Question

16．某二倍體植物的花色受獨(dú)立遺傳且完全顯性的三對(duì)基因（用Dd、Ii、Rr表示）控制．研究發(fā)現(xiàn)，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（其它基因數(shù)量與染色體均正常）如圖所示．

（1）正常情況下，甲圖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（1：3或7：9）．
（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)基因（R與r）的數(shù)量有關(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）基因型為iiDdRr的花芽中，出現(xiàn)基因型為iiDdr的一部分細(xì)胞，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)目變異或缺失的結(jié)果．基因型為iiDdr的突變體自交所形成的部分受精卵不能發(fā)育，其根本原因是缺少發(fā)育成完整個(gè)體的部分基因．
（4）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iiDdRrr植株屬于圖乙中的哪一種突變體（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：粉紅為3：1，則其為突變體①；II若子代中紅：粉紅為5：1，則其為突變體②；Ⅲ若子代中紅：粉紅為1：1，則其為突變體③．

Answer 1

分析 根據(jù)二倍體植物的花色受獨(dú)立遺傳且完全顯性的三對(duì)基因控制，說(shuō)明其遵循基因的自由組合定律．由于I抑制D的表達(dá)，所以形成紅色物質(zhì)的基因組成為iiD_-R_-．突變體①和突變體③是染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生變異，突變體②是染色體數(shù)目發(fā)生變異．突變體①減數(shù)分裂可產(chǎn)生R、rr、Rr、r四種配子，比例為1：1：1：1；突變體②減數(shù)分裂可產(chǎn)生R、Rr、rr、r四種配子，比例為1：2：1：2；突變體③減數(shù)分裂可產(chǎn)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(xiàn)了兩種表現(xiàn)型，如果是iiDdRR或iiDDRr，則子代中表現(xiàn)型的比例為3：1；如果是iiDdRd，則子代中表現(xiàn)型的比例為9：7．
（2）根據(jù)題意和圖2分析可知：由于突變體①、②、③中都含有3個(gè)R或r基因，表現(xiàn)的花色相同，這說(shuō)明花色素的合成量與體細(xì)胞內(nèi)基因R與r的數(shù)量有關(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，圖3中的第6個(gè)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(shuō)明在r的mRNA中提前出現(xiàn)終止密碼子，導(dǎo)致二者編碼的氨基酸在數(shù)量上相差4個(gè)．
（3）由于基因型為iiDdr的細(xì)胞中缺少R，不能形成紅色物質(zhì)，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)目變異或缺失的結(jié)果．基因型為iiDdr的突變體自交所形成的部分受精卵不能發(fā)育，其根本原因是缺少發(fā)育成完整個(gè)體的部分基因．
（4）由于iiDdRrr植株中多了一個(gè)r基因，又體細(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．因此用iiDdRrr植株與基因型為iiDDRR的植株雜交，觀察并統(tǒng)計(jì)子代的表現(xiàn)型與比例．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（1：3或7：9）
（2）基因（R與r）的數(shù)量     4       在r的mRNA中提前出現(xiàn)終止密碼子
（3）白     染色體數(shù)目變異或缺失       缺少發(fā)育成完整個(gè)體的部分基因
（4）答案一：iiDDRR    I紅：粉紅為3：1    II紅：粉紅為5：1    III紅：粉紅為1：1
答案二：iiDDrr    I紅：粉紅：白為1：1：2    II紅：粉紅：白為1：2：3   III紅：粉紅：白為1：0：1

點(diǎn)評(píng) 本題考查基因自由組合定律和基因與性狀關(guān)系的相關(guān)知識(shí)，意在考查學(xué)生的識(shí)圖能力和判斷能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析問(wèn)題的能力．