色體數目發生變異．突變體①減數分裂可產生B、bb、Bb、b四種配子，比例為1：1：1：1；突變體②減數分裂可產生B、Bb、bb、b四種配子，比例為1：2：1：2；突變體③減數分裂可產生B、bb兩種配子，比例為1：1．
2、分析B和b的mRNA的堿基序列可知，B的mRNA上終止密碼子在第6個密碼子位置，而b的mRNA上終止密碼子在第2個密碼子位置，因此b控制的蛋白質與B控制合成的蛋白質的氨基酸少了4個．
3、用演繹推理方法進行解答：假定突變為某一種情況，根據遺傳圖解推測后代的基因型、表現型及比例關系．

解答 解：（1）正常情況下，圖1中紅花植株的基因型有iiAABB、iiAaBB、iiAABb和iiDAaBb共4種．
（2）根據題意和圖2分析可知：由于突變體①、②、③中都含有3個B或b基因，表現的花色相同，這說明花色素的合成量與體細胞內基因B與b的數量有關．對B與b基因的mRNA進行研究，發現其末端序列存在差異，圖3中的第6個堿基在B的mRNA上為C，而在b的mRNA上為G；又UAG為終止密碼子．說明在b的mRNA中提前出現終止密碼子，導致二者編碼的氨基酸在數量上相差4個．其根本原因是B基因和b基因的脫氧核苷酸對（堿基對）的排列順序不同．
（3）由于基因型為iiAab的細胞中缺少B，不能形成紅色物質，所以其發育形成的花呈白色．該變異是細胞分裂過程中出現染色體數目變異或缺失的結果．基因型為iiAAb的突變體自交所形成的受精卵中約有$\frac{1}{4}$不能發育，推測其原因是缺少發育成完整個體的部分基因，即B或b基因是受精卵發育所必需．
（4）由于iiAaBbb植株中多了一個b基因，又體細胞中b基因數多于B時，B基因的表達減弱而形成粉紅花突變體．因此用iiAaBbb植株與基因型為iiAAbb的植株雜交，觀察并統計子代的表現型與比例．如果子代中紅：粉紅：白為1：1：2，則其為突變體①；如果子代中紅：粉紅：白為1：2：3，則其為突變體②；如果子代中紅：白為1：1，則其為突變體③．
故答案為：
（1）4
（2）基因（B與b）的數量         4        脫氧核苷酸對（堿基對）的排列順序
（3）數目或結構           B或b基因是受精卵發育所必需的
（4）Ⅰ．紅：粉紅：白為1：1：2Ⅱ．紅：粉紅：白為1：2：3Ⅲ．紅：白為1：1

點評 本題考查基因自由組合定律和基因與性狀關系的相關知識，意在考查學生的識圖能力和判斷能力，運用所學知識綜合分析問題的能力．