Question

12．豌豆是遺傳學研究中常用的實驗材料，請分析回答下列有關問題：
（1）豌豆種子的形狀有圓粒和皺粒兩種．研究發(fā)現(xiàn)，皺粒豌豆的形成是由于編碼淀粉分支酶（合成淀粉所需的酶）的基因中插入了一段外來的堿基序列導致．
①孟德爾用純種圓粒和純種皺粒豌豆雜交，得到的F₁自交，F(xiàn)₂中同時出現(xiàn)圓粒和皺粒豌豆的現(xiàn)象稱為性狀分離，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因是F₁形成配子的過程中等位基因隨同源染色體分開而分離．
②淀粉分支酶的基因中插入了一段外來的堿基序列，如果其控制合成的肽鏈反而變短了，其原因可能是該基因轉(zhuǎn)錄的mRNA上提前出現(xiàn)終止密碼子．
（2）豌豆素是野生型豌豆產(chǎn)生的一種抵抗真菌侵染的化學物質(zhì)．決定產(chǎn)生豌豆素的基因A對a為顯性，基因B對豌豆素的產(chǎn)生有抑制作用，而基因b沒有．下面是利用兩個不能產(chǎn)生豌豆素的純種品系（甲、乙）及純種野生型豌豆進行多次雜交實驗的結(jié)果：
實驗一：野生型×品系甲→F₁無豌豆素→F₁自交→F₂中有豌豆素：無豌豆素=l：3
實驗二：品系甲×品系乙→F₁無豌豆素→F₁自交→F₂中有豌豆素：無豌豆素=3：13
①根據(jù)實驗二，可判定與豌豆素產(chǎn)生有關的兩對基因（A/a和B/b）位于2對同源染色體上．品系甲和品系乙兩種豌豆的基因型分別是AABB和aabb．
②從實驗一F₂中任取一株不能產(chǎn)生豌豆素的植株，其基因型可能為AABB或AABb．若欲進一步判定其基因型，最簡便的方法是讓其自交，觀察后代產(chǎn)生豌豆素的情況．
③實驗二F₂中不能產(chǎn)生豌豆素的植株的基因型共有7種，其中雜種植株占的比例為$\frac{10}{13}$．
④若實驗二F₂中不能產(chǎn)生豌豆素的植株全部自交，單株收獲F₂植株上的種子并進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)所結(jié)種子均不能產(chǎn)生豌豆素的植株占的比例為$\frac{7}{13}$．假設每株F₂植株所接種子的數(shù)量相等，則全部F₂植株上收獲的這批種子中，能產(chǎn)生能產(chǎn)生豌豆素的植株占的比例為$\frac{5}{52}$．

Answer 1

分析 1、基因分離定律和自由組合定律的實質(zhì)：進行有性生殖的生物在進行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程中，位于同源染色體上的等位基因隨同源染色體分離而分離，同時位于非同源染色體上的非等位基因進行自由組合．
2、基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失或替換而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，基因突變后，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA上密碼子發(fā)生改變，導致翻譯形成的蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變，進而導致生物性狀的改變，mRNA上的密碼子共有64種，其中三個是終止密碼子，不編碼氨基酸，是翻譯終止的信號．
3、由題意知，決定產(chǎn)生豌豆素的基因A對a為顯性，基因B對豌豆素的產(chǎn)生有抑制作用，而基因b沒有，因此產(chǎn)生豌豆素的基因型是A_bb，A_B_、aa__都不產(chǎn)生豌豆素；由實驗二可知，子二代表現(xiàn)型及比例是有豌豆素：無豌豆素=3：13，是9：3：3：1的變式，相當于2對相對性狀的雜合子自交實驗，因此遵循自由組合定律，說明2對等位基因分別位于2對同源染色體上；子一代的基因型是AaBb；實驗一，純合野生型的基因型是AAbb，與甲雜交，子二代表現(xiàn)型及比例是有豌豆素：無豌豆素=l：3，相當于1對雜合子自交，因此子一代基因型是AABb，甲的基因型是AABB；甲乙雜交子一代的基因型是AaBb，因此乙的基因型是aabb．

解答 解：（1）①純種圓粒和純種皺粒豌豆雜交，得到的F₁自交，F(xiàn)₂中同時出現(xiàn)圓粒和皺粒豌豆的現(xiàn)象是性狀分離；根本原因是雜合子一代產(chǎn)生配子時，等位基因隨同源染色體分開而分離，分別進入不同的配子中．
②由題意知，淀粉分支酶的基因中插入了一段外來的堿基序列，控制合成的肽鏈變短，原因是由于基因突變，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA上的提前出現(xiàn)終止密碼子，導致翻譯過程提前結(jié)束．
（2）①由分析可知，實驗二子二代的表現(xiàn)型及比例是豌豆素產(chǎn)生的2對等位基因遵循自由組合定律，因此2對等位基因分別位于2對同源染色體上；甲的基因型是AABB，乙的基因型是aabb．
②實驗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不產(chǎn)生豌豆素；如果進一步判讀具體基因型，可以讓不產(chǎn)豌豆素的植株自交，觀察自交后代產(chǎn)生豌豆素的情況，如果后代都不產(chǎn)生豌豆素，則基因型是AABB，否則是AABb．
③實驗二中，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產(chǎn)生豌豆素，基因型是2種，因此不產(chǎn)生豌豆素的基因型是7種，占13份，其中AABB、aaBB、aabb是純合子，各占1份，其余是雜合子，雜合子的比例是$\frac{10}{13}$．
④實驗二F₂中不能產(chǎn)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，讓其自交，自交后代不產(chǎn)生豌豆素的植株是AABB、AaBB、aaBB、aaBb、aabb，占$\frac{7}{13}$；AABb、AaBb自交后代能產(chǎn)生豌豆素的植株，F(xiàn)₂植株自交，產(chǎn)生的種子，能產(chǎn)生豌豆素的植株的比例是A_bb=$\frac{2}{13}×\frac{1}{4}+\frac{4}{13}×\frac{3}{16}=\frac{5}{52}$．
故答案為：
（1）①性狀分離     等位基因隨同源染色體分開而分離
②提前出現(xiàn)終止密碼子
（2）①二    2     AABB    aabb
②AABB或AABb     讓其自交，觀察后代產(chǎn)生豌豆素的情況
③7    $\frac{10}{13}$
④$\frac{7}{13}$     $\frac{5}{52}$

點評 本題旨在考查學生理解基因分離定律和自由組合定律的實質(zhì)，基因突變的概率和類型及基因頻率對性狀的影響，把握知識的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡并應用相關知識進行推理、綜合解答問題，應用遺傳規(guī)律進行概率計算．