基因位置判断

1、1.(18分)水稻为二倍体植物,科研人员发现了一株雄性不育突变株58S,该突变株在短日照下表现为可育,长日照下表现为雄性不育.(1) 为确定58S突变株雄性不育性状是否可以遗传,应在 条件下进行 交实验,观察子代是否出现雄性不育个体.(2) 为研究突变株58S水稻雄性不育的遗传规律,分别用不同品系的野生型(野生型58和野生型105)进行如下杂交实验,实验结果见表1.表1突变体58S与野生型58和野生型105杂交实验结果组别亲代F1F2实验一58S( S ) X野生型58(旱)全部可育683 pJ 育227雄性不育实验二58S(旱)X野生型 58( 8 )全部可育670 pJ 育223雄性不育实

2、验三58S( S ) X野生型105(旱)全部可育690 pJ 育45雄性不育实验四58S(旱)X野生型 105( 8 )全部可育698 pJ 育46雄性不育通过实验 比较说明 58S雄性不育性状为位于野生型58细胞(核或质)的单基因隐性突变.实验三和实验四的F2中可育与不可育的比例均约为15:1,说明58S雄性不育性状是由位于 染色体的 对隐性基因决定的.(3) 科研人员在研究过程中发现一株新的雄性不育单基因隐性突变体105S,为研究105S突变基因与 58S突变基因的关系,将突变体105S和58S进行杂交,假设子一代,那么说明两者的突变基因互为等位基因；假设子一代,那么说明两者的突变基因互

3、为非等位基因.(4) 研究发现,水稻的可育性主要由(M,m和(R, r)两对等位基因决定,基因型不同其可育程度也不相同,相关结果如表2所示.表2不同基因型个体的可育性程度基因型MMRRMMrrMmRrMmrrmmRRmmrr可育性%97%84%61%20%5%1%从上表可以推测基因与可育性的关系是2科研人员从野生型红眼果蝇中别离出一种北京紫眼突变体,为确定其遗传机制,进行了以下实验：(1) 让野生型果蝇与北京紫眼突变体杂交,正反交结果一致,F1均为红眼,说明紫眼为性性状,且限制紫眼的基因位于 染色体上；F1自交得到F2,其中红 眼499只,紫眼141只,说明该基因的遗传遵循 (2) 科研人员进

4、一步研究发现该基因位于m号染色体上,而位于m号染色体上的Henna基因的隐性突变也会导致紫眼.为确定二者是否属于同一隐性突变基因,用这 两种隐性突变纯合体进行杂交, 假设子代,那么说明二者都是 Henna基因发生的隐性突变； 假设子代,那么说明两种隐性突变基因属于m号染色体上不同基因 发生的突变.(3) 实验结果说明两种基因均属于Henna基因的隐性突变基因. 进一步测序说明,这两种突变基因的碱基序列不完全相同,表达了基因突变具有 性.(4) Henna基因限制合成苯丙氨酸羟化酶,而研究发现果蝇眼部的蝶吟含量决定眼色,紫 眼果蝇眼部蝶吟含量仅为野生红眼果蝇的30%科研人员将Henna基因作为目

5、的基因,构建,用 法导入到北京紫眼果蝇的胚胎细胞中,最终获得含有Henna基因的纯合体.测定果蝇眼部蝶吟含量,结果如下：.J.nJo* 条眼 饨合体据此可得出的结论是 .3. (18分)拟南芥为十字花自花授粉的植物,于其具有基因组小、繁殖快等特点,成 为遗传学研究的首选材料. 研究者发现在野生型拟南芥中出现一株花期明显提前的植株并命 名为“早花,为研究其早花性状,研究者做了以下实验.(1) 为判断该“早花是否发生了可遗传变异,最简便的验证方法是 ,假设后代 中出现早花性状,可判断早花性状属于可遗传变异.研究者将该“早花与野生型的杂交子代表现型统计如下表所示,该“早花为 性状.P (早X古)F1

6、 野生型早花F2代 野生型卓花早花X野生型9106219野笠型X早花9006118(2) 来自突变体库中的一个隐性突变体A3 (aa)表现型与此“早花极为相似(该“早花突变基因用 B/b表示). A3的突变基因a位于2号染色体上(如图1所示),该“早花基因B/b在 染色体上的定位有几种情况？请试着在图2中标注出基因 A/a和B/b的可能位置关系.D ®® ®® ®AJ早鞭M早花AJ早花A 1J 为判断基因A/a与基因B/b的位置关系,研究者用A3与该“早花杂交,子一代表现型均为,那么A3的突变基因a与该"早花的突变基因互为等位 基因,

7、由此推测该“早花性状由基因A突变所致. 为验证上述推测是否正确,研究者将A基因与质粒经 酶处理构建基因表达载体分别转入到A3和该“早花突变体中,转基因株系 均,说明b基因由基因A突变所致,使植株出现早花性状.3为探究早花性状产生的分子机制,研究者分别提取 A&该“早花和野生型的 mRNA经过 形成cDNA利用 技术在体外特异性扩增 A基因,对扩增结果进行电泳结果如以下图所示,推测“早花性状产生的原因是 .ACTIN注：图中ACTIN基因在活细胞中均表达且表达量相近.4综合上述实验结果,分析推测基因A的功能为 .4. 18分中国农业大学某实验室在某果蝇品系中发现了一只卷翅突变体,经不断选

8、育获得了紫眼卷翅果蝇品系 甲品系.为了研究该品系相关基因的传递规律,研究人员做了一系列实验.1甲品系果蝇与纯种野生型红眼正常翅果蝇进行杂交,结果如图1.:I.瓯卷翅紫眼刘眼紫眼 卷趟正常翅正常幽 分析果蝇的眼色遗传,紫眼和红眼为一对相对性状,其中红眼是 性性状. 实验正反交结果相同,由此可知果蝇的翅型属于 染色体遗传. 根据F2的表现型及比例推测,决定 性状的基因纯合致死.进一步研究发现,果蝇的正常翅基因+和甲品系的卷翅基因Cy位于2号染色体上,该染色体上还分布有某隐性致死基因 b及其等位基因B.甲品系内果蝇相互交配,后代表现均为卷翅,请在图 2中亲本染色体相应位置标出8 b基因,并标出图中F

9、i的相关基因.不考虑交叉互换2像甲品系这样能够稳定保存两个致死基因的品系称为平衡致死系.研究人员从北京大学某实验室获得另一果蝇平衡致死系乙品系,其表现型为红眼卷翅,卷翅程度明显小于甲品系.乙品系果蝇的卷翅基因Cy'和隐性致死基因b'同样位于2号染色体上.甲、乙品系果蝇杂交,子代中卷翅与正常翅的数量比约为2:1. 根据子代中出现了表现型为 的果蝇,可判断 b和b'不是同一基因. 由实验结果推测,两个品系的卷翅基因Cy和Cy'是等位基因.假设它们是非等位基因,杂交后代的翅型性状及其数量比应该是 .3两个纯合致死的等位基因存在互补和不互补两种关系：假设互补,那么同时含

10、有这两个基因的杂合子能存活；反之,那么不能存活. 根据2实验结果推测：Cy和Cy' 填"互补或“不互补. 为验证上述推测,研究人员使用特异性引物对不同品系果蝇进行基因组PCR电泳结果如图3所示.M I 23.M：标ZffDNA片段 L甲品系 2乙品系二 3:野生型图3选取2杂交中Fi正常翅和不同卷翅程度的果蝇各 200只,利用上述引物分别对每只果蝇进行基因组 PCR电泳结果显示：所有正常翅个体都只有A条带,所有卷翅个体都同时有 A、B条带.该结果是否支持3的推测？请做出判断并陈述理 由.5. 18分在培养的二倍体水稻群体中发现一株黄叶色的植株甲.科研人员对此变异进行深入研究.

11、1植株甲自交,后代出现黄叶致死：黄叶：绿叶 =1: 2: 1,说明植株甲为 杂合子/纯合子),决定此种黄叶色基因记为Chy,那么Chy在细胞中的位置为 .(2) 提取植株甲与野生型植株的 DNA对两种植株的DNA进行扩增,依据的原理是 .利 用能与染色体 DNA特定结合的多对 扩增,然后逐一比照找出 (相同/不同)的 扩增产物,初步确定了此基因在 11号染色体上.(3) 已11号染色体上还有一个突变基因Chl9,其指导合成的酶与正常酶存在竞争关系,影响叶绿素合成.植株中假设有 Chl9,那么叶色偏黄.为确定 Chy与Chl9的位置关系,用植株 甲与Chl9纯合子杂交(F1中Chy位置假设无野生

12、型基因那么幼苗期致死).假设一：假设F1中出现致死幼苗,那么这两种基因的位置关系为 ;假设二：假设F1中无致死幼苗,那么这两种基因的位置关系为 .杂交实验结果证实假设一的位置关系成立,表达了基因突变具有 (特点).(4) Chy表达产物参与图1所示的相关代谢反响过程,其中A、B、G D表示相关化学反应.测量植株甲与野生型植株中相关物质含量的相对值,结果如图2.fl 2由图1、2可知,与野生型相比,植株甲中 积累,其原因可能是 Chy的表达产物影响(填图1中字母)化学反响.试分析植株甲中也有叶绿素合成的原因是 .(5) 将Chy转入野生型植株, 获得转入1个Chy的植株,Chy未破坏野生型植株的

13、基因.此转基因植株自交,后代叶色出现三种类型：黄叶、绿叶、叶色介于二者之间,其中黄叶植株所占比例为 ,绿叶和叶色介于二者之间的植株比例分别为 .(6) 上述实验说明,水稻叶色的遗传受基因的 和 共同限制.6. (10分)研究人员发现了一种新的亮红眼突变型果蝇,为探究亮红眼基因突变体的 形成机制,设计了一系列实验.(1) 亮红眼突变型果蝇与野生型果蝇进行 实验后,F1均为野生型,F2野生 型与亮红眼表现型比为3:1 ,亮红眼果蝇雌雄个体数相当,说明亮红眼是一种位于染色体上的突变.(2) 红眼突变型果蝇还有朱红眼、朱砂眼和猩红眼等类型,朱红眼(a)、朱砂眼(b)和猩红眼(d)三个基因分别位于 2号

14、、X和3号染色体上,为探究亮红眼突变基因(用字母E或e表示)与上述三种基因的关系,以四种突变型果蝇为亲本进行杂交实验,结果如下表所示.杂交后代亮红眼8 X朱红眼旱亮红眼8 X朱砂眼旱亮红眼8 X猩红眼旱野生型突变型野生型突变型野生 型突变型F157S : 66 旱077旱63 801148 :110旱F21168 :118旱90S :92旱75 8 :79旱110 8 :109旱0227 S :272旱亮红眼与朱红眼果蝇杂交,F2性状别离比接近于 9:7 ,可知限制亮红眼与朱红眼的基因位于 对同源染色体上,遵循 定律. 亮红眼与朱砂眼果蝇杂交,Fi雄果蝇的基因型为. 亮红眼与猩红眼果蝇杂交,F

15、i、F2果蝇中没有出现野生型,那么可以推测亮红眼基因与猩红眼基因的关系是.(3) 果蝇的黑檀体基因是 3号染色体上的隐性基因,减数分裂时,雄果蝇染色体不发 生交叉互换,雌果蝇发生.为确定亮红眼基因位于 3号染色体上,用纯合的亮红眼果蝇与纯 合的黑檀体果蝇杂交产生 Fi,再将,假设实验结果为 =1:1 ,说明亮红眼 基因位于3号染色体上.(4) 果蝇的眼色与色素合成细胞产生的眼黄素有关,眼黄素由色氨酸经过酶促反响合成.研究发现亮红眼果蝇眼睛中眼黄素显著偏低,而色氨酸酶促反响途径没有受到影响.由此推测,亮红眼基因与色氨酸 有关.7. (11分)科研人员得到4种浅红眼的果蝇突变体 A、B、C和D,将

16、它们分别与野生型果蝇进行杂交实验,结果如下表所示(“ +表示红眼,“m表示浅红眼)组别亲本果蝇F1果蝇的表现型F2果蝇的表现型及数量雌性雄性雌性雄性雌性雄性+m+mIA野生型+762242757239nB野生型+312101301105mC野生型+m114104111102wD野生型+m160151155149(1)据表分析,4种突变体均是单基因的 性突变果蝇.(2) 突变位点在常染色体上的突变体有 ,判断理由是对应的杂交实验中 F1和 F2果蝇的眼色表现.(3) 突变位点一定在相同染色体上的突变体是 ,判断理由是 ,说明 它们的突变位点都在 染色体上.(4) 为探究不同浅红眼突变基因位点之间

17、的关系,科研人员以不同突变体为材料进行 了系列杂交实验. 先进行“旱AX8B杂交,发现在 F1果蝇中,所有个体均表现为浅红眼,由此得出的 结论是. 又进行“旱BX8C杂交,发现F1果蝇全部表现为红眼.再让 F1雌雄果蝇相互交配,发现在F2果蝇中红眼个体与浅红眼个体数量的比值约为9:7.由此判断,在 F2雌性果蝇中红眼个体的比例为 ,在F2雄性果蝇中红眼个体的比例为 . 再进行“旱CX8 D杂交,发现 Fi中雌性果蝇全部表现为红眼,而雄性个体全部表现 为浅红眼.再让 Fi雌雄果蝇相互交配,发现在F2果蝇中,雌性个体有 1/2表现为红眼,而雄性个体只有1 %表现为红眼.由此判断,Fi雌性果蝇在减数

18、分裂形成卵细胞时,约有的初级卵母细胞在这两个眼色基因位点之间发生了1次交换.8. 11分变异链球菌在牙面的粘附、集聚是齿禺齿发生的先决条件,转基因可食防齿禺疫苗 是通过基因工程技术,将变异链球菌中与齿禺齿发生密切相关的抗原基因PAcA基因转入植物的表达载体中,利用植物生物反响器生产的可食用基因工程疫苗.1转基因植物的制备：单一使用PAcA基因,机体免疫应答不理想,霍乱毒素中有增强机体免疫应答的氨基酸序列CTB,将CTB基因与PAcA基因连接成嵌合PAcA-CT日基因,作为 与Ti质粒的T-DNA拼接,并用 法导入离体的黄瓜叶肉细胞中,经植物组织培养获得 转基因植株.2 转基因植株目的基因的PC

19、源定：PAcA-CTB基因局部序列如下5,-CCGTGT ATGCCT-3,3' -GGCACA TACGGA-5根据上述序列选择引物 填字母进行 PCRA.引物：5' -GGCACA-3B.引物：5' -AGGCAT-3C.弓 I物：5' -CCGUGU-3D.弓 I物：5' -CCGTGT-3反响结束后,电泳检测 PCRT物,结果如图1来自未转化植株,2是含PAcA-CTB基因的质 粒,3-10来自转基因植物,从结果可以看出, 号植物含有PAcA-CTB基因.3对上述含PAcA-CTB基因的植株进一步研究,发现其中一些植株体细胞中含两个PAcA-CT

20、B基因用字母A表示,基因间无累加效应.为了确定这两个基因与染色体的位置关系, 研究人员单独种植每株黄瓜,将同一植株上雄花花粉授到雌花柱头上,通过子一代表现型及甲乙丙 假设F1中疫苗植株：非疫苗植株 =,那么PAcA-CTB基因位于非同源染色体上, 基因与染色体的位置关系如图甲所示. 假设F1中疫苗植株：非疫苗植株 =3 ： 1,那么两个基因位于 ,请在图乙中标出基 因. 假设F1全为疫苗植株,那么两个基因位于 ,请在图丙中标出基 因.4上述三种基因与染色体的位置关系适于进行推广种植的是两个基因位于 的植株.多年后,假设出现了非疫苗植株,请写出一种可能的变异类型及产生的原 因.9. 9分水稻的弯

21、曲穗和直立穗是一对相对性状,野生型水稻为弯曲穗.与直立穗相关的基因有多个,目前在生产上广泛应用的直立穗品系是水稻9号染色体上DEP1基因的突变 体突变体1.1用化学诱变剂EMS处理野生型水稻,并采用多代 填“杂交、“测交或“自交,获得一个新型直立穗稳定遗传品系突变体2.为研究突变体2的遗 传特性,将其与纯种野生型水稻进行杂交,得到Fi后进行自交,结果见表1.由此结果分析,其遗传符合 规律.半直立穗性状出现说明直立穗基因对弯曲穗基 因.表1突变体2直立穗特性的遗传分析组合Fi表现型F2表现型及个体数弯曲穗半直立穗直立穗野生型X突变体2半直立穗1853651702检测发现,突变体2直立穗基因DEP

22、2位于7号染色体上.该基因突变使突变体 2中 相应蛋白质的第928位的精氨酸AGG 置换成了甘氨酸GGG.利用 技术分析,发现该基因发生 1个碱基对的改变.由此推测 DEP2基因内部的变化可能3 突变体1直立穗的遗传特性与突变体 2相同.将突变体1纯合子与突变体2纯合子杂 交,然后将F1与野生型进行杂交,假设 F2表现型及比例为 细胞含2个或以上 直立穗基因那么表现为直立穗,那么证实 DEP1基因与DEP2基因互为.4研究还发现另一种直立穗水稻突变体,表现出产量明显下降的特征.其突变发生于基因DEP3内部,突变基因编码的 mRNA中部被插入3个相邻的碱基GGC,推测译后蛋 白质分子量发生的变化

23、为 从以下选项中选择.a.变大b.变小 c.不变30. 18 分野生大豆在短日照条件下表现为早开花、产量低.人们在栽培大豆过程中发现有些突变体可在短日照下晚开花,产量提升.我国科学家对相关的性状和分子机制进行了深入研究.1图1揭示了 FT2a基因调控大豆花发育的分子机制.大豆叶片细胞中FT2a基因表达的FT2a蛋白和 共同作用于LFY花发育基因的启动子上游的调控序列,促进 LFY基因,使顶端分生组织细胞经过 形成花芽,从而早开花.图12E基因位于大豆6号染色体上,其表达的E蛋白有抑制FT2a基因的作用,从而使大豆晚开花.进一步研究说明,E基因的表达受J基因调控.一种J基因突变体如图2所 示.真

24、核生物终止密码子为UAA、UAG、UGAJ/j基因非模板链编玛工序列及其戒应的基基酸序列管生型 1336 AAA GAC GGT AGC CAC CTT TCA AAA TGC ACC CCT TTC CCT GGA IJ77 -F 一天字一甘一丝 TL 争 当 TS T既一苏一湖遂丙一旃一甘一突变体 IJ36 AAA GAC GGT AQC CAC CTT T-A AAA TGC ACC CCT TTC CCT GGA 176 - T琴一甘一建Y -ft图2J基因突变导致J蛋白功能丧失,通过_使大豆推退开花,产量提升.结合图2从分子水平分析J蛋白功能丧失的原因_O3一种J基因和E基因的双突变

25、体,基因型为 jjee,其性状又恢复到在短日照环境下开花早、产量低.用野生型纯合体基因型为 JJEE与这种双突变体杂交,得到的 Fi代 自交产生F2代.假设F2代在短日照环境下的性状表现及比例为 ,那么J基因不在6 号染色体上；假设F2代在短日照环境下的性状表现及比例为 ,那么J基因也在6号 染色体上且不发生交叉互换.借助特定的染色体DNA分子标记并结合杂交实验结果,研究者最终确定J基因位于大豆4号染色体上.图34近期我国大豆育种专家又发现,J基因的表达受到光敏色素蛋白 E3的抑制.E3在短日照条 件下表达量很低,长日照条件下表达量很高.由此揭示了大豆特异的光周期调控开花的E3 J r E F

26、T2aFD LFY 信号调控通路,并简化为光周期调控大豆发育的跷跷板和A模型图3.为获得高产大豆,在长日照和短 日照地区选育的基因型依次为 OA . JJEE B. jjEE C. JJee D . jjee30. 16分果蝇3号常染色体上有裂翅基因.为培育果蝇新品系,研究人员进行如下杂交 实验以下均不考虑交叉互换1 将某裂翅果蝇与非裂翅果蝇杂交,F1表现型比例为裂翅：非裂翅=1:1 , F1非裂翅果蝇自 交,F2均为非裂翅,由此可推测出裂翅性状由 性基因限制.F1裂翅果蝇自交后代中, 裂翅与非裂翅比例接近 2:1的原因最可能是.2 将裂翅品系的果蝇自交,后代均为裂翅而无非裂翅,这是由于3号染

27、色体上还存在另 一基因b,且隐性纯合致死,所以此裂翅品系的果蝇虽然均为 ,但自交后代不出现 性状别离,因此裂翅基因能一直保存下来.3 果蝇的2号染色体上有卷翅基因 D和另一基因E 纯合致死.卷翅品系的果蝇自交后 代均为卷翅,与上述裂翅品系果蝇遗传特点相似.利用裂翅品系和卷翅品系杂交培育裂卷翅 果蝇品系,F1基因型及表现型如以下图甲所示.裂卷翅裂翅卷圈野生型裂卷翅I 两图乙欲培育出图乙所示的裂卷翅果蝇,可从图甲所示Fi中选择适宜的果蝇进行杂交.假设从Fi中选 与裂卷翅果蝇杂交,理论上应产生四种表现型的子代,但实际上没有裂卷翅果蝇.推测可能是 Fi裂卷翅果蝇产生的含有 基因的配子死亡,无法产生相应

28、的后代.假设从Fi中选表现型为 与 的果蝇杂交,子代裂卷翅果蝇有 种基因型,其中包含图乙所示裂卷翅果蝇,进而培养出新品系.4分析可知,欲保存果蝇某致死基因且自交后代该基因频率一直不变,还需保存与 该基因在 上的另一致死基因.30.除特殊说明外,每空 2分,共18分1 Y 1分 雌1分性别比例或“性比率1分2母本或“卵细胞1分 短1分 替换1分3 相对孵化率较高,后代雄性个体比例较高不能4 种群等量携带酶R基因或突变酶 R基因与携带酶R基因的雄蚊相比,携带突变酶R的雄蚊能够逐代有效、明显降低雌蚊子的比例和种群数量携带突变酶R的雄蚊能够将突变酶 R基因传递给后代,到达限制按蚊数量的目的 30. 1

29、6分,除标注外每空 2分1 隐1分 常1分基因的别离定律2均为紫眼均为红眼3不定向性多方向性4表达载体重组 DNA 显微注射Henna基因限制合成的苯丙氨酸羟化酶催化了蝶吟的合成30. 18 分1该“早花植株自交1分隐性1分24分,甲、乙、丙答对一个给 1分,均答对给4分甲乙图顺序可颠倒,图甲中用a1、a'等字母表达出b与a为等位基因,学生答 b可给分限制性核酸内切酶、DN陋接酶2分恢复为野生型性状2分3逆转录酶1分PCR1 分该“早花突变体中A基因突变成a,无法转录出正常 mRN雄而无法表达出正常蛋白质,从而出现早花性状.2分4抑制提前开花 2分7G:基因、蛋白质与性状的关系.8.【

30、考点】85:基因的别离规律的实质及应用;=1: 2:【分析】根据题意和图示分析可知：植株甲自交,后代出现黄叶致死：黄叶：绿叶1,符合基因别离定律的性状别离比.基因对性状的限制方式： 基因通过限制酶的合成来影响细胞代谢,进而间接限制生物的性状, 如白化病、豌豆的粒 形； 基因通过限制蛋白质分子结构来直接限制性状,如镰刀形细胞贫血症、囊性纤维病.【解答】解：1设Chy基因用C黄表示.植株甲自交后代出现性状别离且别离比为：黄 叶致死C黄C黄：黄叶C黄C野：绿叶C野C野=1: 2: 1,符合基因的别离定 律,可推知植株甲为杂合子 C黄C野,相关基因在细胞核中的染色体上.2 体外利用PCR术扩增DNAJ

31、用的是体内DNA分子复制的原理,需要多对引物,比较 甲植株和野生植株的不同扩增产物,可确定突变基因的位置.3 甲与Chl9纯合子杂交Chl9基因用C偏黄表示：C黄C野X C偏黄C偏黄1.C菌C偏黄J Ic责假设C黄、C偏黄、C野为11号染色体上的等位基因,即：c野 X偏黄 整 c福黄幼苗致死、侦野cW,其中不含野生基因,幼苗期致死.假设C黄、C偏黄不是等位基因,即:C黄C野淑野.野C俯黄circlecite 野C野C野溥偏黄,那么Fi都含野生基因,无致死幼苗.杂交实验结果证实C黄、C偏黄、C野为等位基因,表达了基因突变的不定向性.(4) 图2中显示,甲植株原叶咻含量高于野生植株而镁原叶咻含量低于野生植株,可推知Chy基因表达产物影响的是 A反响过程.植株甲为杂合子, 含有野