Question

16．某二倍体植物的花色受独立遗传且完全显性的三对基因（用Dd、Ii、Rr表示）控制．研究发现，体细胞中r基因数多于R时，R基因的表达减弱而形成粉红花突变体．基因控制花色色素合成的途径、粉红花突变体体细胞中基因与染色体的组成（其它基因数量与染色体均正常）如图所示．

（1）正常情况下，甲图中红花植株的基因型有4种．某正常红花植株自交后代出现了两种表现型，子代中表现型的比例为3：1或9：7（1：3或7：9）．
（2）突变体①、②、③的花色相同，这说明花色素的合成量与体细胞内基因（R与r）的数量有关．对R与r基因的mRNA进行研究，发现其末端序列存在差异，如图所示．二者编码的氨基酸在数量上相差4个（起始密码子位置相同，UAA、UAG与UGA为终止密码子），其直接原因是在r的mRNA中提前出现终止密码子．
（3）基因型为iiDdRr的花芽中，出现基因型为iiDdr的一部分细胞，其发育形成的花呈白色，该变异是细胞分裂过程中出现染色体数目变异或缺失的结果．基因型为iiDdr的突变体自交所形成的部分受精卵不能发育，其根本原因是缺少发育成完整个体的部分基因．
（4）今有已知基因组成的纯种正常植株若干，请利用上述材料设计一个最简便的杂交实验，以确定iiDdRrr植株属于图乙中的哪一种突变体（假设实验过程中不存在突变与染色体互换，各型配子活力相同）．
实验步骤：让该突变体与基因型为iiDDRR的植株杂交，观察并统计子代的表现型与比例．结果预测：I若子代中红：粉红为3：1，则其为突变体①；II若子代中红：粉红为5：1，则其为突变体②；Ⅲ若子代中红：粉红为1：1，则其为突变体③．

Answer 1

分析 根据二倍体植物的花色受独立遗传且完全显性的三对基因控制，说明其遵循基因的自由组合定律．由于I抑制D的表达，所以形成红色物质的基因组成为iiD_-R_-．突变体①和突变体③是染色体结构发生变异，突变体②是染色体数目发生变异．突变体①减数分裂可产生R、rr、Rr、r四种配子，比例为1：1：1：1；突变体②减数分裂可产生R、Rr、rr、r四种配子，比例为1：2：1：2；突变体③减数分裂可产生R、rr两种配子，比例为1：1．

解答 解：（1）正常情况下，图1中红花植株的基因型有iiDDRR、iiDdRR、iiDDRr和iiDdRd共4种．某正常红花植株自交后代出现了两种表现型，如果是iiDdRR或iiDDRr，则子代中表现型的比例为3：1；如果是iiDdRd，则子代中表现型的比例为9：7．
（2）根据题意和图2分析可知：由于突变体①、②、③中都含有3个R或r基因，表现的花色相同，这说明花色素的合成量与体细胞内基因R与r的数量有关．对R与r基因的mRNA进行研究，发现其末端序列存在差异，图3中的第6个碱基在R的mRNA上为C，而在r的mRNA上为G；又UAG为终止密码子．说明在r的mRNA中提前出现终止密码子，导致二者编码的氨基酸在数量上相差4个．
（3）由于基因型为iiDdr的细胞中缺少R，不能形成红色物质，所以其发育形成的花呈白色．该变异是细胞分裂过程中出现染色体数目变异或缺失的结果．基因型为iiDdr的突变体自交所形成的部分受精卵不能发育，其根本原因是缺少发育成完整个体的部分基因．
（4）由于iiDdRrr植株中多了一个r基因，又体细胞中r基因数多于R时，R基因的表达减弱而形成粉红花突变体．因此用iiDdRrr植株与基因型为iiDDRR的植株杂交，观察并统计子代的表现型与比例．如果子代中红：粉红为3：1，则其为突变体①；如果子代中红：粉红为5：1，则其为突变体②；如果子代中红：粉红为1：1，则其为突变体③．
故答案为：（1）4     3：1或9：7（1：3或7：9）
（2）基因（R与r）的数量     4       在r的mRNA中提前出现终止密码子
（3）白     染色体数目变异或缺失       缺少发育成完整个体的部分基因
（4）答案一：iiDDRR    I红：粉红为3：1    II红：粉红为5：1    III红：粉红为1：1
答案二：iiDDrr    I红：粉红：白为1：1：2    II红：粉红：白为1：2：3   III红：粉红：白为1：0：1

点评 本题考查基因自由组合定律和基因与性状关系的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力．