Question

10．擬南芥（2N=10）是植物中一種模式植物．其2號染色體上的突變基因A能使擬南芥植株提前開花（簡稱早花，與晚花是一對相對性狀）．野生型基因a情況如圖一所示．據(jù)圖回答：（起始密碼子：AUG、GUG；終止密碼子：UAA、UAG、UGG）

（1）據(jù)圖一所示（箭頭方向代表核糖體在mRNA移動方向），a基因突變成A基因的原因是發(fā)生了堿基的替換；突變后生成的多肽鏈長度的變化是變短，原因是mRNA中密碼子由UUG變成了UGG，UUG是決定氨基酸的密碼子，而UGG是終止密碼子，所以該突變會導致肽鏈長度變短．
（2）為了進一步研究A基因的功能，科學家選了基因型為aa的植株作為材料，進行轉基因研究．對照組用已導入空載體的農桿菌感染，實驗組用已導入A基因的農桿菌感染．成功導入后再用植物組織培養(yǎng)的方法各得到100株幼苗．在相同且適宜的條件下培養(yǎng)幼苗，植株的開花率隨發(fā)育時間的統(tǒng)計結果如圖二所示，則實驗組是曲線②．在32天時，該曲線所示的開花率未能達到100%，原因可能是部分植株細胞內的A基因沒有成功表達或表達的量不足．
（3）A基因的表達受到3號染色體上的M基因的抑制．已知M基因對a基因沒有影響，用基因型為AaMm的植株自交培育早花純種，后代（F₁）植株開花的表現(xiàn)型及比例為3：13．F₁早花的植株自交后代中符合要求的純合子比例是$\frac{1}{2}$．

Answer 1

分析 分析圖一可知，a基因突變成A基因的原因是堿基A變成了C，發(fā)生了堿基替換；由于A變成了C，導致mRNA中密碼子由UUG變成了UGG．
植株的開花率隨發(fā)育時間的統(tǒng)計結果如圖二所示，據(jù)此答題．

解答 解：（1）分析圖一可知，a基因突變成A基因的原因是堿基A變成了C，發(fā)生了堿基替換；由于A變成了C，導致mRNA中密碼子由UUG變成了UGG，UUG是決定氨基酸的密碼子，而UGG是終止密碼子，所以該突變會導致肽鏈長度變短．
（2）對照實驗的設置應遵循單一變量原則，根據(jù)題意，本實驗是為了研究A基因的功能，所以是否含有A基因是自變量；對照組用已導入空載體的農桿菌感染，則實驗組應該用已導入A基因的農桿菌感染．根據(jù)題意可知，基因A能使擬南芥植株提前開花，所以實驗組植株發(fā)育時間應短于對照組，即曲線②為實驗組．在32天時，該曲線所示的開花率未能達到100%，原因可能是部分植株細胞內的A基因沒有成功表達或表達的量不足．
（3）根據(jù)題意，兩對基因遵循自由組合定律遺傳，則用基因型為AaMm的植株自交培育早花純種，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基因的表達受到3號染色體上的M基因的抑制，M基因對a基因沒有影響，所以F₁植株的開花的表現(xiàn)型及比例為早花（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純合子（AAmm）比例是$\frac{1}{3}$×1+$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{2}$．
故答案為：
（1）替換 變短 mRNA中密碼子由UUG變成了UGG，UUG是決定氨基酸的密碼子，而UGG是終止密碼子，所以該突變會導致肽鏈長度變短
（2）A基因 ②部分植株細胞內的A基因沒有成功表達或表達的量不足
（3）早花：晚花=3：13 $\frac{1}{2}$

點評 本題考查基因突變、基因功能的實驗探究及自由組合定律的應用等相關知識，意在考查考生能理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯(lián)系；能設計并分析實驗解決簡單生物學問題的能力；能運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理判斷或得出正確結論的能力．