Question

8．玉米葉片葉綠素的合成受其7號染色體上一對等位基因（A、a）的控制，同時也受光照的影響．在玉米植株中，體細胞含2個A的植株葉片呈深綠色，含一個A的植株葉片呈淺綠色；體細胞沒有A的植株葉片呈黃色，會在幼苗期后死亡．
（1）在正常光照下，AA植株葉片呈深綠色，而在遮光條件下卻呈黃色，從基因與性狀的關系角度分析其原因光照的有無會影響到與葉綠素代謝有關酶的基因（A）的表達，進而影響葉片顏色．
（2）在淺綠色植株體內某些正常細胞中含有兩個A基因，原因是這些細胞正在進行細胞分裂，基因已完成了復制但還未平分到兩子細胞，有一批淺綠色植株（P），如果讓它們相互授粉得到F₁，F₁植株隨機交配得到F₂，…逐代隨機交配得到Fn，那么在Fn代成熟植株中a基因頻率為$\frac{1}{n+2}$（用繁殖代數n的表達式表示）．
（3）現有一淺綠色突變體成熟植株甲，其體細胞（如右圖）中一條7號染色體的片段m發生缺失，記為q；另一條正常的7號染色體記為p．片段m缺失的花粉會失去受精活力，且胚囊中卵細胞若無A或a基因則不能完成受精作用．請推測該淺綠突變體成熟植株甲的A或a基因是否位于片段m上？不可能（填“一定”、“可能”或“不可能”）．假設A、a不位于片段m上，要確定植株甲的基因A、a在染色體p、q上的分布，現將植株甲進行自交得到F₁，待F₁長成成熟植株后，觀察并統計F₁表現型及比例．
請預測結果并得出結論：
①若F₁全為淺綠色植株，則植株甲體細胞中基因A位于q上，基因a位于p上．
②若F₁深綠色植株：淺綠色植株=1：1，則植株甲體細胞中基因A位于p上，基因a位于q上．

Answer 1

分析 基因控制生物的性狀，但同時又受環境的影響，即表現型=基因型+環境因素．
染色體變異是指染色體結構和數目的改變．染色體結構的變異主要有缺失、重復、倒位、易位四種類型．染色體數目變異可以分為兩類：一類是細胞內個別染色體的增加或減少，另一類是細胞內染色體數目以染色體組的形式成倍地增加或減少．

解答 解：（1）根據題意分析可知：AA植株葉片在正常光照下呈深綠色，而在遮光條件下卻呈黃色，說明光照的有無會影響與葉綠體代謝有關酶的基因的表達，進而影響葉片顏色．
（2）在淺綠色植株體的體細胞基因型為Aa，當有些細胞正在進行細胞分裂，基因已完成了復制但未平分到兩個子細胞中時，這些正常細胞中會含有兩個A基因．有一批淺綠色植株（Aa），如果讓它們相互授粉得到AA、Aa、aa，由于體細胞沒有A的植株葉片呈黃色，會在幼苗期后死亡．所以成熟植株中只有AA、Aa，比例為1：2，a基因頻率為$\frac{1}{3}$=$\frac{1}{1+2}$．F₁植株隨機交配得到F₂，其中AA占$\frac{4}{9}$、Aa占$\frac{4}{9}$、aa占$\frac{1}{9}$，aa死亡，則AA：Aa=1：1，即成熟植株中a基因頻率為$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{2+2}$．同理可推出：在F_n代成熟植株中a基因頻率為$\frac{1}{n+2}$．
（3）淺綠色突變體成熟植株甲的體細胞基因型為Aa，如果基因A或a在缺失片段m上，則q染色體上沒有基因A、a，又因為含有這樣的q染色體的花粉或卵細胞都不能完成受精作用，則不能產生植株甲．因此，植株甲的A或a基因不可能在片段m上．
將植株甲進行自交得到F₁，待F₁長成成熟植株后，觀察并統計F₁表現型及比例．若F₁全為淺綠色植株，則植株甲體細胞中基因A位于q上，基因a位于p上；若F₁深綠色植株：淺綠色植株=1：1，則植株甲體細胞中基因A位于p上，基因a位于q上．
故答案為：
（1）光照的有無會影響到與葉綠素代謝有關酶的基因（A）的表達，進而影響葉片顏色
（2）這些細胞正在進行細胞分裂，基因已完成了復制但還未平分到兩子細胞        $\frac{1}{n+2}$
（3）不可能          ①全為淺綠色植株          ②深綠色植株：淺綠色植株=1：1

點評 本題考查基因與性狀關系及染色體變異的相關知識，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和解決問題的能力．