Question

【题目】科学工作者用荧光标记法对某品系二倍体植物AA(2n=24)的花色基因(A-红花、a-白花)进行研究，A被标记为红色荧光点。

(1)正常个体一个细胞的红色荧光点数量最多为___________________个，这表明该细胞完成了_________________过程。

(2)在该品系中，偶然发现有一棵植株的绝大多数体细胞中有三个红色荧光点，进一步研究发现该植株育性正常。取该植株的体细胞进行观察，发现染色体数量为24条，但染色体的结构异常。A基因在染色体上的分布情况如图所示。

请分析下列实验：

①让该植株与白色品系植株杂交得F1；

②任取两株F1植株杂交，得到F2(假设F2的数量足够多)；

③统计F2中各花色的比例：

若后代红花∶白花＝____________，则能确定属于第二种情况。

若后代红花∶白花＝3：1，则_________(填“能”或“不能”)确定属于第一种情况。请画出F1可能的基因及染色体组成图像并配以简单的文字说明原因：_________。

Answer 1

【答案】 4 DNA复制（染色体复制） 7:1或15∶1 不能

多出的A基因在同源染色体上时，F1为图1和图2；多出的A基因位于非同源染色体上时，F1为图3和图4。其中图1与图2杂交以及图1、图2、图3自交结果均为3:1，所以不能确定属于第一种情况。

【解析】试题分析：由题意可知：控制红花的A基因被标记为红色荧光点，红花纯合子的体细胞或原始的生殖细胞在完成DNA复制后，细胞中含有4个A基因，此时红色荧光点数量最多。一棵绝大多数体细胞中有三个红色荧光点（即体细胞中含有三个A基因）的植株是由于染色体结构变异所致，由图示可知：该变异产生的原因有两种可能：第一种情况位于同源染色体上；第二种情况位于非同源染色体上。据此，围绕基因的分离定律、自由组合定律和题意，对相关问题进行解答。

(1)控制每一相对性状的基因在体细胞是成对存在的。已知A基因被标记为红色荧光点。正常开红花的二倍体纯合植物的基因型为AA，一个体细胞中含有2个A基因；在有丝分裂间期DNA完成复制后，体细胞中含有4个A基因。可见，正常个体一个细胞的红色荧光点数量最多为4个，这表明该细胞完成了DNA复制（染色体复制）过程。

(2) 依题意可知：偶然发现有一棵植株的绝大多数体细胞中有三个红色荧光点，即绝大多数体细胞中含有三个A基因，该种变异是染色体结构异常所致，多出来一个A基因的原因有两种可能：第一种情况位于同源染色体上；第二种情况位于非同源染色体上。

如果属于第一种情况，即多出的A基因在同源染色体上，则该植株能产生AA和A两种配子，白色品系植株（aa）只产生基因型为a的一种配子，该植株与白色品系植株杂交所得F1的基因型为AAa和Aa，F1的基因及染色体组成图像如下图中的图1（基因型为Aa）、图2（基因型为AAa）所示。任取两株F1植株杂交，有三种杂交组合，即AAa×Aa、AAa×AAa和Aa×Aa；因AAa产生的配子及其比例为AA∶a＝1∶1，Aa产生的配子及其比例为A∶a＝1∶1，所以这三种杂交获得的F2中红花∶白花均为3∶1。

如果属于第二种情况，即多出的A基因位于非同源染色体上，则该植株能产生AA和A两种配子，与白色品系植株杂交所得F1的基因型为AAa和Aa，F1的基因及染色体组成图像如上图中的图3（基因型为Aa）、图4（基因型为AAa）所示。任取两株F1植株杂交，有三种杂交组合，即AAa×Aa、AAa×AAa和Aa×Aa；因AAa产生的配子及其比例为AA∶Aa∶A∶a＝1∶1∶1∶1，Aa产生的配子及其比例为A∶a＝1∶1，所以AAa×Aa得到的F2中红花∶白花＝7∶1，AAa×AAa得到的F2中红花∶白花＝15∶1，Aa×Aa得到的F2中红花∶白花＝3∶1。

综上分析，若后代红花∶白花＝7∶1或15∶1，则能确定属于第二种情况。若后代红花∶白花＝3∶1，则不能确定属于第一种情况，因为图1与图2杂交以及图1、图2、图3的自交结果均为3∶1。