Question

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Dd、Ii、Rr表示）控制．研究發現，體細胞中r基因數多于R時，R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）如圖所示．

（1）正常情況下，圖1中紅花植株的基因型有

 

種．某正常紅花植株自交后代出現了兩種表現型，子代中表現型的比例為

 

．
（2）突變體①、②、③的花色相同，這說明花色素的合成量與體細胞內

 

有關．對R與r基因的mRNA進行研究，發現其末端序列存在差異，如圖3所示．二者編碼的氨基酸在數量上相差

 

個（起始密碼子位置相同，UAA、UAG與UGA為終止密碼子），其直接原因是

 

．
（3）基因型為iiDdRr的花芽中，出現基因型為iiDdr的一部分細胞，其發育形成的花呈

 

色，該變異是細胞分裂過程中出現

 

的結果．基因型為iiDdr的突變體自交所形成的部分受精卵不能發育，其根本原因是

 

．
（4）今有已知基因組成的純種正常植株若干，請利用上述材料設計一個最簡便的雜交實驗，以確定iiDdRrr植株屬于圖2中的哪一種突變體（假設實驗過程中不存在突變與染色體互換，各型配子活力相同）．
實驗步驟：讓該突變體與基因型為

 

的植株雜交，觀察并統計子代的表現型與比例．
結果預測：Ⅰ若子代中

 

，則其為突變體①；Ⅱ若子代中

 

，則其為突變體②；Ⅲ若子代中

 

，則其為突變體③．

Answer 1

考點：基因的自由組合規律的實質及應用,遺傳信息的轉錄和翻譯,基因突變的特征

專題：

分析：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D的表達，所以形成紅色物質的基因組成為iiD_-R_-．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R、rr、Rr、r四種配子，比例為1：1：1：1；突變體②減數分裂可產生R、Rr、rr、r四種配子，比例為1：2：1：2；突變體③減數分裂可產生R、rr兩種配子，比例為1：1．

解答： 解：（1）正常情況下，圖1中紅花植株的基因型有iiDDRR、iiDdRR、iiDDRr和iiDdRd共4種．某正常紅花植株自交后代出現了兩種表現型，如果是iiDdRR或iiDDRr，則子代中表現型的比例為3：1；如果是iiDdRd，則子代中表現型的比例為9：7．
（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R或r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R與r的數量有關．對R與r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R的mRNA上為C，而在r的mRNA上為G；又UAG為終止密碼子．說明在r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．
（3）由于基因型為iiDdr的細胞中缺少R，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iiDdr的突變體自交所形成的部分受精卵不能發育，其根本原因是缺少發育成完整個體的部分基因．
（4）由于iiDdRrr植株中多了一個r基因，又體細胞中r基因數多于R時，R基因的表達減弱而形成粉紅花突變體．因此用iiDdRrr植株與基因型為iiDDRR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：粉紅為3：1，則其為突變體①；如果子代中紅：粉紅為5：1，則其為突變體②；如果子代中紅：粉紅為1：1，則其為突變體③．
故答案為：
（1）4   3：1或9：7  
（2）基因（R與r）的數量    4    在r的mRNA中提前出現終止密碼子  
（3）白    染色體數目變異或缺失   缺少發育成完整個體的部分基因  
（4）iiDDRR   紅：粉紅為3：1   紅：粉紅為5：1    紅：粉紅為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．