Question

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

(1)正常個體一個細胞的紅色熒光點數量最多為___________________個，這表明該細胞完成了_________________過程。

(2)在該品系中，偶然發現有一棵植株的絕大多數體細胞中有三個紅色熒光點，進一步研究發現該植株育性正常。取該植株的體細胞進行觀察，發現染色體數量為24條，但染色體的結構異常。A基因在染色體上的分布情況如圖所示。

請分析下列實驗：

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F2的數量足夠多)；

③統計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。請畫出F1可能的基因及染色體組成圖像并配以簡單的文字說明原因：_________。

Answer 1

【答案】 4 DNA復制（染色體復制） 7:1或15∶1 不能

多出的A基因在同源染色體上時，F1為圖1和圖2；多出的A基因位于非同源染色體上時，F1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基因被標記為紅色熒光點，紅花純合子的體細胞或原始的生殖細胞在完成DNA復制后，細胞中含有4個A基因，此時紅色熒光點數量最多。一棵絕大多數體細胞中有三個紅色熒光點（即體細胞中含有三個A基因）的植株是由于染色體結構變異所致，由圖示可知：該變異產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。據此，圍繞基因的分離定律、自由組合定律和題意，對相關問題進行解答。

(1)控制每一相對性狀的基因在體細胞是成對存在的。已知A基因被標記為紅色熒光點。正常開紅花的二倍體純合植物的基因型為AA，一個體細胞中含有2個A基因；在有絲分裂間期DNA完成復制后，體細胞中含有4個A基因。可見，正常個體一個細胞的紅色熒光點數量最多為4個，這表明該細胞完成了DNA復制（染色體復制）過程。

(2) 依題意可知：偶然發現有一棵植株的絕大多數體細胞中有三個紅色熒光點，即絕大多數體細胞中含有三個A基因，該種變異是染色體結構異常所致，多出來一個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，則該植株能產生AA和A兩種配子，白色品系植株（aa）只產生基因型為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，F1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產生的配子及其比例為AA∶a＝1∶1，Aa產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產生的配子及其比例為AA∶Aa∶A∶a＝1∶1∶1∶1，Aa產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，因為圖1與圖2雜交以及圖1、圖2、圖3的自交結果均為3∶1。