Question

【題目】將水稻寬葉粳（KYJ）品系，用甲基磺酸乙酯誘變獲得窄葉突變體zy17。

（1）用甲基磺酸乙酯誘導水稻發(fā)生基因突變，會導致同一個體中有多個基因發(fā)生突變，說明誘變育種可以___________，如：A基因突變?yōu)?/span>a、B基因突變?yōu)?/span>b、c基因突變?yōu)?/span>C……

（2）純合窄葉突變體zy17與純合寬葉粳（KYJ）雜交獲得F1，F1自交獲得F2。

①若F2中出現(xiàn)___________現(xiàn)象，可判斷此對相對性狀受一對等位基因控制，且窄葉為隱性性狀。將控制窄葉性狀的基因記為a基因。

②若B、b基因與A、a基因位于不同的染色體上。上述突變體zy17（aabb）與純合寬葉粳（AABB）雜交，得F1。F1經(jīng)過___________分裂過程形成配子時，非同源染色體發(fā)生___________。F1自交獲得的F2中，窄葉群體的B基因頻率___________（填寫“大于”、“等于”或“小于”）b基因頻率。

（3）為確定控制窄葉性狀的基因a在基因組中的位置，進行如下實驗。

不同的染色體上有若干不同的特定DNA序列。提取F2群體中若干窄葉植株的DNA，不同株的DNA等量混合，得到DNA混合物。從DNA混合物中擴增某一特定DNA序列，以寬葉粳（KYJ）品系的相應特定DNA序列做為標準，統(tǒng)計擴增出的DNA片段中發(fā)生突變的核苷酸序列所占的比例。其他特定DNA序列也按上述方法擴增并進行統(tǒng)計。下圖表示其中的兩個結果。

①若序列比對結果為___________（填寫“結果1”或“結果2”），則此序列可能位于窄葉基因a中。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)有6個序列符合上述結果。

②6個突變序列中有4個被認為與窄葉突變體表型改變沒有因果關系，請從突變序列在DNA上位置的角度說出做出這一判斷的理由是____________________。

③另外2個突變序列分別位于基因甲、乙中�；�因甲，編碼一種蛋白質(zhì)。甲中的某一位點的堿基序列“—GAT—”在突變體中變?yōu)椤啊?/span>AAT—”，改變前后均不對應終止密碼子。這種變異屬于基因突變中的堿基（對）的___________，若此突變導致___________，則可以認為此突變與表型的改變有關，需要針對此基因進一步研究。

基因乙的堿基序列丟失兩個堿基，使得其編碼的蛋白質(zhì)的分子量與寬葉粳（KYJ）中的此蛋白質(zhì)相比明顯變小，推測其原因是____________________。結合其它研究結果，確定基因乙是決定“窄葉”的基因a。

（4）綜合上述研究，請?zhí)岢鲫P于窄葉基因乙（a）的進一步研究的方向。____________________

（5）在實際生產(chǎn)中窄葉突變體的產(chǎn)量并不高，保留此類型的水稻的意義是___________________。

Answer 1

【答案】提高突變頻率 F2中寬葉和窄葉的性狀分離比接近3：1 減數(shù) 自由組合 等于 結果2 這4個突變位點位于DNA的非基因片段上或位于基因的非編碼區(qū)或基因編碼區(qū)的內(nèi)含子 替換 相應的蛋白質(zhì)結構（功能）發(fā)生改變或密碼子對應的氨基酸發(fā)生改變 蛋白質(zhì)翻譯提前終止 基因乙的功能或基因乙指導形成的蛋白質(zhì)的功能 了解基因功能或為水稻的育種提供材料或保護基因多樣性

【解析】

基因突變是指DNA中的堿基對的增添、缺失、替換，導致基因結構的改變。基因突變具有普遍性、隨機性、不定向性、多害少利性、低頻性。利用物理因素或化學因素誘導基因突變，可以提高基因突變的頻率。基因自由組合定律是指在形成配子時，同源染色體上的等位基因分離，非同源染色體上的非等位基因自由組合。

（1）基因突變具有低頻性，用化學試劑甲基磺酸乙酯誘導水稻發(fā)生基因突變，會導致同一個體中有多個基因發(fā)生突變，說明其可以提高基因突變的頻率。

（2）純合窄葉突變體zy17與純合寬葉粳（KYJ）雜交獲得F1

①若此相對性狀受一對等位基因控制，F1為雜合子（Aa），F1自交，獲得F2的寬葉(A-)和窄(aa)葉的性狀分離比接近3：1。

②若B、b基因與A、a基因位于不同的染色體上,說明這兩對基因的遺傳遵循基因自由組合定律。上述突變體zy17（aabb）與純合寬葉粳（AABB）雜交，得F1（AaBb）。F1經(jīng)過j減數(shù)分裂過程形成配子時，非同源染色體發(fā)生自由組合。F1自交獲得的F2，因?qū)捜~受A基因控制，所以F2表現(xiàn)型及比例為(A-B-+A-bb)：(aaB_:aabb)=寬葉10：窄葉7，窄葉群體的B基因頻率等于b基因頻率。

（3）①以寬葉粳（KYJ）品系的相應特定DNA序列做為標準與擴增的DNA片段序列進行比對，結果1擴增出的DNA片段中部分序列不同，結果2序列與標準序列完全不相同，說明序列比對結果為2可能位于窄葉基因a中。

②6個突變序列中有4個被認為與窄葉突變體表型改變沒有因果關系，說明序列改變并沒有改變生物的性狀，該突變序列在DNA上的位置可能為基因的非編碼區(qū)或者是內(nèi)含子區(qū)域或者非基因片段。

③另外2個突變序列分別位于基因甲、乙中�；�因甲，編碼一種蛋白質(zhì)。甲中的某一位點的堿基序列“—GAT—”在突變體中變?yōu)?/span>“—AAT—”，改變前后均不對應終止密碼子。這種變異屬于基因突變中的堿基（對）的替換，結果若導致性狀改變，說明此突變導致編碼的相應蛋白質(zhì)結構（功能）發(fā)生改變或密碼子對應的氨基酸改變，需要針對此基因進一步研究�；�因乙的堿基序列丟失兩個堿基，使得其編碼的蛋白質(zhì)的分子量與寬葉粳（KYJ）中的此蛋白質(zhì)相比明顯變小，說明蛋白質(zhì)的翻譯提前終止。結合其它研究結果，確定基因乙是決定“窄葉”的基因a。

（4）綜合上述研究，基因乙是決定“窄葉”的基因a，在此基礎上可以進一步研究基因乙的功能或基因乙指導形成的蛋白質(zhì)的功能。

（5）在實際生產(chǎn)中窄葉突變體的產(chǎn)量并不高，保留此類型的水稻的意義：了解基因功能、為水稻的育種提供材料、保護基因多樣性。