Question

【題目】將水稻寬葉粳（KYJ）品系，用甲基磺酸乙酯誘變獲得窄葉突變體zy17。

（1）用甲基磺酸乙酯誘導(dǎo)水稻發(fā)生基因突變，會(huì)導(dǎo)致同一個(gè)體中有多個(gè)基因發(fā)生突變，說(shuō)明誘變育種可以___________，如：A基因突變?yōu)?/span>a、B基因突變?yōu)?/span>b、c基因突變?yōu)?/span>C……

（2）純合窄葉突變體zy17與純合寬葉粳（KYJ）雜交獲得F1，F1自交獲得F2。

①若F2中出現(xiàn)___________現(xiàn)象，可判斷此對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制，且窄葉為隱性性狀。將控制窄葉性狀的基因記為a基因。

②若B、b基因與A、a基因位于不同的染色體上。上述突變體zy17（aabb）與純合寬葉粳（AABB）雜交，得F1。F1經(jīng)過(guò)___________分裂過(guò)程形成配子時(shí)，非同源染色體發(fā)生___________。F1自交獲得的F2中，窄葉群體的B基因頻率___________（填寫“大于”、“等于”或“小于”）b基因頻率。

（3）為確定控制窄葉性狀的基因a在基因組中的位置，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。

不同的染色體上有若干不同的特定DNA序列。提取F2群體中若干窄葉植株的DNA，不同株的DNA等量混合，得到DNA混合物。從DNA混合物中擴(kuò)增某一特定DNA序列，以寬葉粳（KYJ）品系的相應(yīng)特定DNA序列做為標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)擴(kuò)增出的DNA片段中發(fā)生突變的核苷酸序列所占的比例。其他特定DNA序列也按上述方法擴(kuò)增并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。下圖表示其中的兩個(gè)結(jié)果。

①若序列比對(duì)結(jié)果為___________（填寫“結(jié)果1”或“結(jié)果2”），則此序列可能位于窄葉基因a中。經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)有6個(gè)序列符合上述結(jié)果。

②6個(gè)突變序列中有4個(gè)被認(rèn)為與窄葉突變體表型改變沒(méi)有因果關(guān)系，請(qǐng)從突變序列在DNA上位置的角度說(shuō)出做出這一判斷的理由是____________________。

③另外2個(gè)突變序列分別位于基因甲、乙中。基因甲，編碼一種蛋白質(zhì)。甲中的某一位點(diǎn)的堿基序列“—GAT—”在突變體中變?yōu)椤啊?/span>AAT—”，改變前后均不對(duì)應(yīng)終止密碼子。這種變異屬于基因突變中的堿基（對(duì)）的___________，若此突變導(dǎo)致___________，則可以認(rèn)為此突變與表型的改變有關(guān)，需要針對(duì)此基因進(jìn)一步研究。

基因乙的堿基序列丟失兩個(gè)堿基，使得其編碼的蛋白質(zhì)的分子量與寬葉粳（KYJ）中的此蛋白質(zhì)相比明顯變小，推測(cè)其原因是____________________。結(jié)合其它研究結(jié)果，確定基因乙是決定“窄葉”的基因a。

（4）綜合上述研究，請(qǐng)?zhí)岢鲫P(guān)于窄葉基因乙（a）的進(jìn)一步研究的方向。____________________

（5）在實(shí)際生產(chǎn)中窄葉突變體的產(chǎn)量并不高，保留此類型的水稻的意義是___________________。

Answer 1

【答案】提高突變頻率 F2中寬葉和窄葉的性狀分離比接近3：1 減數(shù) 自由組合 等于 結(jié)果2 這4個(gè)突變位點(diǎn)位于DNA的非基因片段上或位于基因的非編碼區(qū)或基因編碼區(qū)的內(nèi)含子 替換 相應(yīng)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（功能）發(fā)生改變或密碼子對(duì)應(yīng)的氨基酸發(fā)生改變 蛋白質(zhì)翻譯提前終止 基因乙的功能或基因乙指導(dǎo)形成的蛋白質(zhì)的功能 了解基因功能或?yàn)樗�稻的育種提供材料或保護(hù)基因多樣性

【解析】

基因突變是指DNA中的堿基對(duì)的增添、缺失、替換，導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變。基因突變具有普遍性、隨機(jī)性、不定向性、多害少利性、低頻性。利用物理因素或化學(xué)因素誘導(dǎo)基因突變，可以提高基因突變的頻率。基因自由組合定律是指在形成配子時(shí)，同源染色體上的等位基因分離，非同源染色體上的非等位基因自由組合。

（1）基因突變具有低頻性，用化學(xué)試劑甲基磺酸乙酯誘導(dǎo)水稻發(fā)生基因突變，會(huì)導(dǎo)致同一個(gè)體中有多個(gè)基因發(fā)生突變，說(shuō)明其可以提高基因突變的頻率。

（2）純合窄葉突變體zy17與純合寬葉粳（KYJ）雜交獲得F1

①若此相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制，F1為雜合子（Aa），F1自交，獲得F2的寬葉(A-)和窄(aa)葉的性狀分離比接近3：1。

②若B、b基因與A、a基因位于不同的染色體上,說(shuō)明這兩對(duì)基因的遺傳遵循基因自由組合定律。上述突變體zy17（aabb）與純合寬葉粳（AABB）雜交，得F1（AaBb）。F1經(jīng)過(guò)j減數(shù)分裂過(guò)程形成配子時(shí)，非同源染色體發(fā)生自由組合。F1自交獲得的F2，因?qū)捜~受A基因控制，所以F2表現(xiàn)型及比例為(A-B-+A-bb)：(aaB_:aabb)=寬葉10：窄葉7，窄葉群體的B基因頻率等于b基因頻率。

（3）①以寬葉粳（KYJ）品系的相應(yīng)特定DNA序列做為標(biāo)準(zhǔn)與擴(kuò)增的DNA片段序列進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果1擴(kuò)增出的DNA片段中部分序列不同，結(jié)果2序列與標(biāo)準(zhǔn)序列完全不相同，說(shuō)明序列比對(duì)結(jié)果為2可能位于窄葉基因a中。

②6個(gè)突變序列中有4個(gè)被認(rèn)為與窄葉突變體表型改變沒(méi)有因果關(guān)系，說(shuō)明序列改變并沒(méi)有改變生物的性狀，該突變序列在DNA上的位置可能為基因的非編碼區(qū)或者是內(nèi)含子區(qū)域或者非基因片段。

③另外2個(gè)突變序列分別位于基因甲、乙中�；�因甲，編碼一種蛋白質(zhì)。甲中的某一位點(diǎn)的堿基序列“—GAT—”在突變體中變?yōu)?/span>“—AAT—”，改變前后均不對(duì)應(yīng)終止密碼子。這種變異屬于基因突變中的堿基（對(duì)）的替換，結(jié)果若導(dǎo)致性狀改變，說(shuō)明此突變導(dǎo)致編碼的相應(yīng)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（功能）發(fā)生改變或密碼子對(duì)應(yīng)的氨基酸改變，需要針對(duì)此基因進(jìn)一步研究。基因乙的堿基序列丟失兩個(gè)堿基，使得其編碼的蛋白質(zhì)的分子量與寬葉粳（KYJ）中的此蛋白質(zhì)相比明顯變小，說(shuō)明蛋白質(zhì)的翻譯提前終止。結(jié)合其它研究結(jié)果，確定基因乙是決定“窄葉”的基因a。

（4）綜合上述研究，基因乙是決定“窄葉”的基因a，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步研究基因乙的功能或基因乙指導(dǎo)形成的蛋白質(zhì)的功能。

（5）在實(shí)際生產(chǎn)中窄葉突變體的產(chǎn)量并不高，保留此類型的水稻的意義：了解基因功能、為水稻的育種提供材料、保護(hù)基因多樣性。