Question

10．玉米（2N=20）是重要的糧食作物之一．請分析回答下列有關(guān)遺傳學問題：
（1）某玉米品種2號染色體上的基因S、s和M、m各控制一對相對性狀，基因S在編碼蛋白質(zhì)時，控制最前端幾個氨基酸的DNA序列如下圖1所示．已知起始密碼子為AUG或GUG．

①基因S發(fā)生轉(zhuǎn)錄時，作為模板鏈的是圖1中的b鏈．若基因S的b鏈中箭頭所指堿基對G/C缺失，則該處對應(yīng)的密碼子將改變?yōu)镚UU．
②某基因型為SsMm的植株自花傳粉，后代出現(xiàn)了4種表現(xiàn)型，在此過程中出現(xiàn)的變異的類型屬于基因重組，其原因是在減數(shù)分裂過程中發(fā)生了同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換．
（2）玉米的高桿易倒伏（H）對矮稈抗倒伏（h）為顯性，抗病（R）對易感�。╮）為顯性，兩對基因分別位于兩對同源染色體上．上圖2表示利用品種甲（HHRR）和乙（hhrr）通過三種育種方法（Ⅰ～Ⅲ）培育優(yōu)良品種（hhRR）的過程．
①用方法Ⅱ培育優(yōu)良品種時，先將基因型為HhRr的植株自交獲得子代（F₂），F(xiàn)₂代植株中自交會發(fā)生性狀分離的基因型共有5種，這些植株在全部F₂代中的比例為$\frac{3}{4}$．若將F₂代的全部高稈抗病植株去除雄蕊，用F₂代矮稈抗病植株的花粉隨機授粉，則雜交所得子代中的純合矮稈抗病植株占$\frac{4}{27}$．
②利用方法Ⅰ培育優(yōu)良品種時，獲得hR植株常用的方法為花藥離體培養(yǎng)，這種植株由于長勢弱小而且高度不育，須經(jīng)誘導(dǎo)染色體加倍后才能用于生產(chǎn)實踐．圖2所示的三種方法（Ⅰ～Ⅲ）中，最難獲得優(yōu)良品種（hhRR）的是方法Ⅲ，其原因是基因突變頻率很低而且是不定向的．

Answer 1

分析 1、分析圖1：該圖是基因的部分結(jié)構(gòu)，已知起始密碼子為AUG或GUG，按照堿基互補配對原則，轉(zhuǎn)錄起始密碼子的模板鏈是TAC或CAC，分析基因中的a鏈和b鏈，兩條鏈都不含有CAC，b鏈中含有TAC，因此轉(zhuǎn)錄的模板鏈是b鏈；如果箭頭所指堿基對G/C缺失，則模板鏈中的該堿基序列由CA TAC GTT CAG AGG變成CA TAC GTT CAA GG，因此該處對應(yīng)的密碼子將由GUC改變?yōu)?GUU．
2、分析圖2：該圖是幾種育種方法，其中Ⅰ是單倍體育種，原理是染色體變異；Ⅱ是雜交育種，原理是基因重組；Ⅲ是誘變育種，原理是基因突變．

解答 解：（1）①起始密碼子為AUG或GUG，則轉(zhuǎn)錄起始密碼子的模板鏈是TAC或CAC，分析基因中的a鏈和b鏈，ATC位于b鏈，因此轉(zhuǎn)錄的模板鏈是b鏈；基因S的b鏈中箭頭所指堿基對G/C缺失，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA該該處順延一個堿基，該處的密碼子變成GUU．
②由題意知，S、s和M、m各控制一對相對性狀，且同位于2號染色體上，不遵循自由組合定律，如果基因型為SsMm的植株自花傳粉，后代出現(xiàn)了4種表現(xiàn)型，最可能的原因是減數(shù)分裂過程中同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換，該變異屬于基因重組中的交叉互換型．
（2）①基因型為HhRr的植株自交獲得子代，后代植株自交能發(fā)生性狀分離的基因型（雜合子）共有5種，即HHRr、HhRR、HhRr、Hhrr、hhRr，這些植株在全部F₂代中的比例為$\frac{2}{16}$+$\frac{2}{16}$$+\frac{4}{16}$$+\frac{2}{16}$$+\frac{2}{16}$=$\frac{3}{4}$；子代高稈抗病植株H_R_（HHRR：HHRr：HhRR：HhRr=1：2：2：4），產(chǎn)生的卵細胞的基因型是HR：Hr：hR：hr=4：2：2：1，F(xiàn)₂代矮稈抗病植株的基因型是hhRR：hhRr=1：2，產(chǎn)生的配子的基因型及比例是hR：hr=2：1，二者雜交，子代中的純合矮稈抗病植株占的比例是hhRR=$\frac{2}{9}$×$\frac{2}{3}$=$\frac{4}{27}$．
②Ⅰ是單倍體育種，單倍體育種過程中獲取單倍體植株hR常用的方法是花藥（花粉）離體培養(yǎng)；由于單倍體長勢弱小而且高度不育，須經(jīng)誘導(dǎo)染色體加倍后才能用于生產(chǎn)實踐；由于基因突變具有不定向性和低頻性，采用方法Ⅲ最難獲得優(yōu)良品種（hhRR）．
故答案為：
（1）①b     GUU
②基因重組     同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換
（2）①5   $\frac{3}{4}$    $\frac{4}{27}$    ②花藥離體培養(yǎng)      長勢弱小而且高度不育Ⅲ基因突變頻率很低而且是不定向的

點評 本題的知識點是轉(zhuǎn)錄過程，基因突變特點，單倍體育種、雜交育種、誘變育種的過程和原理，基因自由組合定律的實質(zhì)和應(yīng)用，旨在考查學生理解所學知識的要點，把握知識都內(nèi)在聯(lián)系并學會根據(jù)題干信息進行推理、計算．