Question

【題目】我國科學家屠呦呦因發現了治療瘧疾的重要藥物青蒿素而獲得了2015年度諾貝爾生理及醫學獎。利用野生青蒿（2N＝18），通過傳統育種和現代生物技術可培育青蒿素高產植株。請回答下列問題：

（1）圖甲表示利用野生青蒿的花粉進行育種的過程，其中植株X和Y的染色體數分別為____________。

（2）已知青蒿莖的顏色有青色、橙色和紅色，由兩對等位基因A/a和B/b控制。現將一青桿植株和一橙桿植株雜交，F1全為青桿，F1自交得F2，結果如圖乙所示，則親本青桿和橙桿的基因型分別是____________；若讓F2中的青桿植株自交，則產生紅桿植株的概率是_________。

（3）如果青蒿莖桿的顏色是由葉綠體中的色素決定的，則兩對等位基因A/a和B/b直接控制的是________________的形成。

（4）圖丙為控制青蒿素CYP酶合成的cyp基因的結構示意圖，圖中K、M不編碼蛋白質，對應的mRNA片段被剪切，若該基因的一個堿基對改變，會使CYP酶的第70位氨基酸由谷氨酸變成了纈氨酸，則該基因突變發生的區段可能是__________（填字母）。

Answer 1

【答案】9和18 AAbb和aaBB 1/16 色素合成所需要的酶（蛋白） L或N

【解析】

分析圖甲：過程中首先利用花藥離體培養技術獲得單倍體幼苗，然后再用秋水仙素加倍獲得

純合體植株，該過程利用了花粉細胞的全能性；

真核生物的基因包括編碼區和非編碼區，其中編碼區又分為內含子和外顯子，只有外顯子能夠編碼蛋白質。

基因突變是指DNA分子中發生的堿基對的增添、缺失和改變，而引起的基因結構的改變，基因突變通常發生在DNA復制的過程中，基因突變能為生物的變異提供最初的原材料。

（1）圖甲中植株X是花藥離體培養獲得的單倍體幼苗，故其中含有的染色體數為9，Y植株是在X的基礎上用低溫誘導染色體數目加倍后獲得的二倍體，因此其中的染色體數為18。

（2）圖乙所示一青桿植株和一橙桿植株雜交，F1全為青桿，F1自交得F2，根據F2的性狀分離比可知控制青蒿莖色的兩對基因的遺傳遵循基因的自由組合定律，由于F1的基因型為AaBb，親本的表現型為青桿和橙桿因此可知青桿親本的基因型為AAbb，橙桿親本基因型為aaBB；F2中的青桿植株的基因型為1AABB、2AaBB、2AABb、4AaBb、1AAbb、2Aabb，其中只有基因型為AaBb和Aabb青桿植株自交能產生紅桿，因此，F2自交產生紅桿植株的概率是4/12×1/16+2/12×1/4=1/16。

（3）如果青蒿莖桿的顏色是由葉綠體中的色素決定的，葉綠體中的色素的化學本質不是蛋白質，因此可推知控制莖稈顏色的兩對等位基因A/a和B/b是通過直接控制色素合成所需要的酶（蛋白）的合成進而實現了對性狀的控制。

（4）圖丙中K、M不編碼蛋白質，對應的mRNA片段被剪切，說明K、M對應該基因的內含子的位置，則該基因外顯子對應的mRNA區段為圖中的I、L、N，三區段形成的成熟mRNA的堿基數目為81+78+141=300，由于該基因的一個堿基對改變，導致CYP酶的第70位氨基酸由谷氨酸變成了纈氨酸，若翻譯的方向由左向右，則第70位的氨基酸相關基因突變發生在對應與N的基因區段，若翻譯的方向為由右向左，則第70位的氨基酸相關基因突變發生在對應與L的基因區段，因此，該基因突變發生的區段可能是L或N。