Question

2．某二倍體作物寬葉（M）對窄葉（m）為顯性，高莖（H）對矮莖（h）為顯性，紅花（R）對白花（r）為顯性．基因M、m與基因R、r在2號染色體上，基因H、h在4號染色體上．
（1）為獲得寬葉抗倒伏（矮莖）的植株，育種學家用基因型MMHH植株為母本和mmhh的植株為父本雜交獲得F₁，F₁自交獲得F₂，F₂寬葉抗倒伏的植株中能穩定遺傳的比例為$\frac{1}{3}$．
要在較短時間內獲得能穩定遺傳的寬葉抗倒伏（矮莖）的植株最好采用的育種方法為單倍體育種．
（2）在F₁中發現有一株三體變異植株，其基因組成為MmmHh，此變異形成的最可能原因是父本在減數分裂時2號染色體不正常分離．
（3）基因M、R編碼各自蛋白質前3個氨基酸的DNA序列如圖所示，起始密碼子均為AUG．若基因M的b鏈中箭頭所指堿基C突變為A，其對應的密碼子由GUC變為UUC．育種學家發現一白化植株，檢測發現，在正常植株體細胞中的一種由146個氨基酸組成的多肽鏈在白化植株體內僅含45個氨基酸．由此可推測此突變是正常mRNA第46位密碼子變為終止密碼子所致．
（4）科學家研究發現，R基因編碼的R蛋白具抗病功能．為獲得抗病水稻，科學家嘗試將R基因轉入水稻體內，使水稻細胞表達R蛋白．分子雜交技術可用于基因檢測，其基本過程是用標記的DNA單鏈探針與待測基因進行雜交．若要檢測R基因是否轉錄，則基因探針序列為ATCTAGGTA；為制備大量探針，可利用PCR技術．

Answer 1

分析 1、由題意知，基因M、m與基因R、r在2號染色體上，兩對等位基因在遺傳時遵循連鎖交換定律，基因H、h在4號染色體上，因此M、m與H、h遵循自由組合定律，R、r與H、h遵循自由組合定律；每一對等位基因位于一對同源染色體上，遵循基因的分離定律．
2、基因控制蛋白質的合成包括轉錄和翻譯過程，轉錄過程中以DNA的一條鏈為模板按照A與U配對、T與A配對、G與C配對的堿基互補配對原則合成mRNA，翻譯過程是以mRNA為模板合成具有一定的氨基酸序列的蛋白質的過程，基因突變使基因中的堿基序列改變，轉錄形成的mRNA的密碼子發生改變，進而影響翻譯形成的蛋白質的氨基酸序列改變而影響生物性狀．

解答 解：（1）寬葉抗倒伏的基因型是M_hh，MMhh×mmhh→MmHh，由于兩對等位基因遵循自由組合定律，因此子一代自交得到子二代的基因型及比例是M_H_：M_hh：mmH_：mmhh=9：3：3：1，其中寬葉抗倒伏的基因型是M_hh，包含MMhh、Mmhh兩種基因型，其中純合子是MMhh，占$\frac{1}{3}$；要在較短時間內獲得能穩定遺傳的寬葉抗倒伏（矮莖）的植株，常用子一代的花粉進行離體培養獲得單倍體幼苗，用秋水仙素處理單倍體幼苗，選出寬葉抗倒伏的個體即為純合子，該育種方法是單倍體育種．
（2）F₁中發現的三體的基因型是MmmHh，由于母本的基因型是MMHH，不含有m基因，因此mm基因來自父本，是父本父本在減數分裂時2號染色體不正常分離造成的．
（3）如果起始密碼子為AUG，則轉錄過程中以b鏈為模板，起始密碼子之后的密碼子是GUC，b鏈中箭頭所指堿基C突變為A，則起始密碼子之后的密碼子是UUC；正常植株體細胞中的一種由146個氨基酸組成的多肽鏈在白化植株體內僅含45個氨基酸，說明突變后，轉錄形成的mRNA的密碼子前置，提前結束翻譯過程，即第46個密碼子變成終止密碼子．
（4）利用分子雜交技術檢測基因的基本過程是：用標記的DNA單鏈探針與待測基因進行雜交．R基因如果進行轉錄，形成的mRNA的堿基序列是UAGAUCCAU能與堿基序列為ATCTAGGTA的探針互補配對；制備大量DNA探針常用PCR技術．
故答案為：
（1）$\frac{1}{3}$    單倍體育種
（2）父本在減數分裂時2號染色體不正常分離
（3）GUC    UUC    46
（4）待測基因    ATCTAGGTA     PCR

點評 本題的知識點是基因分離定律和自由組合定律的實質，基因突變、基因重組和染色體變異及育種，基因的轉錄和翻譯過程，旨在考查學生理解所學知識的要點，把握知識的內在聯系，形成知識網絡，并應用相關知識結合題干信息綜合解答問題．