Question

7．金魚草（二倍體）輻射對稱花型（c650）基因與兩側(cè)對稱花型（c）基因是一對等位基因，自交親和（Sc）基因與自交不親和（S）基因是一對等位基因．c650基因比基因c多了Tam5轉(zhuǎn)座子，Tam5轉(zhuǎn)座子是可以從染色體所在位置轉(zhuǎn)移到染色體其它位置的DNA片段．相關(guān)基因與染色體的位置關(guān)系及基因部分結(jié)構(gòu)，如圖所示．

（1）將純合輻射對稱花型、自交親和植株與純合兩側(cè)對稱花型、自交不親和植株雜交得F₁．
①F₁花型為兩側(cè)對稱，表明c650基因為隱性基因．在基因不發(fā)生改變的情況下，F(xiàn)₁植株花型的基因型為cc650．
②采用DNA分子雜交技術(shù)對F₁中的c650基因進(jìn)行分子水平的檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)F₁中有一半左右的植株中c650基因發(fā)生改變，此變異較一般情況下發(fā)生的自然突變頻率高，推測可能是Tam5發(fā)生轉(zhuǎn)位的結(jié)果．
（2）從F₁中選出基因型為ScS且c650基因未發(fā)生改變的植株進(jìn)行異花粉得F₂．
①若不考慮基因發(fā)生改變的情況，則F₂中輻射對稱花型所占比例應(yīng)為$\frac{1}{4}$．
②從F₂的150個輻射對稱花型植株中檢測出5個植株含S基因，推測F₁植株在產(chǎn)生配子時發(fā)生了基因重組．
③對上述5個植株的花型基因做檢測，其中3個植株中的花型基因為雜合，表明這3個植株中產(chǎn)生了c650基因的等位基因，且此基因與c基因的堿基序列不同（相同/不同）．
④將上述F₂中其余2個花型基因純合的個體自交得F₃，其中出現(xiàn)較高比例的兩側(cè)對稱花型的個體，顯示這些個體中c650基因轉(zhuǎn)變?yōu)閏基因，表明F₂中轉(zhuǎn)座子仍具有轉(zhuǎn)座活性．
（3）借助F₂中得到的重組個體，并利用Tam5的轉(zhuǎn)位特性，改變S基因的結(jié)構(gòu)和功能，從而進(jìn)一步研究S基因的作用機(jī)理．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：輻射對稱花型基因與兩側(cè)對稱花型基因是一對等位基因，自交親和基因與自交不親和基因是一對等位基因，分別遵循基因的分離定律．基因突變是基因結(jié)構(gòu)的改變，包括堿基對的增添、缺失或替換．

解答 解：（1）將純合輻射對稱花型、自交親和植株（c650 c650Sc Sc）與純合兩側(cè)對稱花型、自交不親和植株（ccS S）雜交得F₁．①只考慮花型這一對性狀：若F₁花型為兩側(cè)對稱，則容易判斷兩側(cè)對稱花型為顯性性狀，輻射對稱花型為隱性性狀，F(xiàn)₁基因型為cc650．
②對基因進(jìn)行分子檢測應(yīng)使用核酸分子雜交技術(shù)．F₁中高達(dá)一半左右的植株c650基因都發(fā)生了改變，顯然比一般情況下的自然突變率高，由題意“c650基因比c基因多了Tam5轉(zhuǎn)座子，Tam5轉(zhuǎn)座子是可以從染色體所在位置轉(zhuǎn)移到染色體其它位置的DNA片段”可推測出：應(yīng)該是c650基因中的Tam5轉(zhuǎn)座子的作用．
（2）從F₁（基因型為c650cScS）中選出基因型為ScS 且c650基因未發(fā)生改變的植株進(jìn)行異花粉得F₂．
①F₂中輻射對稱花型（c650c650，也就是隱性純合）所占比例由基因分離定律容易計算出為$\frac{1}{4}$，兩側(cè)對稱花型比例為$\frac{3}{4}$．
②由題中兩對基因的位置關(guān)系（c650和Sc基因在一條染色體上）可知，不考慮變異情況的話，F(xiàn)₂中輻射對稱花型的基因型只能是c650c650ScSc，而題中描述150個F₂輻射對稱花型的植株中檢測出了5個植株含S基因，可推測F₁植株在減數(shù)分裂時發(fā)生了基因重組．
③這5個植株的花型基因應(yīng)該是c650c650，是純合的，但是題中描述其中3個植株為雜合，顯然這3個植株中c650基因發(fā)生了突變，產(chǎn)生它的等位基因，這種突變跟Tam5發(fā)生轉(zhuǎn)位有關(guān)，所以與c基因序列不同．
④根據(jù)題意“這些個體中c650基因轉(zhuǎn)變?yōu)閏基因”的描述，可知F3 中出現(xiàn)了較高比例的兩側(cè)對稱花型個體．
（3）需要通過改變S基因的結(jié)構(gòu)和功能來進(jìn)一步研究S基因的作用機(jī)理．
故答案為：
（1）①c650    cc650    ②DNA分子雜交高    Tam5發(fā)生轉(zhuǎn)位（轉(zhuǎn)移）
（2）①$\frac{1}{4}$   ②產(chǎn)生配子（減數(shù)分裂）③等位不同④兩側(cè)對稱
（3）結(jié)構(gòu)

點評 本題考查基因的分離定律和生物變異的相關(guān)知識，意在考查學(xué)生的識圖能力和判斷能力，運用所學(xué)知識綜合分析問題和解決問題的能力．