Question

【題目】我國科學(xué)家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)了治療瘧疾的重要藥物青蒿素而獲得了2015年度諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。利用野生青蒿（2N＝18），通過傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代生物技術(shù)可培育青蒿素高產(chǎn)植株。請(qǐng)回答下列問題：

（1）圖甲表示利用野生青蒿的花粉進(jìn)行育種的過程，其中植株X和Y的染色體數(shù)分別為____________。

（2）已知青蒿莖的顏色有青色、橙色和紅色，由兩對(duì)等位基因A/a和B/b控制�，F(xiàn)將一青桿植株和一橙桿植株雜交，F1全為青桿，F1自交得F2，結(jié)果如圖乙所示，則親本青桿和橙桿的基因型分別是____________；若讓F2中的青桿植株自交，則產(chǎn)生紅桿植株的概率是_________。

（3）如果青蒿莖桿的顏色是由葉綠體中的色素決定的，則兩對(duì)等位基因A/a和B/b直接控制的是________________的形成。

（4）圖丙為控制青蒿素CYP酶合成的cyp基因的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中K、M不編碼蛋白質(zhì)，對(duì)應(yīng)的mRNA片段被剪切，若該基因的一個(gè)堿基對(duì)改變，會(huì)使CYP酶的第70位氨基酸由谷氨酸變成了纈氨酸，則該基因突變發(fā)生的區(qū)段可能是__________（填字母）。

Answer 1

【答案】9和18 AAbb和aaBB 1/16 色素合成所需要的酶（蛋白） L或N

【解析】

分析圖甲：過程中首先利用花藥離體培養(yǎng)技術(shù)獲得單倍體幼苗，然后再用秋水仙素加倍獲得

純合體植株，該過程利用了花粉細(xì)胞的全能性；

真核生物的基因包括編碼區(qū)和非編碼區(qū)，其中編碼區(qū)又分為內(nèi)含子和外顯子，只有外顯子能夠編碼蛋白質(zhì)。

基因突變是指DNA分子中發(fā)生的堿基對(duì)的增添、缺失和改變，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，基因突變通常發(fā)生在DNA復(fù)制的過程中，基因突變能為生物的變異提供最初的原材料。

（1）圖甲中植株X是花藥離體培養(yǎng)獲得的單倍體幼苗，故其中含有的染色體數(shù)為9，Y植株是在X的基礎(chǔ)上用低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍后獲得的二倍體，因此其中的染色體數(shù)為18。

（2）圖乙所示一青桿植株和一橙桿植株雜交，F1全為青桿，F1自交得F2，根據(jù)F2的性狀分離比可知控制青蒿莖色的兩對(duì)基因的遺傳遵循基因的自由組合定律，由于F1的基因型為AaBb，親本的表現(xiàn)型為青桿和橙桿因此可知青桿親本的基因型為AAbb，橙桿親本基因型為aaBB；F2中的青桿植株的基因型為1AABB、2AaBB、2AABb、4AaBb、1AAbb、2Aabb，其中只有基因型為AaBb和Aabb青桿植株自交能產(chǎn)生紅桿，因此，F2自交產(chǎn)生紅桿植株的概率是4/12×1/16+2/12×1/4=1/16。

（3）如果青蒿莖桿的顏色是由葉綠體中的色素決定的，葉綠體中的色素的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，因此可推知控制莖稈顏色的兩對(duì)等位基因A/a和B/b是通過直接控制色素合成所需要的酶（蛋白）的合成進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)性狀的控制。

（4）圖丙中K、M不編碼蛋白質(zhì)，對(duì)應(yīng)的mRNA片段被剪切，說明K、M對(duì)應(yīng)該基因的內(nèi)含子的位置，則該基因外顯子對(duì)應(yīng)的mRNA區(qū)段為圖中的I、L、N，三區(qū)段形成的成熟mRNA的堿基數(shù)目為81+78+141=300，由于該基因的一個(gè)堿基對(duì)改變，導(dǎo)致CYP酶的第70位氨基酸由谷氨酸變成了纈氨酸，若翻譯的方向由左向右，則第70位的氨基酸相關(guān)基因突變發(fā)生在對(duì)應(yīng)與N的基因區(qū)段，若翻譯的方向?yàn)橛捎蚁蜃�，則第70位的氨基酸相關(guān)基因突變發(fā)生在對(duì)應(yīng)與L的基因區(qū)段，因此，該基因突變發(fā)生的區(qū)段可能是L或N。