高中 | 第2节 孟德尔的豌豆杂交实验(二) 题目答案及解析

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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)

青蒿素是最有效的抗疟药物,可以从野生黄花蒿($\rm 2N=18$,两性花)中提取。黄花蒿野生型($\rm AABBdd$)能合成青蒿素($\rm 3$对基因独立遗传)。通过诱变技术获得$\rm 3$个无法合成青蒿素的稳定遗传突变体(甲、乙、丙),突变体之间相互杂交,$\rm F_{1}$均不能合成青蒿素。现选择乙、丙杂交的$\rm F_{1}$$\rm AaBbDd$)作为亲本,分别与$\rm 3$个突变体进行杂交,结果如下表(注:“有”表示有青蒿素,“无”表示无青蒿素)。请回答下列问题:

杂交编号杂交组合子代表型(株数)
$\rm I$$\rm F_{1}\times $有($\rm 199$)、无($\rm 602$
$\rm F_{1}\times $有($\rm 101$)、无($\rm 699$
$\rm F_{1}\times $无($\rm 795$

突变体甲和丙的基因型分别是                                  

[["$\\rm aaBBdd$$\\rm AAbbdd$","$\\rm AABBDD$"]]

已知黄花蒿野生型($\rm AABBdd$)能合成青蒿素,可推测$\rm A_{-}B_{-}dd$可以合成青蒿素,$\rm F_{1}$$\rm AaBbDd$)和丙杂交子代全无,则说明丙发生的是显性突变,则丙的基因型为$\rm AABBDD$;乙、丙杂交的$\rm F_{1}$基因型为$\rm AaBbDd$,则乙的基因型为$\rm aabbdd$;则$\rm F_{1}$$\rm AaBbDd$$\rm \times $甲后代有:无$\rm =1:3$,且甲、乙、丙三个是不同的无法合成青蒿素的稳定遗传突变体,则甲的基因型为$\rm aaBBdd$$\rm AAbbdd$

用杂交Ⅰ子代中有青蒿素植株与杂交Ⅱ子代中有青蒿素植株杂交,理论上其后代中有青蒿素植株所占比例为                 

[["$\\rm \\dfrac{21}{32}$"]]

由于甲的基因型可能为$\rm AAbbdd$$\rm aaBBdd$,因此杂交Ⅰ$\rm F_{1}$$\rm AaBbDd$)与甲杂交,子代中有青蒿素植株基因型为$\rm AABbdd$$\rm AaBbdd$,比例为$\rm 1:1$或基因型为$\rm AaBBdd$$\rm AaBbdd$,比例为$\rm 1:1$;由于乙的基因型为$\rm aabbdd$,因此杂交Ⅱ$\rm F_{1}$$\rm AaBbDd$)与乙杂交,子代中有青蒿素植株基因型为$\rm AaBbdd$,故杂交Ⅰ子代中有青蒿素植株($\rm \dfrac{1}{2}AABbdd$$\rm \dfrac{1}{2}AaBbdd$$\rm \dfrac{1}{2}AaBBdd$$\rm \dfrac{1}{2}AaBbdd$,两种情况考虑结果一样)与杂交Ⅱ子代中有青蒿素植株($\rm AaBbdd$)相互杂交,后代中有青蒿素($\rm A\_B\_dd$)所占比例为$\rm \dfrac{1}{2}\times 1\times \dfrac{3}{4}\times 1+\dfrac{1}{2}\times \dfrac{3}{4}\times \dfrac{3}{4}\times 1=\dfrac{21}{32}$

由于黄花蒿中青蒿素含量普遍较低,科学家利用农杆菌转化法,将含有基因表达调节因子的两个$\rm T-DNA$插入到野生型黄花蒿叶肉细胞$\rm M$的染色体上,将细胞$\rm M$培育成植株$\rm N$(若干株)。在该调节因子的作用下,青蒿素的产量明显上升,且该调节因子对青蒿素产量的作用具有累加效应。$\rm T-DNA$插入到野生型黄花蒿叶肉细胞$\rm M$的染色体上的情况有如图所示的三种情况。

①如果插入的情况是$\rm A$图所示,$\rm N$自交得$\rm F_{1}$$\rm F_{1}$各植株青蒿素含量有                 种。

②如果插入的情况是$\rm B$图所示,$\rm N$自交得$\rm F_{1}$$\rm F_{1}$各植株青蒿素含量有                 种,比例为                 

③如果插入的情况是$\rm C$图所示,在不考虑染色体互换的情况下,$\rm N$自交得$\rm F_{1}$$\rm F_{1}$各植株青蒿素含量有                 种,比例为                 

[["$\\rm 1$","$\\rm 5$","$\\rm 1$$\\rm 4$$\\rm 6$$\\rm 4$$\\rm 1$","$\\rm 3$","$\\rm 1$$\\rm 2$$\\rm 1$"]]

①如果插入的情况是$\rm A$图所示,即插入的$\rm T-DNA$位于一对同源染色体上,植株$\rm N$为纯合子,所以$\rm N$自交得$\rm F_{1}$$\rm F_{1}$各植株都含有青蒿素,即只有$\rm 1$种。

②如果插入的情况是$\rm B$图所示,即插入的$\rm T-DNA$位于两对同源染色体上,分别用$\rm A_{1}$$\rm A_{2}$表示插入的基因则基因型可表示为$\rm A_{1}OA_{2}O$,该调节因子对青蒿素产量的作用具有累加效应,则$\rm N$自交得$\rm F_{1}$$\rm F_{1}$中的调节因子的含量及比例为$\rm A_{1}A_{1}A_{2}A_{2}$:($\rm 2A_{1}A_{1}A_{2}O+2A_{1}OA_{2}A_{2}$):($\rm 4A_{1}OA_{2}O+A_{1}A_{1}OO+OOA_{2}A_{2}$):($\rm 2A_{1}OOO+2OOA_{2}O$):$\rm OOOO=1$$\rm 4$$\rm 6$$\rm 4$$\rm 1$,所以$\rm F_{1}$各植株青蒿素含量有$\rm 5$种,比例为$\rm 1$$\rm 4$$\rm 6$$\rm 4$$\rm 1$

③如果插入的情况是$\rm C$图所示,即插入到一条染色体上,相当于杂合子,若用$\rm Aa$表示,在不考虑互换的情况下,$\rm N$自交得$\rm F_{1}$$\rm F_{1}$基因型及比例可表示为$\rm AA:Aa:aa=1:2:1$,该调节因子对青蒿素产量的作用具有累加效应,所以$\rm F_{1}$各植株青蒿素含量有$\rm 3$种,比例为$\rm 1$$\rm 2$$\rm 1$

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