Question

7．科学家发现多数抗旱性农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞和茎部细胞中却很难找到．请回答下列问题：
（l）这种代谢产物在茎部和叶肉细胞中很难找到，而在根部细胞中却能找到，究其根本原因是基因的选择性表达．
（2）现有某抗旱农作物，体细胞内有一个抗旱基因（R），其等位基因为r（旱敏基因）．
研究发现R、r的部分核苷酸序列如下：抗旱基因（R）：CAAG   旱敏基因（r）：CATG．据此分析，抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是碱基对替换．
（3）己知抗旱性（R）对旱敏性（r）为显性，多颗粒（D）对少颗粒（d）为显性，两对等位基因分别位于两对同源常染色体上．纯合的旱敏性多颗粒植株与纯合的抗旱性少颗粒植株杂交，F₁自交，F₂抗旱性多颗粒植株中双杂合子占的比例是$\frac{4}{9}$．若拔除F₂中所有的旱敏性植株后，剩余植株随机交配，F₃中旱敏性植株的比例是$\frac{1}{9}$．
（4）请利用抗旱性少颗粒（Rrdd）和旱敏性多颗粒（rrDd）两植物品种作试验材料，设计一个快速育种方案，使后代个体全部都是抗旱性多颗粒杂交种（RrDd），用文字简要说明
第一步：用（Rrdd）和（rrDd）通过单倍体育种得到（RRdd）和（rrDD）；
第二步：然后让它们杂交得杂交种（RrDd）．

Answer 1

分析 1、起源相同的一种或一类细胞在形态结构和生理功能上发生稳定性差异的过程叫细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，同一个体的不同体细胞核内的基因相同，由于不同细胞内遗传信息的执行情况不同，因此不同细胞内的蛋白质的种类、数量不同，进而导致细胞的形态结构和生理功能不同．
2、基因突变是DNA中碱基对的增添、缺失或替换而引起基因结构的改变，基因突变后，转录形成的密码子发生改变，有可能导致翻译形成的蛋白质的氨基酸序列发生改变，进而改变细胞的结构和功能．
3、基因分离定律和自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合．

解答 解：（1）由于基因的选择性表达，抗旱细胞代谢产物在根细胞中表达，在茎部和叶肉细胞中不表达，因此这种代谢产物在茎部和叶肉细胞中很难找到，而在根部细胞中却能找到．
（2）由题意知，抗旱基因的脱氧核苷酸序列是CAAG，旱敏基因的脱氧核苷酸序列是CATG，A被T替换，因此抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是碱基对替换．
（3）由题意知，抗旱性（R）对旱敏性（r）为显性，多颗粒（D）对少颗粒（d）为显性，两对等位基因分别位于两对同源常染色体上，因此遵循自由组合定律，纯合的旱敏性多颗粒植株的基因型是rrDD，纯合的抗旱性少颗粒植株的基因型是RRdd，二者杂交子一代的基因型是RrDd，F₁自交，F₂的基因型及比例是R_D_：R_dd：rrD_：rrdd=9：3：3：1，其中R_D_是抗旱性多颗粒植株，其中双杂合子是RrDd，占抗旱性多颗粒植株的比例是$\frac{2}{3}×\frac{2}{3}=\frac{4}{9}$；对于抗旱和旱敏这一对相对性状来说，子二代的基因型及比例是RR：Rr：rr=1：2：1，除掉旱敏植株rr，抗旱植株RR：Rr=1：2，随机交配，F₃中旱敏性植株的比例rr=$\frac{2}{3}×\frac{2}{3}×\frac{1}{4}=\frac{1}{9}$．
（4）利用抗旱性少颗粒（Rrdd）和旱敏性多颗粒（rrDd）两植物品种作试验材料，设培育出后代个体全部都是抗旱性多颗粒杂交种（RrDd），第一步先培育出RRdd、rrDD的个体，快速获得纯合体的方法是单倍体育种，然后让RRdd与rrDD杂交，得到的后代都是基因型为RrDd个体．
故答案为：
（1）基因的选择性表达
（2）碱基对替换
（3）$\frac{4}{9}$     $\frac{1}{9}$
（4）第一步：用（Rrdd）和（rrDd）通过单倍体育种得到（RRdd）和（rrDD）
第二步：然后让它们杂交得杂交种（RrDd）

点评 本题旨在考查学生理解细胞分化的实质和基因突变的实质和类型，基因分离定律和自由组合定律的实质，变异在育种中的应用，把握知识的内在联系，形成知识网络，并应用相关知识结合题干信息进行推理、解答问题．