Question

17．玉米（2N=20）是重要的糧食作物之一．請(qǐng)分析回答下列有關(guān)遺傳學(xué)問(wèn)題：
（1）某玉米品種2號(hào)染色體上的基因?qū)�S、s和M、m各控制一對(duì)相對(duì)性狀，基因S在編碼蛋白質(zhì)時(shí)，控制最前端幾個(gè)氨基酸的DNA序列如圖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(shí)，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(duì)G/C缺失，則該處對(duì)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(guò)程中出現(xiàn)的變異的類(lèi)型屬于基因重組，其原因是在減數(shù)分裂過(guò)程中發(fā)生了同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換．
（2）玉米的高桿易倒伏（H）對(duì)矮稈抗倒伏（h）為顯性，抗病（R）對(duì)易感病（r）為顯性，兩對(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上．圖2表示利用品種甲（HHRR）和乙（h hrr）通過(guò)三種育種方法（Ⅰ～Ⅲ）培育優(yōu)良品種（hhRR）的過(guò)程．
①利用方法I培育優(yōu)良品種時(shí)，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(zhǎng)勢(shì)弱小且高度不育，須經(jīng)誘導(dǎo)染色體加倍后才能用于生產(chǎn)實(shí)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．
②用方法Ⅱ培育優(yōu)良品種時(shí)，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(huì)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(jī)授粉，則雜交所得子代中的純合矮稈抗病植株占$\frac{4}{27}$．

Answer 1

分析 1、分析題圖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(bǔ)配對(duì)原則，轉(zhuǎn)錄起始密碼子的模板鏈?zhǔn)荰AC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?zhǔn)莃鏈；如果箭頭所指堿基對(duì)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(duì)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?zhǔn)荰AC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?zhǔn)莃鏈；基因S的b鏈中箭頭所指堿基對(duì)G/C缺失，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA該該處順延一個(gè)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(duì)相對(duì)性狀，且同位于2號(hào)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(guò)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）①Ⅰ是單倍體育種，單倍體育種過(guò)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(zhǎng)勢(shì)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(shí)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）．
②將基因型為HhRr的植株自交獲得子代（F₂），F(xiàn)₂代植株中自交后代基因型共有9種，其中純合體為4種，雜合體即發(fā)生性狀分離的基因型為5種；由于純合體共占$\frac{1}{4}$，故這些植株在全部 F₂代中的比例為1-$\frac{1}{4}$=$\frac{3}{4}$；若將F₂代的全部高稈抗病植株基因型為H_R_，矮稈抗病植株基因型為hhR_．其中RR占$\frac{1}{3}$，Rr占$\frac{2}{3}$．則R的頻率為$\frac{2}{3}$，r的頻率為$\frac{1}{3}$．隨機(jī)授粉所得RR占$\frac{2}{3}$×$\frac{2}{3}$=$\frac{4}{9}$，故后代中純合矮稈抗病植株hhRR概率為$\frac{4}{27}$．
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發(fā)生了交叉互換
（2）①花藥離體培養(yǎng)     長(zhǎng)勢(shì)弱小且高度不育Ⅲ基因突變頻率很低而且是不定向的
②5       $\frac{3}{4}$       $\frac{4}{27}$

點(diǎn)評(píng) 本題的知識(shí)點(diǎn)是轉(zhuǎn)錄過(guò)程，基因突變特點(diǎn)，單倍體育種、雜交育種、誘變育種的過(guò)程和原理，基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)和應(yīng)用，旨在考查學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，把握知識(shí)都內(nèi)在聯(lián)系并學(xué)會(huì)根據(jù)題干信息進(jìn)行推理、計(jì)算．