Question

4．为研究叶片形态、稻穗饱满程度对水稻产量的影响，科研人员进行了相关遗传学实验．
（1）利用诱变剂处理野生型宽叶水稻，获得窄叶突变体．将窄叶突变体与野生型宽叶水稻杂交，F₁均为野生型：F₁自交，F₂中野生型宽叶水稻120株，窄叶突变体38株．据此推测水稻的叶形最可能受一对等位基因控制，隐性性状为窄叶．
（2）进一步研究确定控制水稻叶片形态的基因位子2号染色体上，利用基因检测手段与野生型宽叶水稻对比，发现窄叶突变体的2号染色体上有三个基因（记为甲、乙、丙）发生突变，其碱基变化如下表．

突变基因	甲	乙	丙
碱基变化	C→T	C→CG	CTT→C
蛋白质	与野生型有一个氨基酸不同	与野生型结构无差异	长度比野生型明显变短

结果表明，控制窄叶性状的突变基因可能为甲或丙．丙基因突变的原因是DNA分子中发生了碱基对的缺失，导致形成的mRNA提前出现终止密码，从而使合成的蛋白质长度明显变短．
（3）雌配子致死可导致稻穂出现空粒，严重影响水稻产量．研究表明水稻配子成活率由两对独立遗传的等位基因控制，分别用A、a和B、b表示．基因型为ab的雌、雄配子均致死．据此分析，基因型为aaBB和AAbb的植株杂交，获得的F₁自交，F₁所结的稻穗中，空粒占$\frac{1}{4}$，产生的F₂有6种基因型．

Answer 1

分析 基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变．
碱基对的增添、缺失或替换如果发生在基因的非编码区，则控制合成的蛋白质的氨基酸序列不会发生改变；
如果发生在编码区，则可能因此基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列改变．碱基对替换往往只有一个密码子发生改变，翻译形成的蛋白质中的一个氨基酸发生变化；碱基对增添或缺失往往会引起从突变点之后的多个密码子发生变化，基因控制合成的蛋白质的多个氨基酸发生改变．

解答 解：（1）窄叶突变体与野生型水稻杂交，F₁均为野生型，F₁自交，野生型与突变型之比接近3：1，说明突变型窄叶是隐性性状，由一对隐性基因控制．
（2）分析表格可知，甲突变和丙突变会引起蛋白质结构的改变，从而引起生物性状的改变，而乙突变不会引起蛋白质结构的改变，因此控制窄叶性状的突变基因可能为甲或丙．丙基因突变的原因是DNA分子中发生了碱基对的缺失，导致形成的mRNA提前出现终止密码，从而使合成的蛋白质长度明显变短．
（3）雌配子致死可导致稻穂出现空粒，严重影响水稻产量．研究表明水稻配子成活率由两对独立遗传的等位基因控制，分别用A、a和B、b表示．基因型为ab的雌、雄配子均致死．基因型为aaBB和AAbb的植株杂交，获得的F₁的基因型为AaBb，该植株自交，产生的配子种类有$\frac{1}{4}$AB、$\frac{1}{4}$Ab、$\frac{1}{4}$aB、$\frac{1}{4}$ab，由于基因型为ab的雌配子致死，雌配子致死可导致稻穂出现空粒，因此F₁所结的稻穗中空粒占$\frac{1}{4}$；又由于雄配子ab也致死，因此基因型为AB、Ab、aB的雌雄配子随机结合，产生的F₂有6种基因型，包括AABB、AAbb、aaBB、AABb、AaBB、AaBb．
故答案为：
（1）一    窄叶
（2）甲或丙    缺失     终止密码
（3）$\frac{1}{4}$    6

点评 本题考查了基因突变以及遗传定律的应用的有关知识，要求学生识记基因突变的改变，明确基因突变中碱基对的增添、缺失和改变而引起的生物性状的改变之间的区别，能够利用基因的分离定律和自由组合定律进行相关概率的计算．