Question

17．中國女科學家屠呦呦獲2015年諾貝爾生理醫(yī)學獎，她研制的抗瘧藥青蒿素挽救了數(shù)百萬人的生命．
I：研究人員已經(jīng)弄清了青蒿細胞中青蒿素的合成途徑（如圖中實線方框內(nèi)所示），并且發(fā)現(xiàn)酵母細胞也能夠產(chǎn)生合成青蒿酸的中間產(chǎn)物FPP （如圖中虛線方框內(nèi)所示）．

（1）在FPP合成酶基因表達過程中，①步驟的產(chǎn)物需要經(jīng)過加工才能成為成熟的mRNA，此mRNA作用是作為合成“FPP合成酶”的模板．
（2）實驗發(fā)現(xiàn)，通過對酵母細胞導入相關基因后，這些基因能正常表達，該育種方式的遺傳學原理是基因重組，同時跨物種間的轉(zhuǎn)基因過程能正常表達體現(xiàn)了生物間共有一套遺傳密碼，隨后科研人員也發(fā)現(xiàn)酵母合成的青蒿素仍很少，根據(jù)圖解為提高酵母菌合成的青蒿素的產(chǎn)量，請?zhí)岢鲆粋�合理的思路降低ERG9酶的合成量（干擾ERG9酶合成的過程或降低ERG9酶）．
Ⅱ：已知青蒿的花色白花（只含白色色素）和黃色（含黃色色素）是一對相對性狀，由兩對等位基因（A和a、B和b）共同控制，顯性基因A控制以白色色素為前體物合成黃色色素的代謝過程，但當隱形基因bb存在時可抑制其表達（如圖所示），據(jù)圖回答：

（1）開黃花的青蒿植株的基因型可能是AABB、AaBB、AABb、AaBb．
（2）現(xiàn)有AAbb、aaBB 二個純種白花青蒿品種，為了培育出能穩(wěn)定遺傳的黃花品種，某同學設計了如下程序：
第一年：用AAbb和aaBB_兩個品種進行雜交，得到F₁種子；
第二年，將F₁種子種下得F₁植株，F(xiàn)₁隨機交配得F₂種子；
第三年：再將F₂種子種下得F₂植株，F(xiàn)₂自交，然后選擇開黃花植株的種子混合留種；
重復步驟Ⅲ若干代，直到后代不出現(xiàn)性狀分離為止．
①F₁植株能產(chǎn)生比例相等的四種配子，原因是A、a和B、b基因位于2對同源染色體上，在子一代形成配子時．遵循基因自由組合定律．
②F₂的表現(xiàn)型及比例為黃花：白花=9：7．
③若F₁基因型為aabb的白花品種雜交，后代的表現(xiàn)型及比例為黃花：白花=1：3．
④F₂自交，在開黃花的植株上所結(jié)的種子中黃花純合子占$\frac{1}{4}$．
⑤有同學認為這不是最佳方案，你能在原方案的基本上進行修改，以縮短培育年限嗎？請用遺傳圖解及簡要文字敘述你的方案．

Answer 1

分析 Ⅰ、分析題圖：圖中實線方框中表示青蒿細胞中青蒿素的合成途徑，青蒿素的合成需要FPP合成酶、ADS酶和CYP71AV1酶．虛線方框表示酵母細胞合成FPP合成酶及固醇的過程，酵母細胞只能合成FPP合成酶，不能合成ADS酶和CYP71AV1酶，因此其不能合成青蒿素．
Ⅱ、分析題圖可知，青蒿的花色由兩對等位基因控制，A和a、B和b分別位于3號染色體和1號染色體上，因此在遺傳過程中遵循自由組合定律；顯性基因A控制以白色色素為前體物合成黃色色素的代謝過程，但當隱性基因bb存在時可抑制其表達，因此只有A、B基因同時存在時，才表現(xiàn)為黃花．

解答 解：Ⅰ（1）細胞核中轉(zhuǎn)錄形成的mRNA需要經(jīng)過加工后才能作為翻譯的模板；FPP合成酶基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA分子作為翻譯合成FPP合成酶的模板．
（2）將相關基因?qū)�入酵母細胞需要采用基因工程技術(shù)，其原理是基因重組；一種生物的基因能在另一種生物體內(nèi)表達的原因是生物間共用一套遺傳密碼；由圖可知，酵母細胞中部分FPP用于合成了固醇，因此將相關基因?qū)�入酵母菌后，即使這些基因能正常表達，酵母菌合成的青蒿素仍很少，由此可推知提高酵母菌合成的青蒿素的產(chǎn)量的一個思路為降低ERG9酶的合成量（干擾ERG9酶合成的過程或降低ERG9酶活性）．
Ⅱ（1）由題意可知，只有A、B基因同時存在時，才表現(xiàn)為黃花，因此開黃花的青蒿植株的基因型可能是AABB、AaBB、AABb、AaBb．
（2）①由題意可知，F(xiàn)₁是由AAbb和aaBB雜交產(chǎn)生的，因此F₁的基因型為AaBb，A、a和B、b位于不同對的同源染色體上，因此在遺傳過程中遵循基因自由組合定律，
因此F₁植株能產(chǎn)生比例相等的四種配子．
②F₁的基因型為AaBb，自交后代的基因組成可以寫出A_B_：A_bb：aaB_：aabb=9：3：3：1，其中A_B_為黃花，其余的為白花，因此F₂的性狀分離比為黃花：白花=9：7．
③F₁與基因型為aabb的白花品種雜交，后代的基因組成及比例為AaBb：Aabb：aaBb：aabb=1：1：1：1，其中AaBb為黃花，其余為白花，因此F₁與基因型為aabb的白花品種雜交，后代的分離比為黃花：白花=1：3．
④F2中黃花植株的基因型為AABB：AABb：AaBB：AaBb=1：2：2：4，F(xiàn)₂自交，在開黃花的植株上所結(jié)的種子中黃花純合子的比例是 $\frac{1}{9}+\frac{2}{9}×\frac{1}{4}+\frac{2}{9}×\frac{1}{4}+\frac{4}{9}×\frac{1}{4}$×$\frac{1}{4}=\frac{1}{4}$．
⑤單倍體育種能大大縮短育種年限，具體做法是：采用F₁植株的花粉進行離體培養(yǎng)獲得單倍體幼苗，然后用秋水仙素處理單倍體幼苗，成熟后開黃花的植株即為純種．
故答案為：
I：（1）加工   合成“FPP合成酶”
（2）基因重組   一套遺傳密碼   降低ERG9酶的合成量（干擾ERG9酶合成的過程或降低ERG9酶）
II：（1）AABB、AaBB、AABb、AaBb（寫全給分）
（2）①A、a和B、b基因位于2對同源染色體上，在子一代形成配子時．遵循基因自由組合定律
②黃花：白花=9：7
③黃花：白花=1：3
④$\frac{1}{4}$
⑤注：遺傳圖解，“花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理、從中選育出AABB黃花植物”文字描述．

點評 本題結(jié)合圖解，考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯、基因自由組合定律的實質(zhì)及應用，要求考生識記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程、場所、條件及產(chǎn)物等，同時還要求考生能分析題圖，從中提取有效信息答題．