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高中 | 第2节 孟德尔的豌豆杂交实验(二)题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二 遗传与进化
第一章 遗传因子的发现
第2节 孟德尔的豌豆杂交实验(二)
水稻籽粒外壳(颖壳)表型有黄色、黑色、紫色和棕红色等,种植颖壳表型不同的彩色稻,既可满足国家粮食安全需要,又可形成优美画卷,用于旅游开发。回答下列问题。
研究发现,水稻颖壳的紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色的形成与类黄酮化合物的代谢有关。假设显性基因$\rm C$、$\rm R$、$\rm A$控制颖壳色素的形成,且独立遗传,相应的隐性等位基因不具有该效应。色素合成代谢途径如图。
现有基因型为$\rm CcRrAa$与$\rm CcRraa$的两品种水稻杂交,$\rm F_{1}$中颖壳表型为紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色的比例为 。$\rm F_{1}$中,颖壳颜色在后代持续保持不变的个体所占比例为 。
据色素合成代谢途径图可知,颖壳颜色紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色对应的基因型分别是$\rm C\_R\_A\_$、$\rm C\_R\_aa$、$\rm C\_rr\_ \;\_$、$\rm cc\_\; \_\; \_\; \_$ ,三对基因独立遗传,可以单独考虑各对基因的遗传。$\rm CcRrAa$与$\rm CcRraa$杂交,单独考虑$\rm C/c$,子代基因型及比例为$\rm 3C\_: 1cc$;单独考虑$\rm R/r$,子代基因型及比例为$\rm 3R\_:1rr$;单独考虑$\rm A/a$,子代基因型及比例为$\rm 1Aa:1aa$。三对基因自由组合,故$\rm F\_{1}$中颖壳表型为紫色($\rm C\_R\_A\_$)、棕红色($\rm C\_R\_aa$)、黄绿色($\rm C\_rr\_ \_$)和浅绿色($\rm cc\_\; \_\; \_\; \_$ )的比例为$\rm 9:9:6:8$。$\rm F\_{1}$中颖壳颜色在后代持续保持不变的个体基因型及比例为$\rm 8cc\_\; \_\; \_\; \_$ :$\rm 2CCrr\_ \;\_$ :$\rm 1CCRRaa$,故这些个体所占比例为:$\rm \dfrac{11}{\rm 9+9+6+8}=\dfrac{11}{32}$。
野生稻的颖壳为黑色,经过突变和驯化,目前栽培稻的颖壳多为黄色。黑色和黄色颖壳由一对等位基因控制,且黑色($\rm Bh$)对黄色($\rm bh$)为显性。科研小组对多个品种进行分析,发现有两个黄色颖壳突变类型(栽培稻$\rm 1$、$\rm 2$),推测两者的突变可能是来自同一个基因。设计一个杂交实验,以验证该推测,并说明判断理由 。
栽培稻$\\rm 1$和栽培稻$\\rm 2$杂交,统计子代表型。若子代颖壳全为黑色,则两者的突变不是来自同一个基因;若子代颖壳全为黄色,两者的突变可能是来自同一个基因
"]]依题意,黑色对黄色为显性,若栽培稻$\rm 1$、$\rm 2$都是由$\rm Bh$基因突变而来,则栽培稻$\rm 1$的基因型可假设为$\rm bh1bh1$、栽培稻$\rm 2$的基因型可假设为$\rm bh2bh2$。栽培稻$\rm 1$、$\rm 2$杂交,子代基因型为$\rm bh1bh2$,全表现黄色;若栽培稻$\rm 1$、$\rm 2$不是由同一个基因突变而来,则可假设栽培稻$\rm 1$的基因型为$\rm AhAhbhbh$,栽培稻$\rm 2$的基因型为$\rm ahahBhBh$,栽培稻$\rm 1$、$\rm 2$杂交,子代基因型为$\rm AhahBhbh$,全表现黑色。
科研小组采用$\rm PCR$技术,扩增出野生稻和栽培稻$\rm Bh/bh$基因的片段,电泳结果见图$\rm 1$。
说明:野生型$\rm Bh$基因的部分序列为:$\rm 5' -GATTCGCTCACA-3'$, 该链为非模板链,编码的肽链为天冬氨酸$\rm -$丝氨酸$\rm -$亮氨酸$\rm -$苏氨酸。$\rm UAA$、$\rm UAG$为终止密码子。
与野生稻相比,栽培稻$\rm 2$是由于$\rm Bh$基因发生了 ,颖壳表现为黄色。栽培稻$\rm 1$和野生稻的$\rm PCR$扩增产物大小一致,科研小组进行了$\rm DNA$测序,结果见图$\rm 2$(图中仅显示两者含有差异的部分序列,其余序列一致;$\rm A$、$\rm T$、$\rm C$、$\rm C$表示$\rm 4$种碱基)。比较两者$\rm DNA$碱基序列,发现栽培稻$\rm 1$是由于$\rm Bh$基因中的$\rm DNA$序列发生 ,导致 ,颖壳表现为黄色。
碱基对的缺失;碱基对替换($\\rm A-T$被$\\rm C-G$替换);相应的$\\rm mRNA$上的密码子发生改变,其指导合成的蛋白质中氨基酸序列发生改变
"]]据图$\rm 1$可知,野生稻的电泳条带比栽培稻$\rm 2$电泳条带距离进样口近,故野生稻的相关基因比栽培稻的相关基因长,故可知,与野生稻相比,栽培稻$\rm 2$是由于$\rm Bh$基因发生了碱基对的缺失。据图$\rm 2$可知,野生型$\rm Bh$基因的部分序列为:$\rm 5'-GATT\rm C GCTCACA-3'$ (该链为非模板链),栽培稻$\rm 1$相应的碱基序列是$\rm 5' -GATT\rm A GCTCACA-3'$,故可知,发现栽培稻$\rm 1$是由于$\rm Bh$基因中的$\rm DNA$序列中$\rm C-G$碱基对被替换成了$\rm A-T$碱基对,导致相应的$\rm mRNA$上的密码子$\rm UCG$变为$\rm UAG$,导致终止密码提前出现,其指导合成的蛋白质中氨基酸序列发生改变,颖壳表现为黄色。
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