高中 | 第一节 孟德尔的豌豆杂交实验(一) 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

第一节 孟德尔的豌豆杂交实验(一)

近日,袁隆平团队培育的进行自花传粉“超级稻”亩产$\rm 136$公斤,创下了我国双季稻产量新高。

Ⅰ.研究发现水稻的 $\rm 7$ 号染色体上的一对等位基因 $\rm Dd$ 与水稻的产量相关,$\rm D$ 基因控制高产性状,$\rm d$ 基因控制低产性状。水稻至少有一条正常的$\rm 7$ 号染色体才能存活。研究人员发现两株染色体异常稻(体细胞染色体如图所示),请据图分析回答:

Ⅱ.水稻叶片宽窄受细胞数目和细胞宽度的影响,为探究水稻窄叶突变体的遗传机理,科研人员进行了实验。科研人员利用化学诱变剂处理野生型宽叶水稻,可诱发野生型水稻基因突变,获得水稻窄叶突变体。

植株甲的可遗传变异类型具体为                                                                ,请简要写出区分该变异类型与基因突变最简单的鉴别方法                                                                

[["

染色体结构变异$\\rm /$染色体片段缺失;用光学显微镜观察区分

"]]

甲中的异常染色体与正常染色体比较可知,异常染色体为染色体片段缺失,属于染色体结构变异。基因突变是染色体的某一位点上基因的改变,这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的,而染色体变异是可以用显微镜直接观察到的,所以用光学显微镜观察染色体的形态可以进行区分。

已知植株甲的基因型为$\rm Dd$,若要确定$\rm D$基因位于正常还是异常的$\rm 7$号染色体上,请试用最简单的方法设计实验证明$\rm D$基因的位置(请写出杂交组合预期结果及结论)

                                                                ,将种子种植后观察子代植株的产量,统计性状分离比;

②若子代均为                $\rm D$ 基因在$\rm 7$号正常染色体上;若子代高产植株:低产植株为 $\rm 2:1$$\rm D$ 基因在$\rm 7$号异常染色体上;

[["

让甲植株自交产生种子;高产植株

"]]

杂交组合预期结果及结论:

①让甲植株自交产生种子,种植后观察统计后代植株的产量;

②如果$\rm D$基因位于正常$\rm 7$号染色体上,则自交结果因$\rm dd$无正常$\rm 7$号染色体不能存活,故全部为高产($\rm DD$$\rm 2Dd$);如果$\rm D$基因位于异常$\rm 7$号染色体上,则自交结果因$\rm DD$无正常$\rm 7$号染色体不能存活,故高产($\rm Dd$):低产($\rm dd$$\rm =2:1$

经实验确定基因$\rm D$位于异常染色体上,以植株甲为父本,正常的低产植株为母本进行杂交,子代中发现了一株植株乙。若植株乙的出现是精子异常所致,则具体原因是                                                                

[["

$\\rm MI$后期,同源染色体($\\rm 7$ 号)未分离,移向一极

"]]

植株甲作为父本,基因型为$\rm Dd$,低产植株为母本,基因型为$\rm dd$,若产生植株乙的基因型为$\rm Ddd$,且植株乙的出现是精子异常所致,则可判断异常精子的基因型为$\rm Dd$,产生的原因为减数第一次分裂后期,两条$\rm 7$号染色体没有分开,移向了细胞的同一极所致。

(规律提炼)若$\rm D$位于异常染色体上,若让植株甲、乙进行杂交, 假设产生配子时,三条互为同源的染色体其中任意两条随机联会,然后分离,多出的一条随机分配到细胞的一极,则子代表现型及比例为                                                                

[["

高产:低产$\\rm =8:3$

"]]

植株甲、乙进行杂交,子代表现型及基因型见下表:  

乙的配子

甲的配子

$\rm D$$\rm dd$$\rm 2d$$\rm 2Dd$
$\rm D$不存活$\rm Ddd($高产$\rm )$$\rm 2Dd($高产$\rm )$$\rm 2DDd($高产$\rm )$
$\rm d$$\rm Dd($高产$\rm )$$\rm ddd($低产$\rm )$$\rm 2dd($低产$\rm )$$\rm 2Ddd($高产$\rm )$

由上表可知,高产:低产$\rm =8:3$

(信息筛选)测定窄叶突变体和野生型宽叶水稻的叶片细胞数目和单个细胞宽度,结果如图所示。该结果说明窄叶是由于                 而不是单个细胞宽度变窄所致。

[["细胞数目减少"]]

由柱形图分析可知,窄叶性状出现是由于基因突变导致细胞数目减少造成的,每个细胞的宽度没有变窄。

将窄叶突变体与野生型水稻杂交,$\rm F_{1}$均为野生型,$\rm F_{1}$自交,测定$\rm F_{2}$水稻的(单株)叶片宽窄,统计得到野生型$\rm 118$株,窄叶突变体$\rm 41$株,据此推测窄叶性状是                 性状。

[["隐性"]]

将窄叶突变体与野生型水稻杂交,$\rm F_{1}$均为野生型,$\rm F_{1}$自交,测定$\rm F_{2}$水稻的(单株)叶片宽窄,统计得到野生型$\rm 118$株,窄叶突变体$\rm 41$株,表现型之比约为$\rm 3:1$,故窄叶为隐性性状。

研究发现,窄叶突变基因位于$\rm 2$号染色体上。科研人员推测$\rm 2$号染色体上已知的三个突变基因可能与窄叶性状出现有关。这三个突变基因中碱基发生的变化如下表所示。

突变基因
碱基变化$\rm C→CG$$\rm C→T$$\rm CTT→C$
蛋白质与野生型分子结构无差异与野生型有一个氨基酸不同长度比野生型明显变短

由上表推测,基因 Ⅰ基因突变                (填“会”或“不会”)导致窄叶性状。基因Ⅲ突变使蛋白质长度明显变短,这是由于基因Ⅲ的突变导致                                                                

[["

不会;翻译提前终止

"]]

由表格信息可知,基因Ⅰ的突变是碱基对增添造成的,突变基因控制合成的蛋白质分子没有改变,由于蛋白质没有发生变化,该基因突变不会导致窄叶性状;基因Ⅲ突变使蛋白质长度明显变短,说明基因突变使基因转录形成的$\rm mRNA$上的终止密码子提前,翻译提前终止。

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