Question

9．南瓜皮色分为白色、黄色和绿色，皮色性状的遗传涉及两对等位基因，分别用H、h和Y、y表示，有H存在为白色．现用白甲、白乙、黄色和绿色4个纯合品种进行杂交实验，结果如下：
实验1：黄×绿，F₁表现为黄，F₁自交，F₂表现为3黄：1绿；
实验2：白甲×黄，F₁表现为白，F₁自交，F₂表现为12白：3黄：1绿；
实验3：白乙×绿，F₁表现为白，F₁×绿（回交），F₂表现为2白：1黄：1绿．
分析上述实验结果，请回答：
（1）南瓜皮色遗传遵循（填“遵循”或“不遵循”）基因自由组合定律．
（2）上述杂交过程中，子代遗传物质的来源情况是细胞核中遗传物质一半来自父方，另一半来自母方，细胞质中遗传物质几乎全部来自母方．
（3）在实验1中，F₂形成这一比例的原因是F₁（亲本）各产生两种数量相等的配子以及受精过程的随机性．
（4）若将实验3得到的F₂白皮植株自交，F₃的皮色的表现型及比例是白：黄：绿=24：3：5．
（5）南瓜皮的色素由多种酶参与催化来合成．研究发现，h基因能控制正常酶1合成，与正常酶1比较，失去活性的酶1氨基酸序列有两个突变位点，如图：

据图推测，h基因突变为H基因时，导致①处突变的原因是发生了碱基对的替换，导致②处突变的原因是发生了碱基对的增添或缺失．进一步研究发现，失活的酶1相对分子质量明显小于正常酶1，出现此现象的原因可能是蛋白质合成提前终止．

Answer 1

分析 1、分析实验1：黄×绿，F₁表现为黄色，说明黄色对绿色是显性，实验2白甲×黄，F₁表现为白，F₁自交，F₂表现为12白：3黄：1绿，12：3：1可以改写成9：3：3：1，说明控制南瓜皮颜色的2对等位基因遵循自由组合定律，且子一代的基因型是HhYy；又知，H存在时表现为白色，因此白色南瓜的基因型是H_Y_、H_yy，黄色南瓜的基因型是hhY_，绿色南瓜的基因型是hhyy．
2、基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变；基因突变后，转录形成的密码子发生近改变，进而导致翻译形成的蛋白质的氨基酸序列该笔；替换型基因突变往往只引起蛋白质中的一个氨基酸序列改变，碱基对缺失或增添型基因突变往往引起突变后蛋白质中的多个氨基酸序列改变．

解答 解：（1）由实验2可知，子二代的性状分离比是12：3：1，因此控制南瓜颜色的2对等位基因遵循自由组合定律．
（2）减数分裂时细胞核遗传物质减半，精子形成过程中细胞质的分配是均等的，卵细胞细胞过程中经过两次细胞质不均等分裂使卵细胞中的细胞质多，受精作用形成受精卵使，细胞核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，细胞质遗传物质主要来自母方．
（3）实验1中，亲本基因型是hhYY×hhyy，子一代的基因型是hhYy，由于子一代减数分裂过程中产生hY、hy两种类型的配子，且比例为1：1，由于雌雄配子结合是随机的，因此子二代的基因型是hhYY：hhYy：hhyy=1：2：1，hhY_表现为黄色，hhyy表现为绿，出现了黄：绿=3：1的性状分离比．
（4）实验3中，白乙×绿，F₁表现为白，F₁×绿（回交），F₂表现为2白：1黄：1绿，F₁基因型是HhYy，子二代中白皮的基因型是HhYy、Hhyy，比例是1：1，HhYy自交后代12白：3黄：1绿，Hhyy自交后代3白：1绿，因此F₃的皮色的表现型及比例是白色为$\frac{1}{2}×\frac{12}{16}$+$\frac{1}{2}×\frac{3}{4}$=$\frac{24}{32}$，黄色的比例是$\frac{1}{2}×\frac{3}{16}$=$\frac{3}{32}$，绿色的比例是$\frac{1}{2}×\frac{1}{16}$+$\frac{1}{2}×\frac{1}{4}=\frac{5}{32}$，因此F₃的皮色的表现型及比例是白：黄：绿=24：3：5．
（5）据图推测，h基因突变为H基因时，导致①处突变的原因是发生了碱基对的替换，导致②处突变的原因是发生了碱基对增添或缺失；失活的酶1相对分子质量明显小于正常酶1，说明基因突变后，控制合成的蛋白质中的氨基酸数目减少，可能的原因是基因突变导致转录形成的终止密码子提前，进而导致蛋白质合成提前终止．
故答案为：
（1）遵循
（2）细胞核中遗传物质一半来自父方，另一半来自母方，细胞质中遗传物质几乎全部来自母方
（3）F₁（亲本）各产生两种数量相等的配子以及受精过程的随机性
（4）白：黄：绿=24：3：5
（5）替换         增添或缺失    提前终止

点评 本题的知识点是基因分离定律和自由组合定律的实质及应用，减数分裂和受精作用的意义，精子和卵细胞形成过程的异同点，基因突变的概念、类型及对性状的影响，旨在考查学生理解所学知识的要点，把握知识的内在联系，形成知识网络，并应用相关知识结合题干信息通过分析、比较等方法综合解答问题．