Question

13．青蒿素是治療瘧疾的重要藥物．利用野生青蒿（2n=18），通過傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代生物技術可培養(yǎng)高青蒿素含量的植株．請回答下列問題：

（1）圖甲表示利用野生青蒿的花粉進行育種實驗的過程．其中植株X為二倍體，獲得植株X的理論基礎是單細胞的全能性．
（2）已知青蒿莖的顏色有青色、紅色和紫色，由兩對等位基因A、a和B、b控制．現(xiàn)將一青桿植株和一紅桿植株雜交，F(xiàn)₁全為青桿，F(xiàn)₁自交，F(xiàn)₂中青桿124株，紅桿31株，紫桿10株．這兩對基因的遺傳遵循自由組合定律．親本青桿和紅桿的基因型分別是AAbb、aaBB（或aaBB、AAbb）．F₂青桿植株中能穩(wěn)定遺傳的個體占$\frac{1}{6}$．
請用遺傳圖解表示F₁自交過程．
研究發(fā)現(xiàn)青蒿莖顏色的不同于青蒿素產(chǎn)量有關，生產(chǎn)上通過雜交育種就能快速獲得高產(chǎn)植株的品種，由此推斷莖紫色青蒿的產(chǎn)量最高．
（3）圖乙為控制青蒿素CYP酶合成的cyp基因結(jié)構(gòu)示意圖，圖中K、M不編碼蛋白質(zhì)．若該基因的一個堿基對被替換，使CPY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 分析圖甲：過程中首先利用花藥離體培養(yǎng)技術獲得單倍體幼苗，然后再用秋水仙素加倍獲得純合體植株，該過程利用了花粉細胞的全能性．
真核生物的基因包括編碼區(qū)和非編碼區(qū)，其中編碼區(qū)又分為內(nèi)含子和外顯子，只有外顯子能夠編碼蛋白質(zhì)．

解答 解：（1）利用花藥離體培養(yǎng)獲得的植株X為單倍體，獲得植株X的理論基礎是細胞的全能性．
（2）將一青桿植株和一紅桿植株雜交，F(xiàn)₁全為青桿，F(xiàn)₁自交，F(xiàn)₂中青桿124株，紅桿31株，紫桿10株，比例接近12：3：1，該比例為09：3：3：1比例的變形，因此可以確定這兩對基因的遺傳遵循自由組合定律，則親本的均為純合子，即親本青桿和紅桿的基因型分別是AAbb、aaBB（或aaBB、AAbb）．F₂青桿植株的基因型可能為$\frac{9}{16}$A_B_、$\frac{3}{16}$aaB_，其中能穩(wěn)定遺傳的個體為$\frac{1}{16}$AABB、$\frac{1}{16}$aaBB，占$\frac{1}{6}$．
F₁自交過程的遺傳圖解為：

研究發(fā)現(xiàn)青蒿莖顏色的不同于青蒿素產(chǎn)量有關，生產(chǎn)上通過雜交育種就能快速獲得高產(chǎn)植株的品種，而該雜交過程中只有aabb能夠快速獲得，由此推斷莖紫色青蒿的產(chǎn)量最高．
（3）cyp基因中只有編碼區(qū)的外顯子區(qū)段能編碼蛋白質(zhì)，該基因控制合成的CYP酶的第50位由外顯子的第150、151、152對脫氧核苷酸（3×50=150，基因中的每3對連續(xù)脫氧核苷酸決定一個氨基酸）決定，因此該基因突變發(fā)生在L區(qū)段內(nèi)（81+78=159）．
故答案為：
（1）單細胞的全能性
（2）自由組合 AAbb aaBB（或aaBB AAbb）     $\frac{1}{6}$     紫

（3）L

點評 本題是基因自由組合定律、基因的結(jié)構(gòu)與生物變異的綜合性題目，計算內(nèi)容均基礎、簡單，需要思維清楚，遺傳中的計算是重點．