Question

13．青蒿素是治疗疟疾的重要药物．利用野生青蒿（2n=18），通过传统育种和现代生物技术可培养高青蒿素含量的植株．请回答下列问题：

（1）图甲表示利用野生青蒿的花粉进行育种实验的过程．其中植株X为二倍体，获得植株X的理论基础是单细胞的全能性．
（2）已知青蒿茎的颜色有青色、红色和紫色，由两对等位基因A、a和B、b控制．现将一青杆植株和一红杆植株杂交，F₁全为青杆，F₁自交，F₂中青杆124株，红杆31株，紫杆10株．这两对基因的遗传遵循自由组合定律．亲本青杆和红杆的基因型分别是AAbb、aaBB（或aaBB、AAbb）．F₂青杆植株中能稳定遗传的个体占$\frac{1}{6}$．
请用遗传图解表示F₁自交过程．
研究发现青蒿茎颜色的不同于青蒿素产量有关，生产上通过杂交育种就能快速获得高产植株的品种，由此推断茎紫色青蒿的产量最高．
（3）图乙为控制青蒿素CYP酶合成的cyp基因结构示意图，图中K、M不编码蛋白质．若该基因的一个碱基对被替换，使CPY酶的第50位氨基酸由谷氨酸变成缬氨酸，则该基因突变发生的区段是L（填字母）．

Answer 1

分析 分析图甲：过程中首先利用花药离体培养技术获得单倍体幼苗，然后再用秋水仙素加倍获得纯合体植株，该过程利用了花粉细胞的全能性．
真核生物的基因包括编码区和非编码区，其中编码区又分为内含子和外显子，只有外显子能够编码蛋白质．

解答 解：（1）利用花药离体培养获得的植株X为单倍体，获得植株X的理论基础是细胞的全能性．
（2）将一青杆植株和一红杆植株杂交，F₁全为青杆，F₁自交，F₂中青杆124株，红杆31株，紫杆10株，比例接近12：3：1，该比例为09：3：3：1比例的变形，因此可以确定这两对基因的遗传遵循自由组合定律，则亲本的均为纯合子，即亲本青杆和红杆的基因型分别是AAbb、aaBB（或aaBB、AAbb）．F₂青杆植株的基因型可能为$\frac{9}{16}$A_B_、$\frac{3}{16}$aaB_，其中能稳定遗传的个体为$\frac{1}{16}$AABB、$\frac{1}{16}$aaBB，占$\frac{1}{6}$．
F₁自交过程的遗传图解为：

研究发现青蒿茎颜色的不同于青蒿素产量有关，生产上通过杂交育种就能快速获得高产植株的品种，而该杂交过程中只有aabb能够快速获得，由此推断茎紫色青蒿的产量最高．
（3）cyp基因中只有编码区的外显子区段能编码蛋白质，该基因控制合成的CYP酶的第50位由外显子的第150、151、152对脱氧核苷酸（3×50=150，基因中的每3对连续脱氧核苷酸决定一个氨基酸）决定，因此该基因突变发生在L区段内（81+78=159）．
故答案为：
（1）单细胞的全能性
（2）自由组合 AAbb aaBB（或aaBB AAbb）     $\frac{1}{6}$     紫

（3）L

点评 本题是基因自由组合定律、基因的结构与生物变异的综合性题目，计算内容均基础、简单，需要思维清楚，遗传中的计算是重点．