Question

【題目】野生生菜通常為綠色，遭遇低溫或干旱等逆境時(shí)合成花青素，使葉片變?yōu)榧t色�；ㄇ嗨啬軌蛲ㄟ^光衰減保護(hù)光合色素，還具有抗氧化作用。人工栽培的生菜品種中，在各種環(huán)境下均為綠色�？蒲腥藛T對其機(jī)理進(jìn)行了研究。

（1）用野生型深紅生菜與綠色生菜雜交，F1自交，F2中有7/16的個(gè)體始終為綠色，9/16的個(gè)體為紅色。

①本實(shí)驗(yàn)中決定花青素有無的基因位于___________對同源染色體上。

②本實(shí)驗(yàn)獲得的F2中雜合綠色個(gè)體自交，后代未發(fā)生性狀分離，其原因是：_________________。

（2）F2自交，每株的所有種子單獨(dú)種植在一起可得到一個(gè)株系。所有株系中，株系內(nèi)性狀分離比為3:1的占___________________（比例），把這樣的株系保留，命名為1號、2號__________。

（3）取1號株系中綠色與深紅色個(gè)體進(jìn)行DNA比對，發(fā)現(xiàn)二者5號染色體上某基因存在明顯差異，如下圖所示。

據(jù)圖解釋：1號株系中綠色個(gè)體的r1基因編碼的r1蛋白喪失功能的原因 ___________________ 。

（4）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與生菜葉色有關(guān)的R1和R2基因編碼的蛋白質(zhì)相互結(jié)合成為復(fù)合體后，促進(jìn)花青素合成酶基因轉(zhuǎn)錄，使生菜葉片呈現(xiàn)深紅色。在以上保留的生菜所有株系中都有一些紅色生菜葉色較淺，研究人員從中找到了基因R3，發(fā)現(xiàn)R3基因編碼的蛋白質(zhì)也能與R1蛋白質(zhì)結(jié)合。據(jù)此研究人員做出假設(shè)：R3蛋白與R2蛋白同時(shí)結(jié)合R1蛋白上的不同位點(diǎn)，且R1R2R3復(fù)合物不能促進(jìn)花青素合成酶基因轉(zhuǎn)錄。為檢驗(yàn)假設(shè)，研究人員利用基因工程技術(shù)向淺紅色植株中轉(zhuǎn)入某一基因使其過表達(dá)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

受體植株	轉(zhuǎn)入的基因	轉(zhuǎn)基因植株葉色
淺紅色植株（R1R1R2R2R3R3）	R1	深紅色
淺紅色植株（R1R1R2R2R3R3）	R2	深紅色

實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否支持上述假設(shè)，如果支持請說明理由，如果不支持請?zhí)岢鲂碌募僭O(shè) ______________________________。

Answer 1

【答案】2 紅色出現(xiàn)需要含有2種顯性基因；而綠色雜合子只含有1種顯性基因，其自交后不可能出現(xiàn)含2種顯性基因的個(gè)體 1/4 r1基因中間堿基對缺失（5個(gè)），導(dǎo)致其指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 不支持。 新假設(shè)：R3蛋白與R2蛋白競爭R1蛋白上的相同結(jié)合位點(diǎn)，但R1R3復(fù)合物不能促進(jìn)花青素合成酶基因轉(zhuǎn)錄。

【解析】

F2代9∶7的性狀分離比符合9∶3∶3∶1的變式，是判斷該對性狀是由兩對獨(dú)立遺傳的等位基因控制的依據(jù)。若用A/a以及B/b來表示，則F1的基因型為AaBb，F2的基因型和比例為AABB∶AaBB∶AABb∶AaBb∶AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb∶aabb=1∶2∶2∶4∶1∶2∶1∶2∶1。

（1）①F2中紅色個(gè)體與綠色個(gè)體比例為9∶7，符合9∶3∶3∶1的變式，說明決定花青素有無的基因位于2對同源染色體上。

②由①可知，決定該性狀的基因位于兩對同源染色體上，若用A/a以及B/b來表示，紅色個(gè)體基因型為A_B_，綠色個(gè)體基因型包括A_bb、aaB_和aabb，綠色雜合子包括Aabb、aaBb，自交后代最多只有一種顯性基因，而紅色出現(xiàn)需要含有2種顯性基因，因此其自交后代全為綠色。

（2）自交后代分離比為3∶1，說明有一對基因?qū)儆陔s合子，同時(shí)紅色出現(xiàn)需要含有2種顯性基因，而綠色雜合子只含有1種顯性基因，因此符合情況的基因型包括AaBB、AABb，這兩種基因型在F2中占2/16+2/16=1/4。

（3）由圖可知，與R1相比，r1缺失了5個(gè)堿基對，由于堿基對缺失，導(dǎo)致其指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，向淺紅色植株R1R1R2R2R3R3中轉(zhuǎn)入基因R1或R2，均可使轉(zhuǎn)基因植株葉色變?yōu)樯罴t色，若R3蛋白與R2蛋白同時(shí)結(jié)合在R1蛋白上的不同位點(diǎn)，且R1R2R3復(fù)合物不能促進(jìn)花青素合成酶基因轉(zhuǎn)錄，則兩種轉(zhuǎn)基因植株都應(yīng)為淺紅色，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果不支持上述假說。R1R2復(fù)合物可促進(jìn)花青素合成酶基因轉(zhuǎn)錄，推測R3蛋白與R2蛋白結(jié)合在R1蛋白的同一位點(diǎn)，轉(zhuǎn)入基因R1或R2，均會使R1R2復(fù)合物含量增加，使轉(zhuǎn)基因植物葉色變?yōu)樯罴t色，但R1R3復(fù)合物不能促進(jìn)花青素合成酶基因轉(zhuǎn)錄。即新假設(shè)為：R3蛋白與R2蛋白競爭R1蛋白上的相同結(jié)合位點(diǎn)，但R1R3復(fù)合物不能促進(jìn)花青素合成酶基因轉(zhuǎn)錄。