Question

16．去冬今春，河北、山西、山东、河南、江苏和安徽等地的严重干旱导致农作物减产，故具有抗旱性状的农作物有重要的经济价值．研究发现，多数抗旱性作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞中却很难找到．
（1）在抗旱性农作物的叶肉细胞中找不到与抗旱有关代谢产物的根本原因是基因选择性表达．
（2）现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r（不抗旱）．R、r基因转录链上部分核苷酸序列如下：
r：…ATAAGCATGACATTA…
R：…ATAAGCAAGACATTA…
①请写出R基因转录成的RNA链上的核苷酸序列：…UAUUCGUUCUGUAAU…．这一片段编码的肽链中对应的氨基酸数目是5个．
②已知旱敏型rr植株的某一细胞基因型变成了Rr，则此变化是基因中碱基对的替换所导致的；若该细胞是一卵原细胞，则其分裂产生的卵细胞基因型是R的几率是$\frac{1}{2}$．
（3）为培育能稳定遗传、具抗旱性和多颗粒产量的农作物，科研人员按以下两种流程图进行育种．（已知抗旱性和多颗粒是显性，两对性状各由一对等位基因控制）
A．纯合旱敏性多颗粒产量农作物×纯合抗旱性少颗粒产量农作物→F₁→F₁自交--→F₂→人工选择（汰劣留良）→自交→F₃→人工选择→自交…→性状稳定的优良品种
B．纯合旱敏性多颗粒产量农作物×纯合抗旱性少颗粒产量农作物→F₁→F₁花药离体培养得到许多单倍体幼苗→人工诱导染色体数目加倍→若干植株→人工选择→性状稳定的新品种
①杂交育种利用的变异原理是基因重组．
②A流程图中的“筛选和自交”环节从F₂代开始，具体操作是将F₂代的种子种植在干旱（缺水）环境中，经多年筛选才能获得理想品种．
③B流程与A流程相比，B流程育种的突出优点是明显缩短育种年限．花粉细胞能发育成单倍体植株，依据的原理是全能性．

Answer 1

分析 根据题目所给信息“代谢产物能调节根部细胞液内的渗透压，而在叶肉细胞中却很难找到”说明与之相关的基因只在根细胞中表达．根据碱基配对原则（A和T配对、C和G配对），r基因互补链核苷酸序列应该为TATTCGTACTGTAAT．根据提供的子细胞的基因组成（Rr和rr）可推知，rr复制后变成了Rrrr，即只涉及一个基因发生的突变．杂交育种的遗传学原理是基因重组．在杂交育种过程中，自交代数越多，所得的纯合体所占的比例越高．F₂中就出现了所要的品种，但不能筛选出来；需要再自交一代，从F₃中选出我们需要的品种．F₁的细胞中就具有两种优良基因，经过减数分裂，两个优良基因会重组在一个配子中，培养该配子，并在幼苗期用秋水仙素处理，就能得到我们需要的品种．配子细胞内有一个染色体组，即控制该生物生长发育、遗传变异的全部遗传信息

解答 解：（1）在植物体的每个活细胞内都含有全部的遗传信息，但在不同细胞中表达的产物不同，因为基因进行了选择性表达，从而使得在抗旱性农作物的叶肉细胞中很难找到与抗旱有关的代谢产物．
（2）①R基因转录链上部分核苷酸序列为…ATAAGCAAGACATTA…，根据碱基互补配对原则，其转录形成的RNA链上的核苷酸序列…UAUUCGUUCUGUAAU…．mRNA上相邻的3个碱基构成一个密码子，一个密码子编码一个氨基酸，因此这一片段编码的肽链中对应的氨基酸数目是5个（不考虑终止密码子）．
②比较基因R和r的碱基序列可知，两者的基因中只有一个碱基不同，因此旱敏型rr植株变成Rr是基因中碱基对的替换所导致．若该细胞是一卵原细胞，则其分裂产生的卵细胞基因型是R的几率是$\frac{1}{2}$．
（3）①杂交育种利用的遗传学原理是基因的自由组合规律；
②在干旱的环境中种植以筛选抗旱性植物，然后让抗旱性植物自交，筛选多颗粒的植物作为种子，多次重复以上操作以提高纯合性，这样可以筛选具抗旱性和多颗粒的植物．
③单倍体育种能明显缩短育种年限．花粉细胞能发育成单倍体植株，表现出全能性，原因是细胞内含有发育为完整个体所需的全套遗传物质．
故答案为：
（1）基因选择性表达
（2）①UAUUCGUUCUGUAAU　5　②碱基对的替换　$\frac{1}{2}$
（3）①基因重组　②干旱（缺水）
③明显缩短育种年限　全能性

点评 本题考查细胞分化、基因突变、杂交育种和单倍体育种的相关知识，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和解决问题的能力．属于对理解层次的考查，有一定的难度．