Question

12．豌豆是遗传学研究中常用的实验材料，请分析回答下列有关问题：
（1）豌豆种子的形状有圆粒和皱粒两种．研究发现，皱粒豌豆的形成是由于编码淀粉分支酶（合成淀粉所需的酶）的基因中插入了一段外来的碱基序列导致．
①孟德尔用纯种圆粒和纯种皱粒豌豆杂交，得到的F₁自交，F₂中同时出现圆粒和皱粒豌豆的现象称为性状分离，这种现象出现的根本原因是F₁形成配子的过程中等位基因随同源染色体分开而分离．
②淀粉分支酶的基因中插入了一段外来的碱基序列，如果其控制合成的肽链反而变短了，其原因可能是该基因转录的mRNA上提前出现终止密码子．
（2）豌豆素是野生型豌豆产生的一种抵抗真菌侵染的化学物质．决定产生豌豆素的基因A对a为显性，基因B对豌豆素的产生有抑制作用，而基因b没有．下面是利用两个不能产生豌豆素的纯种品系（甲、乙）及纯种野生型豌豆进行多次杂交实验的结果：
实验一：野生型×品系甲→F₁无豌豆素→F₁自交→F₂中有豌豆素：无豌豆素=l：3
实验二：品系甲×品系乙→F₁无豌豆素→F₁自交→F₂中有豌豆素：无豌豆素=3：13
①根据实验二，可判定与豌豆素产生有关的两对基因（A/a和B/b）位于2对同源染色体上．品系甲和品系乙两种豌豆的基因型分别是AABB和aabb．
②从实验一F₂中任取一株不能产生豌豆素的植株，其基因型可能为AABB或AABb．若欲进一步判定其基因型，最简便的方法是让其自交，观察后代产生豌豆素的情况．
③实验二F₂中不能产生豌豆素的植株的基因型共有7种，其中杂种植株占的比例为$\frac{10}{13}$．
④若实验二F₂中不能产生豌豆素的植株全部自交，单株收获F₂植株上的种子并进行统计，发现所结种子均不能产生豌豆素的植株占的比例为$\frac{7}{13}$．假设每株F₂植株所接种子的数量相等，则全部F₂植株上收获的这批种子中，能产生能产生豌豆素的植株占的比例为$\frac{5}{52}$．

Answer 1

分析 1、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．
2、基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变，基因突变后，转录形成的mRNA上密码子发生改变，导致翻译形成的蛋白质的氨基酸序列改变，进而导致生物性状的改变，mRNA上的密码子共有64种，其中三个是终止密码子，不编码氨基酸，是翻译终止的信号．
3、由题意知，决定产生豌豆素的基因A对a为显性，基因B对豌豆素的产生有抑制作用，而基因b没有，因此产生豌豆素的基因型是A_bb，A_B_、aa__都不产生豌豆素；由实验二可知，子二代表现型及比例是有豌豆素：无豌豆素=3：13，是9：3：3：1的变式，相当于2对相对性状的杂合子自交实验，因此遵循自由组合定律，说明2对等位基因分别位于2对同源染色体上；子一代的基因型是AaBb；实验一，纯合野生型的基因型是AAbb，与甲杂交，子二代表现型及比例是有豌豆素：无豌豆素=l：3，相当于1对杂合子自交，因此子一代基因型是AABb，甲的基因型是AABB；甲乙杂交子一代的基因型是AaBb，因此乙的基因型是aabb．

解答 解：（1）①纯种圆粒和纯种皱粒豌豆杂交，得到的F₁自交，F₂中同时出现圆粒和皱粒豌豆的现象是性状分离；根本原因是杂合子一代产生配子时，等位基因随同源染色体分开而分离，分别进入不同的配子中．
②由题意知，淀粉分支酶的基因中插入了一段外来的碱基序列，控制合成的肽链变短，原因是由于基因突变，转录形成的mRNA上的提前出现终止密码子，导致翻译过程提前结束．
（2）①由分析可知，实验二子二代的表现型及比例是豌豆素产生的2对等位基因遵循自由组合定律，因此2对等位基因分别位于2对同源染色体上；甲的基因型是AABB，乙的基因型是aabb．
②实验一子一代的基因型是AABb，自交得到子二代的基因型及比例是AABB：AABb：AAbb=1：2：1，其中AABB、AABb不产生豌豆素；如果进一步判读具体基因型，可以让不产豌豆素的植株自交，观察自交后代产生豌豆素的情况，如果后代都不产生豌豆素，则基因型是AABB，否则是AABb．
③实验二中，子二代的基因型及比例是A_B_：A_bb：aaB_：aabb=9：3：3：1，只有A_bb产生豌豆素，基因型是2种，因此不产生豌豆素的基因型是7种，占13份，其中AABB、aaBB、aabb是纯合子，各占1份，其余是杂合子，杂合子的比例是$\frac{10}{13}$．
④实验二F₂中不能产生豌豆素的植株的基因型及比例是AABB：AABb：AaBB：AaBb：aaBB：aaBb：aabb=1：2：2：4：1：2：1，让其自交，自交后代不产生豌豆素的植株是AABB、AaBB、aaBB、aaBb、aabb，占$\frac{7}{13}$；AABb、AaBb自交后代能产生豌豆素的植株，F₂植株自交，产生的种子，能产生豌豆素的植株的比例是A_bb=$\frac{2}{13}×\frac{1}{4}+\frac{4}{13}×\frac{3}{16}=\frac{5}{52}$．
故答案为：
（1）①性状分离     等位基因随同源染色体分开而分离
②提前出现终止密码子
（2）①二    2     AABB    aabb
②AABB或AABb     让其自交，观察后代产生豌豆素的情况
③7    $\frac{10}{13}$
④$\frac{7}{13}$     $\frac{5}{52}$

点评 本题旨在考查学生理解基因分离定律和自由组合定律的实质，基因突变的概率和类型及基因频率对性状的影响，把握知识的内在联系，形成知识网络并应用相关知识进行推理、综合解答问题，应用遗传规律进行概率计算．