Question

19．青蒿素是治療瘧疾的重要藥物．利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍體，體細(xì)胞染色體數(shù)為18），通過傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代生物技術(shù)可培育高青蒿素含量的植株．請(qǐng)回答以下相關(guān)問題：
（1）假設(shè)野生型青蒿白青稈（A）對(duì)紫紅稈（a）為顯性，稀裂葉（B）對(duì)分裂葉（b）為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳，則野生型青蒿最多有9種基因型；若F₁代中白青稈、稀裂葉植株所占比例為$\frac{3}{8}$，則其雜交親本的基因型組合為AaBb×aaBb、AaBb×Aabb，該F₁代中紫紅稈、分裂葉植株所占比例為$\frac{1}{8}$．
（2）四倍體青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低溫處理野生型青蒿正在有絲分裂的細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致染色體不分離，從而獲得四倍體細(xì)胞并發(fā)育成植株，推測(cè)低溫處理導(dǎo)致細(xì)胞染色體不分離的原因是低溫抑制紡錘體形成，四倍體青蒿與野生型青蒿雜交后代體細(xì)胞的染色體數(shù)為27．
（3）從青蒿中分離了cyp基因（如圖為基因結(jié)構(gòu)示意圖），其編碼的CYP酶參與青蒿素合成．①若該基因一條單鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{2}{3}$，則其互補(bǔ)鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{3}{2}$．②若該基因經(jīng)改造能在大腸桿菌中表達(dá)CYP酶，則改造后的cyp基因編碼區(qū)無(wú)K和M（填字母）．③若cyp基因的一個(gè)堿基對(duì)被替換，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸變成纈氨酸，則該基因突變發(fā)生的區(qū)段是L（填字母）．

Answer 1

分析 根據(jù)題意分析可知：野生型青蒿白青稈（A）對(duì)紫紅稈（a）為顯性，稀裂葉（B）對(duì)分裂葉（b）為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳，符合基因的自由組合定律．明確知識(shí)點(diǎn)，梳理相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，結(jié)合問題的具體提示綜合作答．

解答 解：（1）在野生型青蒿的稈色和葉型這兩對(duì)性狀中，控制各自性狀的基因型各有3種（AA、Aa和aa，及BB、Bb和bb），由于控制這兩對(duì)性狀的基因是獨(dú)立遺傳的，基因間可自由組合，故基因型共有3×3=9種．F₁中白青稈、稀裂葉植株占$\frac{3}{8}$，即P（A_B_）=$\frac{3}{8}$，由于兩對(duì)基因自由組合，所以親本可能是AaBb×aaBb或AaBb×Aabb．當(dāng)親本為AaBb×aaBb時(shí)，F(xiàn)₁中紫紅稈、分裂葉植株所占比例為P（aabb）=$\frac{1}{2}×\frac{1}{4}=\frac{1}{8}$=；當(dāng)親本為AaBb×Aabb時(shí)，F(xiàn)₁中紫紅稈、分裂葉植株所占比例為P（aabb）=$\frac{1}{2}×\frac{1}{4}=\frac{1}{8}$．即無(wú)論親本組合是上述哪一種，F(xiàn)₁中紫紅稈、分裂葉植株所占比例都為$\frac{1}{8}$．
（2）低溫可以抑制紡錘體的形成，使細(xì)胞內(nèi)的染色體經(jīng)過復(fù)制但不發(fā)生分離，從而使染色體數(shù)目加倍．若四倍體青蒿（細(xì)胞內(nèi)的染色體是二倍體青蒿的2倍，有18×2=36條染色體）與野生型的二倍體青蒿雜交，前者產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中有18條染色體，后者產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中有9條染色體，兩者受精發(fā)育而成的后代體細(xì)胞中有27條染色體．
（3）①在DNA分子雙鏈中，G與C配對(duì)，A與T配對(duì)，所以若該基因一條單鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{2}{3}$，則其互補(bǔ)鏈中該比例為其倒數(shù)，即$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{3}{2}$．
②由圖分析可知，若該基因經(jīng)改造能在大腸桿菌中表達(dá)CYP酶，則改造后的cyp基因編碼區(qū)無(wú)K和M（內(nèi)含子片段）． 
③若cyp基因的一個(gè)堿基對(duì)被替換，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸變成纈氨酸，DNA對(duì)應(yīng)的堿基為148-150位，則該基因突變發(fā)生的區(qū)段是L（編碼區(qū)的外顯子）．
故答案為：（1）9  AaBb×aaBb、AaBb×Aabb  $\frac{1}{8}$
（2）低溫抑制紡錘體形成  27
（3）①$\frac{3}{2}$  ②K和M  ③L

點(diǎn)評(píng) 本題考查基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用、DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)、低溫誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，意在考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與掌握程度，培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖作答、判斷基因型和表現(xiàn)型的能力．