Question

16．去冬今春，河北、山西、山東、河南、江蘇和安徽等地的嚴(yán)重干旱導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，故具有抗旱性狀的農(nóng)作物有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值．研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)抗旱性作物能通過(guò)細(xì)胞代謝，產(chǎn)生一種代謝產(chǎn)物，調(diào)節(jié)根部細(xì)胞液內(nèi)的滲透壓，此代謝產(chǎn)物在葉肉細(xì)胞中卻很難找到．
（1）在抗旱性農(nóng)作物的葉肉細(xì)胞中找不到與抗旱有關(guān)代謝產(chǎn)物的根本原因是基因選擇性表達(dá)．
（2）現(xiàn)有一抗旱植物，其體細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)抗旱基因R，其等位基因?yàn)閞（不抗旱）．R、r基因轉(zhuǎn)錄鏈上部分核苷酸序列如下：
r：…ATAAGCATGACATTA…
R：…ATAAGCAAGACATTA…
①請(qǐng)寫(xiě)出R基因轉(zhuǎn)錄成的RNA鏈上的核苷酸序列：…UAUUCGUUCUGUAAU…．這一片段編碼的肽鏈中對(duì)應(yīng)的氨基酸數(shù)目是5個(gè)．
②已知旱敏型rr植株的某一細(xì)胞基因型變成了Rr，則此變化是基因中堿基對(duì)的替換所導(dǎo)致的；若該細(xì)胞是一卵原細(xì)胞，則其分裂產(chǎn)生的卵細(xì)胞基因型是R的幾率是$\frac{1}{2}$．
（3）為培育能穩(wěn)定遺傳、具抗旱性和多顆粒產(chǎn)量的農(nóng)作物，科研人員按以下兩種流程圖進(jìn)行育種．（已知抗旱性和多顆粒是顯性，兩對(duì)性狀各由一對(duì)等位基因控制）
A．純合旱敏性多顆粒產(chǎn)量農(nóng)作物×純合抗旱性少顆粒產(chǎn)量農(nóng)作物→F₁→F₁自交--→F₂→人工選擇（汰劣留良）→自交→F₃→人工選擇→自交…→性狀穩(wěn)定的優(yōu)良品種
B．純合旱敏性多顆粒產(chǎn)量農(nóng)作物×純合抗旱性少顆粒產(chǎn)量農(nóng)作物→F₁→F₁花藥離體培養(yǎng)得到許多單倍體幼苗→人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍→若干植株→人工選擇→性狀穩(wěn)定的新品種
①雜交育種利用的變異原理是基因重組．
②A流程圖中的“篩選和自交”環(huán)節(jié)從F₂代開(kāi)始，具體操作是將F₂代的種子種植在干旱（缺水）環(huán)境中，經(jīng)多年篩選才能獲得理想品種．
③B流程與A流程相比，B流程育種的突出優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限．花粉細(xì)胞能發(fā)育成單倍體植株，依據(jù)的原理是全能性．

Answer 1

分析 根據(jù)題目所給信息“代謝產(chǎn)物能調(diào)節(jié)根部細(xì)胞液內(nèi)的滲透壓，而在葉肉細(xì)胞中卻很難找到”說(shuō)明與之相關(guān)的基因只在根細(xì)胞中表達(dá)．根據(jù)堿基配對(duì)原則（A和T配對(duì)、C和G配對(duì)），r基因互補(bǔ)鏈核苷酸序列應(yīng)該為T(mén)ATTCGTACTGTAAT．根據(jù)提供的子細(xì)胞的基因組成（Rr和rr）可推知，rr復(fù)制后變成了Rrrr，即只涉及一個(gè)基因發(fā)生的突變．雜交育種的遺傳學(xué)原理是基因重組．在雜交育種過(guò)程中，自交代數(shù)越多，所得的純合體所占的比例越高．F₂中就出現(xiàn)了所要的品種，但不能篩選出來(lái)；需要再自交一代，從F₃中選出我們需要的品種．F₁的細(xì)胞中就具有兩種優(yōu)良基因，經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂，兩個(gè)優(yōu)良基因會(huì)重組在一個(gè)配子中，培養(yǎng)該配子，并在幼苗期用秋水仙素處理，就能得到我們需要的品種．配子細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)染色體組，即控制該生物生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳變異的全部遺傳信息

解答 解：（1）在植物體的每個(gè)活細(xì)胞內(nèi)都含有全部的遺傳信息，但在不同細(xì)胞中表達(dá)的產(chǎn)物不同，因?yàn)榛�因進(jìn)行了選擇性表達(dá)，從而使得在抗旱性農(nóng)作物的葉肉細(xì)胞中很難找到與抗旱有關(guān)的代謝產(chǎn)物．
（2）①R基因轉(zhuǎn)錄鏈上部分核苷酸序列為…ATAAGCAAGACATTA…，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，其轉(zhuǎn)錄形成的RNA鏈上的核苷酸序列…UAUUCGUUCUGUAAU…．mRNA上相鄰的3個(gè)堿基構(gòu)成一個(gè)密碼子，一個(gè)密碼子編碼一個(gè)氨基酸，因此這一片段編碼的肽鏈中對(duì)應(yīng)的氨基酸數(shù)目是5個(gè)（不考慮終止密碼子）．
②比較基因R和r的堿基序列可知，兩者的基因中只有一個(gè)堿基不同，因此旱敏型rr植株變成Rr是基因中堿基對(duì)的替換所導(dǎo)致．若該細(xì)胞是一卵原細(xì)胞，則其分裂產(chǎn)生的卵細(xì)胞基因型是R的幾率是$\frac{1}{2}$．
（3）①雜交育種利用的遺傳學(xué)原理是基因的自由組合規(guī)律；
②在干旱的環(huán)境中種植以篩選抗旱性植物，然后讓抗旱性植物自交，篩選多顆粒的植物作為種子，多次重復(fù)以上操作以提高純合性，這樣可以篩選具抗旱性和多顆粒的植物．
③單倍體育種能明顯縮短育種年限．花粉細(xì)胞能發(fā)育成單倍體植株，表現(xiàn)出全能性，原因是細(xì)胞內(nèi)含有發(fā)育為完整個(gè)體所需的全套遺傳物質(zhì)．
故答案為：
（1）基因選擇性表達(dá)
（2）①UAUUCGUUCUGUAAU　5�、趬A基對(duì)的替換　$\frac{1}{2}$
（3）①基因重組　②干旱（缺水）
③明顯縮短育種年限　全能性

點(diǎn)評(píng) 本題考查細(xì)胞分化、基因突變、雜交育種和單倍體育種的相關(guān)知識(shí)，意在考查學(xué)生的識(shí)圖能力和判斷能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力．屬于對(duì)理解層次的考查，有一定的難度．