Question

【题目】我国科学家屠呦呦因发现了治疗疟疾的重要药物青蒿素而获得了2015年度诺贝尔生理及医学奖。利用野生青蒿（2N＝18），通过传统育种和现代生物技术可培育青蒿素高产植株。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的过程，其中植株X和Y的染色体数分别为____________。

（2）已知青蒿茎的颜色有青色、橙色和红色，由两对等位基因A/a和B/b控制。现将一青杆植株和一橙杆植株杂交，F1全为青杆，F1自交得F2，结果如图乙所示，则亲本青杆和橙杆的基因型分别是____________；若让F2中的青杆植株自交，则产生红杆植株的概率是_________。

（3）如果青蒿茎杆的颜色是由叶绿体中的色素决定的，则两对等位基因A/a和B/b直接控制的是________________的形成。

（4）图丙为控制青蒿素CYP酶合成的cyp基因的结构示意图，图中K、M不编码蛋白质，对应的mRNA片段被剪切，若该基因的一个碱基对改变，会使CYP酶的第70位氨基酸由谷氨酸变成了缬氨酸，则该基因突变发生的区段可能是__________（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。

基因突变是指DNA分子中发生的碱基对的增添、缺失和改变，而引起的基因结构的改变，基因突变通常发生在DNA复制的过程中，基因突变能为生物的变异提供最初的原材料。

（1）图甲中植株X是花药离体培养获得的单倍体幼苗，故其中含有的染色体数为9，Y植株是在X的基础上用低温诱导染色体数目加倍后获得的二倍体，因此其中的染色体数为18。

（2）图乙所示一青杆植株和一橙杆植株杂交，F1全为青杆，F1自交得F2，根据F2的性状分离比可知控制青蒿茎色的两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律，由于F1的基因型为AaBb，亲本的表现型为青杆和橙杆因此可知青杆亲本的基因型为AAbb，橙杆亲本基因型为aaBB；F2中的青杆植株的基因型为1AABB、2AaBB、2AABb、4AaBb、1AAbb、2Aabb，其中只有基因型为AaBb和Aabb青杆植株自交能产生红杆，因此，F2自交产生红杆植株的概率是4/12×1/16+2/12×1/4=1/16。

（3）如果青蒿茎杆的颜色是由叶绿体中的色素决定的，叶绿体中的色素的化学本质不是蛋白质，因此可推知控制茎秆颜色的两对等位基因A/a和B/b是通过直接控制色素合成所需要的酶（蛋白）的合成进而实现了对性状的控制。

（4）图丙中K、M不编码蛋白质，对应的mRNA片段被剪切，说明K、M对应该基因的内含子的位置，则该基因外显子对应的mRNA区段为图中的I、L、N，三区段形成的成熟mRNA的碱基数目为81+78+141=300，由于该基因的一个碱基对改变，导致CYP酶的第70位氨基酸由谷氨酸变成了缬氨酸，若翻译的方向由左向右，则第70位的氨基酸相关基因突变发生在对应与N的基因区段，若翻译的方向为由右向左，则第70位的氨基酸相关基因突变发生在对应与L的基因区段，因此，该基因突变发生的区段可能是L或N。