Question

15．中國女科學家屠呦呦獲2015年諾貝爾生理學或醫學獎，她研制的抗瘧藥青蒿素挽救了數百萬人的生命．青蒿素是從黃花蒿（二倍體，18條染色體）中提取的，假設黃花蒿的莖稈顏色由兩對獨立遺傳的等位基因A、a和B、b控制，基因A控制紅色素合成（AA和Aa的效應相同），基因B為修飾基因，BB使紅色素完全消失，Bb使紅色素顏色淡化．現用兩組純合親本進行雜交，實驗結果如下：
第一組：P白桿×紅桿→F₁粉桿$\stackrel{?}{→}$F₂紅桿：粉桿：白桿=1：2：1
第二組：P白桿×紅桿→F₁粉桿$\stackrel{?}{→}$F₂紅桿：粉桿：白桿=3：6：7
請回答以下問題：
（1）第一、二組F₁中粉稈的基因型分別是AABb、AaBb，若第二組F₁粉稈進行測交，則F₂中紅桿：粉稈：白桿=1：1：2．
（2）讓第二組F₂中粉稈個體自交，后代仍為粉稈的個體比例占$\frac{5}{12}$．
（3）若BB和Bb的修飾作用相同，且都會使紅色素完全消失，第一組F₁全為白稈，F₂中紅稈：白稈=1：3，第二組中若白稈親本與第一組中不同，F₁也全部表現為白稈，那么F₁自交得F₂的表現型及比例為紅稈：白稈=3：13．
（4）四倍體黃花蒿中青蒿素含量通常高于野生型黃花蒿，低溫處理野生型黃花蒿正在有絲分裂的細胞會導致染色體不分離，從而獲得四倍體細胞并發育成植株．推測低溫處理導致細胞染色體不分離的原因是低溫抑制紡錘體形成．四倍體黃花蒿與野生型黃花蒿雜交后代體細胞的染色體數為27．

Answer 1

分析 由題意可知，該植物的莖稈顏色受兩對等位基因控制，基因B為修飾基因，BB使紅色完全消失，Bb使紅色淡化，因此紅桿的基因型為A_bb；粉紅色花的基因型為A_Bb；白花的基因型為 A_BB、aaB_、aabb；第二組子一代是粉桿，粉桿自交后代的性狀分離比是3：6：7，有16種組合，因此可以判定，兩對等位基因在遺傳過程中遵循自由組合定律，且子一代的基因型是AaBb，親本紅桿的基因型是AAbb，白桿的基因型是aaBB．

解答 解：（1）第一組中，純合白桿（AABB或aaBB或aabb）×純合紅桿（AAbb）→粉桿（A_Bb），F1自交后代出現1：2：1的分離比，說明F₁的基因型為AABb，F₁（AABb）自交所得F2為AABB（白桿）：AABb（粉桿）：AAbb（紅桿）=1：2：1．第二組：純合白桿（AABB或aaBB或aabb）×純合紅桿（AAbb）→粉桿（A_Bb）$\stackrel{?}{→}$F₂紅桿：粉桿：白桿=3：6：7．說明F₁的基因型為AaBb，F₁（AaBb）自交所得F2為（AAbb、Aabb）（紅桿）：（AABb、AaBb）（粉桿）：（AABB、AaBB、aaBB、aaBb、aabb）（白桿）=3：6：7．
若第二組F₁粉稈進行測交，即AaBb×aabb，則F₂中的基因型及表現型的比例為：Aabb紅桿：AaBb粉稈：（aaBb、aabb）白桿=1：1：2．
（2）讓第二組F₂中粉稈個體的基因型為$\frac{1}{3}AABb$和$\frac{2}{3}AaBb$，$\frac{1}{3}AABb$自交后代有$\frac{1}{2}×\frac{1}{3}AABb$為粉桿，即$\frac{1}{6}$.$\frac{2}{3}AaBb$自交后代有$\frac{2}{3}×（\frac{2}{16}AABb+\frac{4}{16}AaBb）$為粉桿，即$\frac{1}{4}$．兩種情況綜合可知，后代仍為粉稈的個體比例占（$\frac{1}{6}+\frac{1}{4}$）=$\frac{5}{12}$．
（3）若BB和Bb的修飾作用相同，且都會使紅色素完全消失，即為白色．第一組中，純合白桿（AABB或aaBB或aabb）×純合紅桿（AAbb）→白桿（A_Bb，即AABb或AaBb），親本純合白桿的基因型可能為AABB或aaBB，F1自交后代出現紅稈：白稈=1：3的分離比，說明F₁的基因型為AABb，并親本純合白桿的基因型為AABB．若第二組中白稈親本與第一組中不同，為aaBB．F₁的基因型為AaBb，也全部表現為白稈，自交所得F2為（A_B_、aaB_、aabb）（白桿）：（aaB_）（紅桿）=（9+3+1）：3=13：3．
（4）低溫抑制紡錘體形成，細胞染色體不分離，使細胞中染色體數目增倍．四倍體黃花蒿與野生型黃花蒿雜交后代體細胞的染色體數為$\frac{18×2}{2}+\frac{18}{2}=27$條．
故答案為：
（1）AABb、AaBb   1：1：2
（2）$\frac{5}{12}$
（3）紅稈：白稈=3：13
（4）低溫抑制紡錘體形成   27

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，旨在考查學生理解所學知識的要點，把握知識的內在聯系，形成知識網絡并學會根據子代的表現型及比例關系推測性狀在遺傳過程中遵循的遺傳規律，根據遺傳規律通過正推的方法解答相關問題．