Question

10．拟南芥（2N=10）是植物中一种模式植物．其2号染色体上的突变基因A能使拟南芥植株提前开花（简称早花，与晚花是一对相对性状）．野生型基因a情况如图一所示．据图回答：（起始密码子：AUG、GUG；终止密码子：UAA、UAG、UGG）

（1）据图一所示（箭头方向代表核糖体在mRNA移动方向），a基因突变成A基因的原因是发生了碱基的替换；突变后生成的多肽链长度的变化是变短，原因是mRNA中密码子由UUG变成了UGG，UUG是决定氨基酸的密码子，而UGG是终止密码子，所以该突变会导致肽链长度变短．
（2）为了进一步研究A基因的功能，科学家选了基因型为aa的植株作为材料，进行转基因研究．对照组用已导入空载体的农杆菌感染，实验组用已导入A基因的农杆菌感染．成功导入后再用植物组织培养的方法各得到100株幼苗．在相同且适宜的条件下培养幼苗，植株的开花率随发育时间的统计结果如图二所示，则实验组是曲线②．在32天时，该曲线所示的开花率未能达到100%，原因可能是部分植株细胞内的A基因没有成功表达或表达的量不足．
（3）A基因的表达受到3号染色体上的M基因的抑制．已知M基因对a基因没有影响，用基因型为AaMm的植株自交培育早花纯种，后代（F₁）植株开花的表现型及比例为3：13．F₁早花的植株自交后代中符合要求的纯合子比例是$\frac{1}{2}$．

Answer 1

分析 分析图一可知，a基因突变成A基因的原因是碱基A变成了C，发生了碱基替换；由于A变成了C，导致mRNA中密码子由UUG变成了UGG．
植株的开花率随发育时间的统计结果如图二所示，据此答题．

解答 解：（1）分析图一可知，a基因突变成A基因的原因是碱基A变成了C，发生了碱基替换；由于A变成了C，导致mRNA中密码子由UUG变成了UGG，UUG是决定氨基酸的密码子，而UGG是终止密码子，所以该突变会导致肽链长度变短．
（2）对照实验的设置应遵循单一变量原则，根据题意，本实验是为了研究A基因的功能，所以是否含有A基因是自变量；对照组用已导入空载体的农杆菌感染，则实验组应该用已导入A基因的农杆菌感染．根据题意可知，基因A能使拟南芥植株提前开花，所以实验组植株发育时间应短于对照组，即曲线②为实验组．在32天时，该曲线所示的开花率未能达到100%，原因可能是部分植株细胞内的A基因没有成功表达或表达的量不足．
（3）根据题意，两对基因遵循自由组合定律遗传，则用基因型为AaMm的植株自交培育早花纯种，后代（F1）植株的基因型及比例是A_M_：A_mm：aaM_：aamm=9：3：3：1，由于A基因的表达受到3号染色体上的M基因的抑制，M基因对a基因没有影响，所以F₁植株的开花的表现型及比例为早花（A mm）：晚花（A_M_+aaM_+aamm）=3：13．F₁早花的植株（AAmm：Aamm=1：2）自交后代中符合要求的纯合子（AAmm）比例是$\frac{1}{3}$×1+$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{2}$．
故答案为：
（1）替换 变短 mRNA中密码子由UUG变成了UGG，UUG是决定氨基酸的密码子，而UGG是终止密码子，所以该突变会导致肽链长度变短
（2）A基因 ②部分植株细胞内的A基因没有成功表达或表达的量不足
（3）早花：晚花=3：13 $\frac{1}{2}$

点评 本题考查基因突变、基因功能的实验探究及自由组合定律的应用等相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系；能设计并分析实验解决简单生物学问题的能力；能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理判断或得出正确结论的能力．