Question

3．中國科學(xué)家屠呦呦獲得2015諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的獲獎理由是“有關(guān)瘧疾新療法的發(fā)現(xiàn)”--可以顯著降低瘧疾患者死亡率的青蒿素．青蒿素是治療瘧疾的重要藥物．利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍體，體細(xì)胞染色體數(shù)為18），通過傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代生物技術(shù)可培育高青蒿素含量的植株．請回答以下相關(guān)問題：
（1）假設(shè)野生型青蒿白青稈（A）對紫紅稈（a）為顯性，稀裂葉（B）對分裂葉（b）為顯性，兩對性狀獨(dú)立遺傳，則野生型青蒿最多有9種基因型；若F1代中白青稈、稀裂葉植株所占比例為3/8，則其雜交親本的基因型組合為AaBb×aaBb、AaBb×Aabb，該F1代中紫紅稈、分裂葉植株所占比例為$\frac{1}{8}$．
（2）四倍體青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低溫處理野生型青蒿正在有絲分裂的細(xì)胞會導(dǎo)致染色體不分離，從而獲得四倍體細(xì)胞并發(fā)育成植株，推測低溫處理導(dǎo)致細(xì)胞染色體不分離的原因是低溫抑制紡錘體形成，四倍體青蒿與野生型青蒿雜交后代體細(xì)胞的染色體數(shù)為27．

（3）從青蒿中分離了cyp基因（題31圖為基因結(jié)構(gòu)示意圖），其編碼的cyp酶參與青蒿素合成．①若該基因一條單鏈中（G+T）/（A+C）=2/3，則其互補(bǔ)鏈中（G+T）/（A+C）=$\frac{3}{2}$．②若該基因經(jīng)改造能在大腸桿菌中表達(dá)CYP酶，則改造后的cyp基因編碼區(qū)無K和M （填字母）．③若cyp基因的一個堿基對被替換，使cyp酶的第50位氨基酸由谷氨酸變成纈氨酸，則該基因突變發(fā)生的區(qū)段是L （填字母）．

Answer 1

分析 1、由題意知，野生型青蒿白青稈（A）對紫紅稈（a）為顯性，稀裂葉（B）對分裂葉（b）為顯性，兩對性狀獨(dú)立遺傳，因此遵循基因的自由組合定律；由于自由組合定律同時遵循分離定律，因此可以將自由組合問題轉(zhuǎn)化成若干個分離定律問題進(jìn)行解答．
2、DNA是由兩條鏈組成的，兩條鏈上的堿基遵循A與T配對、G與C配對的堿基互補(bǔ)配對原則，配對的堿基相等．
3、低溫誘導(dǎo)多倍體形成的原理是低溫抑制紡錘體的形成，抑制細(xì)胞正常的分裂而使細(xì)胞內(nèi)的染色體加倍．

解答 解：（1）在野生型青蒿的稈色和葉型這兩對性狀中，控制各自性狀的基因型各有3種（AA、Aa和aa及BB、Bb和bb），由于控制這兩對性狀的基因是獨(dú)立遺傳的，基因間可自由組合，故基因型共有3×3=9種．F1中白青稈、稀裂葉植株占$\frac{3}{8}$，即P（A_B_）=$\frac{3}{8}$，由于兩對基因自由組合，可分解成$\frac{1}{2}$和$\frac{3}{4}$，所以一對基因是測交，一對基因是雜合子自交，即親本可能是AaBb×aaBb或AaBb×Aabb．當(dāng)親本為AaBb×aaBb時，F(xiàn)1中紫紅稈、分裂葉植株所占比例為P（aabb）=$\frac{1}{2}$×$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{8}$．
（2）根據(jù)題意，低溫處理野生型青蒿正在有絲分裂的細(xì)胞會導(dǎo)致染色體不分離，從而獲得四倍體細(xì)胞并發(fā)育成植株，推測低溫處理導(dǎo)致細(xì)胞染色體不分離的原因是低溫抑制紡錘體形成，四倍體青蒿（36）與野生型青蒿（18）雜交后代體細(xì)胞的染色體數(shù)為 27．
（3）①根據(jù)DNA的堿基互補(bǔ)配對原則，$\frac{G+T}{A+C}$在兩條單鏈中是互為倒數(shù)的，所以若該基因一條單鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{3}{2}$，則其互補(bǔ)鏈中$\frac{G+T}{A+C}$=$\frac{3}{2}$．
②由圖分析可知，若該基因經(jīng)改造能在大腸桿菌中表達(dá)CYP酶，則改造后的cyp基因編碼區(qū)無K和M（內(nèi)含子片段）． 
③若cyp基因的一個堿基對被替換，使CYP酶的第50位氨基酸由谷氨酸變成纈氨酸，DNA對應(yīng)的堿基為148-150位，則該基因突變發(fā)生的區(qū)段是L（編碼區(qū)的外顯子）．
故答案為：
（1）9  AaBb×aaBb、AaBb×Aabb  $\frac{1}{8}$
（2）低溫抑制紡錘體形成  27
（3）①$\frac{3}{2}$  ②K和M  ③L

點(diǎn)評 本題考查基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用、DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)、低溫誘導(dǎo)染色體加倍實(shí)驗(yàn)等相關(guān)知識點(diǎn)，意在考查學(xué)生對所學(xué)知識的理解與掌握程度，培養(yǎng)學(xué)生識圖作答、判斷基因型和表現(xiàn)型的能力．