Question

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，體細胞染色體數(shù)為18)，通過傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代生物技術可培育高青蒿素含量的植株。請回答以下相關問題：

(1)假設野生型青蒿白青稈(A)對紫紅稈(a)為顯性，稀裂葉(B)對分裂葉(b)為顯性，兩對性狀獨立遺傳，則野生型青蒿最多有________種基因型；若F₁代中白青稈、稀裂葉植株所占比例為3/8，則其雜交親本的基因型組合為____________________，該F₁代中紫紅稈、分裂葉植株所占比例為________。

(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胞會導致染色體不分離，從而獲得四倍體細胞并發(fā)育成植株。推測低溫處理導致細胞染色體不分離的原因是________________。四倍體青蒿與野生型青蒿雜交后代體細胞的染色體數(shù)為____________。

(3)從青蒿中分離了cyp基因(如圖為基因結(jié)構示意圖)，其編碼的CYP酶參與青蒿素合成。①若該基因一條單鏈中(G＋T)/(A＋C)＝2/3，則其互補鏈中(G＋T)/(A＋C)＝________________。②若該基因經(jīng)改造能在大腸桿菌中表達CYP酶，則改造后的cyp基因編碼區(qū)無____________(填字母)。③若cyp基因的一個堿基對被替換，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸變?yōu)槔i氨酸，則該基因突變發(fā)生的區(qū)段是__________(填字母)。

Answer 1

【答案】

(1)9　AaBb×aaBb、AaBb×Aabb　1/8

(2)低溫抑制紡錘體形成　27

(3)①3/2   ②K和M   ③L

【解析】 本題綜合考查基因的自由組合定律、染色體變異、基因結(jié)構及育種的有關知識。(1)題干中明確指出野生型青蒿的稈色和葉型這兩對性狀獨立遺傳，因此遵循自由組合定律�？刂贫捝�和葉型的基因型各有3種，分別是AA、Aa和aa，及BB、Bb和bb，因此野生型青蒿最多可以有基因型3×3＝9種。若F₁中白青稈、稀裂葉植株占3/8，即A_B_的個體有3/8,3/8看作是3/4和1/2相乘的結(jié)果，顯性個體在后代中占3/4，顯然是雜合子自交的結(jié)果，而顯性個體占1/2，則是測交的結(jié)果，因此其雜交親本的組合可能是AaBb×aaBb，也可能是AaBb×Aabb。無論親本組合是上述哪一種，F(xiàn)₁中紫紅稈、分裂葉植株(aabb)所占比例都為1/2×1/4＝1/8。(2)低溫能夠抑制紡錘體的形成，使細胞內(nèi)的染色體經(jīng)過復制但不發(fā)生分離，從而使染色體數(shù)目加倍。四倍體青蒿細胞內(nèi)的染色體是36條，因此它與野生型的二倍體青蒿雜交，它們雜交后代細胞內(nèi)染色體數(shù)為36/2＋18/2＝27條。(3)依據(jù)堿基互補配對原則，兩條鏈上的(G＋T)/(A＋C)互為倒數(shù)，因此若一條鏈上該值為2/3，則其互補鏈上該比值為3/2。原核生物的基因的編碼區(qū)是連續(xù)的，真核生物的基因編碼區(qū)是不連續(xù)的，含有不編碼蛋白質(zhì)的內(nèi)含子(如圖中的K和M)，若要使真核細胞的基因能在大腸桿菌中表達，應將內(nèi)含子去掉。cyp基因的編碼區(qū)中只有外顯子能編碼蛋白質(zhì)，若CYP酶的第50位氨基酸發(fā)生替換，則mRNA上第50個密碼子被替換，也就是第148 149 150三個堿基中發(fā)生改變，由此推知該基因外顯子的第148 149 150對脫氧核苷酸中發(fā)生替換，又由于J區(qū)段是81個堿基對，L區(qū)段是78個堿基對，因此該基因突變發(fā)生在L區(qū)段內(nèi)。