Question

4．某二倍體植物的花色受獨(dú)立遺傳且完全顯性的玩茹（用Dd、Ii，Kr表示）控制．研究發(fā)現(xiàn)，I基因的存在抑制D基因的表達(dá)；體細(xì)胞中r基因數(shù)多于R時(shí)，R基因的表達(dá)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(xì)胞中基因與染色體的組成（其他基因數(shù)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4種．某正常紅花植株自交后代出現(xiàn)了兩種表現(xiàn)型，子代中表現(xiàn)型的比例為3：1或9：7．
（2）突變體①、②、③的花色相同，這說(shuō)明花色素的合成量與體細(xì)胞內(nèi)有關(guān)．對(duì)R與r基因的mRNA進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其末端序列存在差異，如圖3所示．二者編碼的氨基酸在數(shù)量上相差4個(gè)（起始密碼子位置相
同，UAA，UAG與UGA為終止密碼子），其直接原因是在r的mRNA中提前出現(xiàn)終止密碼子
（3）今有已知基因組成的純種正常植株若干，請(qǐng)利用上述材料設(shè)計(jì)一個(gè)最簡(jiǎn)便的雜交實(shí)驗(yàn)，以確定iiDdRAA植株屬于圖2中的哪一種突變體（假設(shè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不存在突變與染色體互換，各型配子活力相同）．
實(shí)驗(yàn)步驟：讓該突變體與基因型為iiDDRR的植株雜交，觀察并統(tǒng)計(jì)子代的表現(xiàn)型與比例．
結(jié)果預(yù)測(cè)：
Ⅰ若子代中紅：粉紅=3：1，則其為突變體①；
Ⅱ若子代中紅：粉紅=5：1，則其為突變體②；
Ⅲ若子代中紅：粉紅=1：1，則其為突變體③．

Answer 1

分析 1、由題意知，二倍體植物的花色受3對(duì)等位基因控制，3對(duì)等位基因獨(dú)立遺傳，說(shuō)明遵循基因的自由組合定律，由于I存在時(shí)抑制D基因表達(dá)，結(jié)合圖1可知，紅花的基因型是iiD_R_，其他都表現(xiàn)為白色．
2、分析R和r的mRNA的堿基序列可知，R的mRNA上終止密碼子在第6個(gè)密碼子位置，而r的mRNA上終止密碼子在第2個(gè)密碼子位置，因此r控制考查的蛋白質(zhì)與R控制合成的蛋白質(zhì)的氨基酸少了4個(gè)．
3、用演繹推理方法進(jìn)行解答：假定突變?yōu)槟骋环N情況，根據(jù)遺傳圖解推測(cè)后代的基因型、表現(xiàn)型及比例關(guān)系．

解答 解：（1）由甲圖可推知：紅花植株的基因型為iiD_R_，白花植株的基因型可能為I_ _ _ _ _、iiD_rr、iiddR_、iiddrr，由甲、乙兩圖可知，粉紅花突變體的基因型應(yīng)為iiD_Rrr．正常情況下，甲圖中紅花植株的基因型有4種，分別是iiDDRR、iiDdRR、iiDdRr、iiDDRr．某正常紅花植株自交后代出現(xiàn)了兩種表現(xiàn)型，則該植株可能為iiDDRr或iiDdRR或iiDdRr，子代中表現(xiàn)型的比例為3：1或9：7．
（2）由乙圖可知，突變體①②③都是含1個(gè)R和2個(gè)rr，它們的花色相同，這說(shuō)明花色素的合成量與體細(xì)胞內(nèi)R、r數(shù)量有關(guān)．從R與r基因的mRNA末端序列可以看出，R的mRNA上終止密碼子在第6個(gè)密碼子位置，而r的mRNA上終止密碼子在第2個(gè)密碼子位置，所以二者編碼的氨基酸在數(shù)量上相差4個(gè)，其直接原因是r的mRNA上終止密碼子位置靠前．
（3）由甲圖可知，基因型為iiDdr的細(xì)胞能合成白色物質(zhì)2，所以其發(fā)育形成的花呈白色，該變異是細(xì)胞分裂過(guò)程中出現(xiàn)染色體數(shù)目變異的結(jié)果．基因型為iiDdr的突變體可產(chǎn)生iDr、ido、idr、iDo四種配子，自交會(huì)形成缺失兩條染色體的受精卵，這部分受精卵不能發(fā)育的根本原因是缺少發(fā)育成完整個(gè)體所必需的部分基因．
Ⅰ若是iiDDRR×突變體①，由于iiDDRR產(chǎn)生的配子是iDR，突變體①產(chǎn)生Ro、rr、Rr、ro四種配子，則子代中只有紅花和粉紅花，比例為3：1；
Ⅱ若是iiDDRR×突變體②，突變體②產(chǎn)生2Rr、2r、1rr、1R四種配子，則子代中也只有紅花和粉紅花，比例為5：1；
Ⅲ若是iiDDRR×突變體③，突變體③只產(chǎn)生R、rr兩種配子，則子代中有紅花和粉紅花，比例為1：1．
故答案為：
（1）4   3：1或9：7
（2）4   在r的mRNA中提前出現(xiàn)終止密碼子
（3）iiDDRR
Ⅰ紅：粉紅=3：1
Ⅱ紅：粉紅=5：1
Ⅲ紅：粉紅=1：1

點(diǎn)評(píng) 本題旨在考查學(xué)生理解基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)，學(xué)會(huì)應(yīng)用基因自由組合定律解答遺傳學(xué)問(wèn)題及運(yùn)用假說(shuō)演繹法設(shè)計(jì)遺傳實(shí)驗(yàn)、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果并獲取結(jié)論．