Question

【題目】科學(xué)工作者用熒光標(biāo)記法對(duì)某品系二倍體植物AA(2n=24)的花色基因(A-紅花、a-白花)進(jìn)行研究，A被標(biāo)記為紅色熒光點(diǎn)。

(1)正常個(gè)體一個(gè)細(xì)胞的紅色熒光點(diǎn)數(shù)量最多為___________________個(gè)，這表明該細(xì)胞完成了_________________過(guò)程。

(2)在該品系中，偶然發(fā)現(xiàn)有一棵植株的絕大多數(shù)體細(xì)胞中有三個(gè)紅色熒光點(diǎn)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)該植株育性正常。取該植株的體細(xì)胞進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)染色體數(shù)量為24條，但染色體的結(jié)構(gòu)異常。A基因在染色體上的分布情況如圖所示。

請(qǐng)分析下列實(shí)驗(yàn)：

①讓該植株與白色品系植株雜交得F1；

②任取兩株F1植株雜交，得到F2(假設(shè)F2的數(shù)量足夠多)；

③統(tǒng)計(jì)F2中各花色的比例：

若后代紅花∶白花＝____________，則能確定屬于第二種情況。

若后代紅花∶白花＝3：1，則_________(填“能”或“不能”)確定屬于第一種情況。請(qǐng)畫(huà)出F1可能的基因及染色體組成圖像并配以簡(jiǎn)單的文字說(shuō)明原因：_________。

Answer 1

【答案】 4 DNA復(fù)制（染色體復(fù)制） 7:1或15∶1 不能

多出的A基因在同源染色體上時(shí)，F(xiàn)1為圖1和圖2；多出的A基因位于非同源染色體上時(shí)，F(xiàn)1為圖3和圖4。其中圖1與圖2雜交以及圖1、圖2、圖3自交結(jié)果均為3:1，所以不能確定屬于第一種情況。

【解析】試題分析：由題意可知：控制紅花的A基因被標(biāo)記為紅色熒光點(diǎn)，紅花純合子的體細(xì)胞或原始的生殖細(xì)胞在完成DNA復(fù)制后，細(xì)胞中含有4個(gè)A基因，此時(shí)紅色熒光點(diǎn)數(shù)量最多。一棵絕大多數(shù)體細(xì)胞中有三個(gè)紅色熒光點(diǎn)（即體細(xì)胞中含有三個(gè)A基因）的植株是由于染色體結(jié)構(gòu)變異所致，由圖示可知：該變異產(chǎn)生的原因有兩種可能：第一種情況位于同源染色體上；第二種情況位于非同源染色體上。據(jù)此，圍繞基因的分離定律、自由組合定律和題意，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行解答。

(1)控制每一相對(duì)性狀的基因在體細(xì)胞是成對(duì)存在的。已知A基因被標(biāo)記為紅色熒光點(diǎn)。正常開(kāi)紅花的二倍體純合植物的基因型為AA，一個(gè)體細(xì)胞中含有2個(gè)A基因；在有絲分裂間期DNA完成復(fù)制后，體細(xì)胞中含有4個(gè)A基因。可見(jiàn)，正常個(gè)體一個(gè)細(xì)胞的紅色熒光點(diǎn)數(shù)量最多為4個(gè)，這表明該細(xì)胞完成了DNA復(fù)制（染色體復(fù)制）過(guò)程。

(2) 依題意可知：偶然發(fā)現(xiàn)有一棵植株的絕大多數(shù)體細(xì)胞中有三個(gè)紅色熒光點(diǎn)，即絕大多數(shù)體細(xì)胞中含有三個(gè)A基因，該種變異是染色體結(jié)構(gòu)異常所致，多出來(lái)一個(gè)A基因的原因有兩種可能：第一種情況位于同源染色體上；第二種情況位于非同源染色體上。

如果屬于第一種情況，即多出的A基因在同源染色體上，則該植株能產(chǎn)生AA和A兩種配子，白色品系植株（aa）只產(chǎn)生基因型為a的一種配子，該植株與白色品系植株雜交所得F1的基因型為AAa和Aa，F(xiàn)1的基因及染色體組成圖像如下圖中的圖1（基因型為Aa）、圖2（基因型為AAa）所示。任取兩株F1植株雜交，有三種雜交組合，即AAa×Aa、AAa×AAa和Aa×Aa；因AAa產(chǎn)生的配子及其比例為AA∶a＝1∶1，Aa產(chǎn)生的配子及其比例為A∶a＝1∶1，所以這三種雜交獲得的F2中紅花∶白花均為3∶1。

如果屬于第二種情況，即多出的A基因位于非同源染色體上，則該植株能產(chǎn)生AA和A兩種配子，與白色品系植株雜交所得F1的基因型為AAa和Aa，F1的基因及染色體組成圖像如上圖中的圖3（基因型為Aa）、圖4（基因型為AAa）所示。任取兩株F1植株雜交，有三種雜交組合，即AAa×Aa、AAa×AAa和Aa×Aa；因AAa產(chǎn)生的配子及其比例為AA∶Aa∶A∶a＝1∶1∶1∶1，Aa產(chǎn)生的配子及其比例為A∶a＝1∶1，所以AAa×Aa得到的F2中紅花∶白花＝7∶1，AAa×AAa得到的F2中紅花∶白花＝15∶1，Aa×Aa得到的F2中紅花∶白花＝3∶1。

綜上分析，若后代紅花∶白花＝7∶1或15∶1，則能確定屬于第二種情況。若后代紅花∶白花＝3∶1，則不能確定屬于第一種情況，因?yàn)閳D1與圖2雜交以及圖1、圖2、圖3的自交結(jié)果均為3∶1。