Question

4．某二倍体植物的花色受独立遗传且完全显性的玩茹（用Dd、Ii，Kr表示）控制．研究发现，I基因的存在抑制D基因的表达；体细胞中r基因数多于R时，R基因的表达减弱而形成粉红花突变体．基因控制花色色素合成的途径、粉红花突变体体细胞中基因与染色体的组成（其他基因数量与染色体均正常）如图所示．

（1）正常情况下，图1中红花植株的基因型有4种．某正常红花植株自交后代出现了两种表现型，子代中表现型的比例为3：1或9：7．
（2）突变体①、②、③的花色相同，这说明花色素的合成量与体细胞内有关．对R与r基因的mRNA进行研究，发现其末端序列存在差异，如图3所示．二者编码的氨基酸在数量上相差4个（起始密码子位置相
同，UAA，UAG与UGA为终止密码子），其直接原因是在r的mRNA中提前出现终止密码子
（3）今有已知基因组成的纯种正常植株若干，请利用上述材料设计一个最简便的杂交实验，以确定iiDdRAA植株属于图2中的哪一种突变体（假设实验过程中不存在突变与染色体互换，各型配子活力相同）．
实验步骤：让该突变体与基因型为iiDDRR的植株杂交，观察并统计子代的表现型与比例．
结果预测：
Ⅰ若子代中红：粉红=3：1，则其为突变体①；
Ⅱ若子代中红：粉红=5：1，则其为突变体②；
Ⅲ若子代中红：粉红=1：1，则其为突变体③．

Answer 1

分析 1、由题意知，二倍体植物的花色受3对等位基因控制，3对等位基因独立遗传，说明遵循基因的自由组合定律，由于I存在时抑制D基因表达，结合图1可知，红花的基因型是iiD_R_，其他都表现为白色．
2、分析R和r的mRNA的碱基序列可知，R的mRNA上终止密码子在第6个密码子位置，而r的mRNA上终止密码子在第2个密码子位置，因此r控制考查的蛋白质与R控制合成的蛋白质的氨基酸少了4个．
3、用演绎推理方法进行解答：假定突变为某一种情况，根据遗传图解推测后代的基因型、表现型及比例关系．

解答 解：（1）由甲图可推知：红花植株的基因型为iiD_R_，白花植株的基因型可能为I_ _ _ _ _、iiD_rr、iiddR_、iiddrr，由甲、乙两图可知，粉红花突变体的基因型应为iiD_Rrr．正常情况下，甲图中红花植株的基因型有4种，分别是iiDDRR、iiDdRR、iiDdRr、iiDDRr．某正常红花植株自交后代出现了两种表现型，则该植株可能为iiDDRr或iiDdRR或iiDdRr，子代中表现型的比例为3：1或9：7．
（2）由乙图可知，突变体①②③都是含1个R和2个rr，它们的花色相同，这说明花色素的合成量与体细胞内R、r数量有关．从R与r基因的mRNA末端序列可以看出，R的mRNA上终止密码子在第6个密码子位置，而r的mRNA上终止密码子在第2个密码子位置，所以二者编码的氨基酸在数量上相差4个，其直接原因是r的mRNA上终止密码子位置靠前．
（3）由甲图可知，基因型为iiDdr的细胞能合成白色物质2，所以其发育形成的花呈白色，该变异是细胞分裂过程中出现染色体数目变异的结果．基因型为iiDdr的突变体可产生iDr、ido、idr、iDo四种配子，自交会形成缺失两条染色体的受精卵，这部分受精卵不能发育的根本原因是缺少发育成完整个体所必需的部分基因．
Ⅰ若是iiDDRR×突变体①，由于iiDDRR产生的配子是iDR，突变体①产生Ro、rr、Rr、ro四种配子，则子代中只有红花和粉红花，比例为3：1；
Ⅱ若是iiDDRR×突变体②，突变体②产生2Rr、2r、1rr、1R四种配子，则子代中也只有红花和粉红花，比例为5：1；
Ⅲ若是iiDDRR×突变体③，突变体③只产生R、rr两种配子，则子代中有红花和粉红花，比例为1：1．
故答案为：
（1）4   3：1或9：7
（2）4   在r的mRNA中提前出现终止密码子
（3）iiDDRR
Ⅰ红：粉红=3：1
Ⅱ红：粉红=5：1
Ⅲ红：粉红=1：1

点评 本题旨在考查学生理解基因自由组合定律的实质，学会应用基因自由组合定律解答遗传学问题及运用假说演绎法设计遗传实验、预期实验结果并获取结论．