题目内容

18.玉米(2n=20)是重要的粮食作物之一.请分析回答下列有关遗传学问题:
(1)某玉米品种2号染色体上的基因S、s和3号染色体上的基因M、m各控制一对相对性状,基因S在编码蛋白质时,控制最前端几个氨基酸的DNA序列如图1所示.已知起始密码子为AUG或GUG.
①基因S发生转录时,作为模板链的是图1中的b链,若基因S的b链中箭头所指碱基对G/C被T/A替换,则该处对应的密码子将改变为GUA.
②某基因型为SsMm的植株自花传粉,后代出现了4种表现型,在此过程中出现的变异的类型属于基因重组,其原因是在减数分裂过程中发生了非同源染色体自由组合.
(2)玉米的高杆易倒伏(H)对矮秆抗倒伏(h)为显性,抗病(R)对易感病(r)为显性,两对基因分别位于两对同源染色体上.图2表示利用品种甲(HHRR)和乙(h hrr)通过三种育种方法(Ⅰ~Ⅲ)培育优良品种(hhRR)的过程.
①利用方法工培育优良品种时,获得hR植株常用的方法为花药离体培养,图2所示的三种方法(Ⅰ~Ⅲ)中,最难获得优良品种(hhRR)的是方法Ⅲ,其原因是基因突变频率很低而且是不定向的,方法Ⅰ中常用化学试剂的作用机理是抑制纺锤体形成,使染色体数目加倍
②用方法Ⅱ培育优良品种时,先将基因型为HhRr的植株自交获得子代(F2),F2代植株中自交会发生性状分离的基因型共有5种,这些植株在全部 F2代中的比例为$\frac{3}{4}$.

分析 据图1可知,由于起始密码子为AUG或GUG,故其对应的模板链碱基为TAC或CAC,由于b链中有TAC序列,故为模板链;
据图2可知,Ⅰ为单倍体育种,利用该方法工培育优良品种时,获得hR植株常用的方法为花药离体培养;Ⅱ为杂交育种,Ⅲ为诱变育种,这种方法最难获得优良品种(hhRR),因基因突变频率很低而且是不定向的.

解答 解:(1)①由于起始密码子为AUG或GUG,故其对应的模板链碱基为TAC或CAC,由于b链中有TAC序列,故为模板链;若基因S的b链中箭头所指处原碱基序列为CAG,若碱基对G/C缺失,则碱基序列为CAA,故该处对应的密码子将由GUC改变为GUU.
②基因型为SsMm的植株自花传粉,后代出现了4种表现型,说明出现了基因重组,由于S、s和M、m基因均位于2号染色体上,为连锁关系,故说明同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换.
(2)①据图示可知,Ⅰ为单倍体育种,利用该方法工培育优良品种时,获得hR植株常用的方法为花药离体培养,不过获得的单倍体长势弱小而且高度不育,须经诱导染色体加倍后才能用于生产实践;Ⅲ为诱变育种,这种方法最难获得优良品种(hhRR),基因突变频率很低而且是不定向的.方法Ⅰ中常用化学试剂为秋水仙素,该物质的作用机理是抑制纺锤体形成,使染色体数目加倍.
②将基因型为HhRr的植株自交获得子代(F2),F2代植株中自交后代基因型共有9种,其中纯合体为4种,杂合体即发生性状分离的基因型为5种;由于纯合体共占$\frac{1}{4}$,故这些植株在全部 F2代中的比例为1-$\frac{1}{4}$=$\frac{3}{4}$.
故答案为:
(1)①b   GUA    ②基因重组   非同源染色体自由组合(单答非等位基因自由组合不给分)
(2)①花药离体培养Ⅲ基因突变频率很低而且是不定向的
抑制纺锤体形成,使染色体数目加倍
②5    $\frac{3}{4}$

点评 本题考查了转录和翻译、基因突变特点以及育种的过程和原理,基因自由组合定律的实质和应用,旨在考查学生理解所学知识的要点,把握知识都内在联系并学会根据题干信息进行推理、计算.

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