命题热点练(二) “遗传规律”
1.[2025·黑吉辽内蒙古卷] 某二倍体(2n)植物的三体(2n+1)变异株可正常生长。该变异株减数分裂得到的配子为“n”型和“n+1”型两种,其中“n+1”型的花粉只有约50%的受精率,而卵子不受影响。该变异株自交,假设四体(2n+2)细胞无法存活,预期子一代中三体变异株的比例约为 ( )
A.3/5 B.3/4
C.2/3 D.1/2
2.[2025·北京朝阳区质检] 番茄的花是两性花,杂交育种时需进行去雄操作,耗时费力且难以避免自交污染。我国研究者利用基因工程技术开发了雄性不育番茄品系,提高了番茄杂交育种的效率。
(1)研究者选择性状优良的WT品系番茄,对在雄蕊中特异性表达的S基因进行编辑,获得S基因中增加一个碱基对的纯合突变体甲。甲花粉不成活。甲与WT杂交,F1育性正常。F1自交,F2中216株育性正常,68株雄性不育。这表明甲的雄性不育性状属于 性状,该性状的遗传遵循分离定律。
(2)为了确认雄性不育是由S基因编辑导致的,研究者使用了一种竞争性等位基因特异性PCR,该PCR体系同时含3种引物和4种探针(如图)。探针的荧光基团与淬灭基团分离时显现荧光。
①引物3'末端与模板的严格配对对于子链的延伸至关重要。引物 Ⅰ 和引物 Ⅱ 的3'末端碱基分别是 。该PCR体系从第 个循环开始,复性环节中带有荧光基团的探针与模板链结合,作为引物在延伸环节中掺入子链,使产物显现荧光。
②用该体系对F2的基因组DNA进行PCR检测,育性不同植株的检测结果为 ,证实雄性不育性状是由S基因编辑导致的。
(3)甲无法自交保种。研究者将控制子叶为紫色的显性基因与WT型的S基因插入Ti质粒的T-DNA中,两基因紧密相邻。用农杆菌转化法导入甲,获得育性恢复的纯合品系乙。请写出用甲和乙为材料,连续生产甲的最简杂交方案。 。
(4)研究者在野生番茄中发现一个抗病基因,拟用杂交方法将此基因引入甲、乙品系中。从操作的简便性出发,应将抗病基因先引入甲还是乙 请说明理由。 。
3.[2024·黑吉辽卷] 作物在成熟期叶片枯黄,若延长绿色状态将有助于提高产量。某小麦野生型在成熟期叶片正常枯黄(熟黄),其单基因突变纯合子m1在成熟期叶片保持绿色的时间延长(持绿)。回答下列问题。
(1)将m1与野生型杂交得到F1,表型为 (填“熟黄”或“持绿”),则此突变为隐性突变(A1基因突变为a1基因)。推测A1基因控制小麦熟黄,将A1基因转入 个体中表达, 观察获得的植株表型可验证此推测。
(2)突变体m2与m1表型相同,是A2基因突变为a2基因的隐性纯合子,A2基因与A1基因是非等位的同源基因,序列相同。A1、A2、a1和a2基因转录的模板链简要信息如图甲。据图甲可知,与野生型基因相比,a1基因发生了 ,a2 基因发生了 , 使合成的mRNA都提前出现了 ,翻译出的多肽链长度变 ,导致蛋白质的空间结构改变,活性丧失。A1(A2)基因编码A酶,图乙为检测野生型和两个突变体叶片中A酶的酶活性结果,其中 号株系为野生型的数据。
甲
乙
(3)A1和A2基因位于非同源染色体上,m1的基因型为 , m2的基因型为 。若将m1与m2杂交得到F1,F1自交得到F2, F2中自交后代不发生性状分离个体的比例为 。
4.[2025·山东卷] 某二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,该植物有2条蓝色素合成途径。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素。已知基因a和基因b不编码蛋白质,无蓝色素时植物的花为白花。相关杂交实验及结果如下表所示,不考虑其他突变和染色体互换;各配子和个体活力相同。
组别 亲本杂交组合 F1 F2
实验 一 甲(白花植株)×乙(白花植株) 全为蓝花植株 蓝花植株∶白花植株=10∶6
实验 二 AaBb(诱变)(♂)×aabb(♀) 发现1株三体蓝花植株,该三体仅基因A或a所在染色体多了1条
(1)据实验一分析,等位基因A、a和B、b的遗传 (填“符合”或“不符合”)自由组合定律。实验一的F2中,蓝花植株纯合体的占比为 。
(2)已知实验二中被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离。实验二中的F1三体蓝花植株的3种可能的基因型为AAaBb、 。请通过1次杂交实验,探究被诱变亲本染色体不分离发生的时期。已知三体细胞减数分裂时,任意2条同源染色体可正常联会并分离,另1条同源染色体随机移向细胞任一极。
实验方案: (填标号),统计子代表型及比例。
三体蓝花植株自交 ②三体蓝花植株与基因型为aabb的植株测交
预期结果:若 , 则染色体不分离发生在减数分裂 Ⅰ ;否则,发生在减数分裂 Ⅱ 。
(3)已知基因B→b只由1种染色体结构变异导致,且该结构变异发生时染色体只有2个断裂的位点。为探究该结构变异的类型,依据基因B所在染色体的DNA序列,设计了如图所示的引物,并以实验一中的甲、乙及F2中白花植株(丙)的叶片DNA为模板进行了PCR,同1对引物的扩增产物长度相同,结果如图所示,据图分析,该结构变异的类型是 。丙的基因型可能为 ;若要通过PCR确定丙的基因型,还需选用的1对引物是 。 命题热点练(二)
1.A [解析] 据题干信息分析,配子类型:三体(2n+1)减数分裂产生n型(正常)和n+1型(多一条染色体)两种配子,各占1/2。精子受精率:n+1型花粉仅50%受精,故实际参与受精的精子中,n型占2/3,n+1型占1/3。子代组合:n(卵细胞)+n(精子)→2n(正常),概率为1/2×2/3=1/3;n(卵细胞)+(n+1)(精子)→(2n+1)(三体),概率为1/2×1/3=1/6;(n+1)(卵细胞)+n(精子)→(2n+1)(三体),概率为1/2×2/3=1/3;(n+1)(卵细胞)+(n+1)(精子)→(2n+2)(四体,死亡),概率为1/2×1/3=1/6(淘汰)。因此子代中三体总概率为1/6+1/3=1/2,占总存活个体(1-1/6=5/6)的比例为(1/2)÷(5/6)=3/5。A正确,B、C、D错误。
2.(1)隐性
(2)①G、A 3 ②雄性不育株PCR产物发绿色荧光,育性正常株PCR产物1/3发红色荧光,2/3发红、绿色荧光
(3)甲与乙杂交获得F1,F1与甲杂交,选出子代中绿色子叶幼苗即为甲,子代中紫色子叶幼苗继续种植以备连续生产甲
(4)应先引入甲,与甲进行杂交和多代回交不用去雄
[解析] (1)甲花粉不成活,甲与WT杂交,F1育性正常,F1自交,F2中育性正常∶雄性不育≈3∶1,说明雄性不育为隐性性状,该性状的遗传遵循分离定律。(2)①引物 Ⅰ 和引物 Ⅱ 分别与WT型和突变型S基因结合,相对于WT型的S基因,突变型的S基因中增加一个碱基对A—T,引物与模板链互补配对,且从子链(引物)的3'端开始延伸,为了更好地区分突变型和WT型的S基因,因此在引物 Ⅰ 和引物 Ⅱ 的3'末端碱基分别是G、A;该PCR体系同时含3种引物和4种探针,是一种竞争性等位基因特异性PCR,第1次循环以S基因为模板,利用引物 Ⅰ 、引物 Ⅲ 或引物 Ⅱ 、引物 Ⅲ 扩增S基因,第一轮PCR结束后加入的引物 Ⅰ 或 Ⅱ 在子链中,第二次PCR利用引物 Ⅰ 、引物 Ⅲ 或引物 Ⅱ 、引物 Ⅲ 扩增第一次复制得到的S基因,第二轮PCR结束后可以得到含引物 Ⅰ 、引物 Ⅲ 或引物 Ⅱ 、引物 Ⅲ 的S基因,第三轮PCR开始,探针1或探针3(不是引物 Ⅰ 或引物 Ⅱ )会特异性地与含有引物 Ⅰ 或引物 Ⅱ 互补序列的模板链结合,而带有荧光基团的探针是引物的一部分,因此该PCR体系从第3个循环开始,复性环节中带有荧光基团的探针与模板链结合,探针1与探针2分离,即荧光基团脱离淬灭基团,与互补序列结合,所以产物显现荧光。②F1自交(假设用A表示WT型S基因,a表示突变型S基因),F2中216株育性正常(1/3AA、2/3Aa),68株雄性不育(1/3aa),若雄性不育性状是由S基因编辑导致的,则用该体系对F2的基因组DNA进行PCR检测,雄性不育株(仅含突变型S基因,只能与探针3结合)PCR产物发绿色荧光,1/3育性正常株AA(均为WT型S基因,只与探针1结合)发红色荧光,2/3育性正常株Aa(含有WT型S基因和突变型S基因,既可以与探针1结合,也可以与探针3结合)发红、绿色荧光。(3)研究者将控制子叶为紫色的显性基因与WT型的S基因插入Ti质粒的T-DNA中,两基因连锁,用农杆菌转化法导入甲,获得育性恢复的纯合品系乙,甲与乙杂交获得F1,F1与甲杂交,选出子代中绿色子叶幼苗即为甲,子代中紫色子叶幼苗继续种植以备连续生产甲。(4)甲花粉不成活,应先引入甲,与甲进行杂交和多代回交不用去雄。
3.(1)熟黄 持绿(或m1或突变型)
(2)碱基的替换 碱基的增添 终止密码子 短 ①
(3)a1a1A2A2 A1A1a2a2 1/2
[解析] (1)若此突变为隐性突变,则m1的基因型为a1a1,野生型的基因型为A1A1,m1与野生型杂交所得F1为A1a1,表型为野生型,即熟黄。推测A1基因控制小麦熟黄,若要证明此推测,可将A1基因转入持绿(或m1或突变型)个体中表达,若获得的植株表现为熟黄,则可验证此推测。(2)依据题干和图甲可知,A2基因与A1基因是非等位的同源基因,序列相同;突变体m2与m1表型相同,且均为对应基因的隐性纯合子;由于终止密码子为UAA、UAG、UGA,可知对应模板链上碱基为ATT、ATC、ACT。与野生型基因(A1或A2)相比较,a1基因发生了碱基的替换(C→T),a2基因发生了碱基的增添,使a1、a2序列上均提前出现了ACT,合成的mRNA都提前出现了终止密码子,导致翻译出的多肽链长度变短,蛋白质的空间结构改变,活性丧失。A1(A2)基因编码A酶,且突变体m2与m1表型相同,可知m2与m1中A酶的酶活性大体相同,且均比野生型低,所以据图乙可知,①号株系为野生型数据。(3)依据题干信息,A1和A2基因位于非同源染色体上,则m1的基因型为a1a1A2A2,m2的基因型为A1A1a2a2。m1×m2→F1:A1a1A2a2,F1自交所得F2:A1_A2_∶a1a1A2_∶A1_a2a2∶a1a1a2a2=9∶3∶3∶1,对应的表型为野生型∶突变型=9∶7,F2中自交后代不会发生性状分离的基因型为A1A1A2A2、a1a1A2a2、A1A1a2a2、A1a1a2a2、a1a1A2A2、a1a1a2a2,所占的比例为1/16+2/16+1/16+2/16+1/16+1/16=1/2。
4.(1)符合 1/8
(2)AaaBb、aaabb ① 子代蓝花∶白花=5∶3
(3)染色体片段位置颠倒(倒位) aaBB或aaBb F1/F2或R1/R2
[解析] (1)实验一,亲本甲白花植株和乙白花植株杂交,子一代均为蓝花植株,蓝花植株自交,子二代蓝花植株∶白花植株=10∶6,为9∶3∶3∶1的变式,符合自由组合定律,且已知某二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,因此等位基因A、a和B、b的遗传符合自由组合定律。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素,说明A_B_和aabb表现为蓝花,A_bb和aaB_表现为白花,实验一F2中蓝花纯合子为AABB和aabb,分别占1/16,因此F2中蓝花植株纯合体的占比为2/16=1/8。(2)已知该三体蓝花植株仅基因A或a所在染色体多了1条,且被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离,同时含A、B的个体或同时不含A、B的个体表现为蓝花,该三体蓝花植株产生的可能原因是父本减数第一次分裂时含A和a的同源染色体未分离,产生AaB配子,与母本产生的ab配子结合形成AaaBb蓝花个体;也可能是父本减数第一次分裂正常,减数第二次分裂时含A的姐妹染色单体分离后移向同一极,从而产生AAB配子,与母本产生的ab配子结合形成AAaBb蓝花个体;也可能是父本减数第一次分裂正常,减数第二次分裂时含a的姐妹染色单体分离后移向同一极,产生aab配子,与母本产生的ab配子结合形成aaabb蓝花个体。减数第一次分裂异常导致产生的三体蓝花植株基因型为AaaBb,减数第二次分裂异常导致产生的三体蓝花植株基因型为AAaBb或aaabb,无论自交还是测交,若子代都只有蓝花,则该蓝花植株基因型为aaabb,因此需要区分蓝花植株基因型为AaaBb还是AAaBb。若进行测交,AaaBb个体进行测交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,Aaa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶Aa∶aa=1∶2∶2∶1,测交后代含A的个体和不含A的个体比例为1∶1,再考虑B、b基因,测交的结果是Bb∶bb=1∶1,因此测交子代表型及比例为蓝花∶白花=1∶1;AAaBb个体进行测交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,AAa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶AA∶Aa=2∶1∶1∶2,测交后代含A的个体和不含A的个体比例为5∶1,再考虑B、b基因,测交的结果是Bb∶bb=1∶1,因此测交子代表型及比例为蓝花∶白花=1∶1,两种基因型的个体测交结果相同,无法进行判断。若进行自交,AaaBb个体进行自交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,Aaa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶Aa∶aa=1∶2∶2∶1,含A的配子∶不含A的配子=1∶1,自交后代含A的个体和不含A的个体比例为3∶1,再考虑B、b基因,自交的结果是B_∶bb=3∶1,因此子代表型及比例为蓝花∶白花=(3×3+1×1)∶(1×3+3×1)=5∶3;AAaBb个体进行自交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,AAa可以产生的配子种类及比例为A∶a∶AA∶Aa=2∶1∶1∶2,含A的配子∶不含A的配子=5∶1,自交后代含A的个体和不含A的个体比例为35∶1,再考虑B、b基因,自交的结果是B_∶bb=3∶1,因此子代表型及比例为蓝花∶白花=(35×3+1×1)∶(35×1+1×3)=53∶19,三种三体蓝花植株自交子代表型或表型比例不同,可以判断染色体分离异常发生的时期。(3)染色体结构变异包括了染色体片段的缺失、重复、倒位和易位,已知同一对引物的扩增产物长度相同,若为易位、缺失或重复,则导致b基因和B基因长度不同,因此用同一对引物扩增产生的片段长度不同,因此判断该结构变异的类型为倒位。甲、乙基因型为aaBB、AAbb,结合电泳结果可知,甲无论用哪一对引物扩增均能扩增出产物,引物是根据B基因的碱基序列设计的,因此判断甲的基因型为aaBB,乙的基因型为AAbb,F2白花的基因型有AAbb、Aabb、aaBB、aaBb,丙用F2/R1扩增,结果与甲相同,与乙不同,说明丙含有B基因,因此丙的基因型为aaBB或aaBb。根据电泳结果判断是F2和R2及二者之间对应的DNA片段发生了倒位,使得基因B突变为b,倒位后获得了b基因,F1/R2引物对应的是同一条单链,F2/R1引物对应的是同一条单链,因此用F2/R1扩增,乙植物无法扩增出产物。为了确定丙的基因型,即确定是否含有b基因,可以选择引物F1/F2或R1/R2,由于B基因F1/F2引物对应的是同一条单链,R1/R2对应的是另一条单链,因此无法扩增,而由于倒位,b基因可以正常扩增。
