来自同一个祖先，由一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷贝而构成的一组基因称为基因家族，它们在结构和功能上具有明显的相似性，编码相似的蛋白质产物，同一基因家族的基因可以分散在同一染色体的不同位置，或者存在于不同的染色体上，各自具有不同的表达调控模式。研究人员筛选得到了多个谷子的WAK基因，部分基因的定位、控制合成的蛋白质名称及蛋白质定位到的相应结构如表和图所示。回答下列问题：基因编号染色体定位控制合成的蛋白质名称及定位S1Ⅰ蛋白质1、高尔基体S2Ⅱ蛋白质2、细胞膜S3Ⅲ蛋白质3、叶绿体

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1. 来自同一个祖先，由一个基因通过基因重复而产生两个或更多的拷贝而构成的一组基因称为基因家族，它们在结构和功能上具有明显的相似性，编码相似的蛋白质产物，同一基因家族的基因可以分散在同一染色体的不同位置，或者存在于不同的染色体上，各自具有不同的表达调控模式。研究人员筛选得到了多个谷子的WAK基因，部分基因的定位、控制合成的蛋白质名称及蛋白质定位到的相应结构如表和图所示。回答下列问题：

基因编号	染色体定位	控制合成的蛋白质名称及定位
S1	Ⅰ	蛋白质1、高尔基体
S2	Ⅱ	蛋白质2、细胞膜
S3	Ⅲ	蛋白质3、叶绿体

(1) 启动子的作用是。研究人员在谷子的WAK基因的启动子区域检测到大量与光响应相关的序列，可推测WAK基因家族控制合成的蛋白质可能的作用是．

(2) 基因S1和S2（填“是”或“不是”）等位基因。基因S1和S3在遗传时遵循自由组合定律，原因是。

(3) 若S2和S3的位置发生互换，该种变异属于。

(4) 选取含有蛋白质1和蛋白质2的纯合子和两种蛋白质均没有的纯合子，将两个谷子品种进行杂交，提取F₁的蛋白质进行测定，其高尔基体中有蛋白质1，细胞膜上有蛋白质2。F₁自交得F₂ ，提取F₂的蛋白质进行测定，表型及比例是。

(5) 科研人员在研究过程中发现一新的WAK基因，命名为D，控制合成蛋白质4，该蛋白质定位于内质网中，请设计杂交实验确定该基因是否位于Ⅲ号染色体上（提供各种纯合子品种作为杂交材料），写出简要实验思路和预期结果：。

【考点】

基因的自由组合规律的实质及应用; 染色体结构的变异; 遗传信息的转录;

【答案】

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实验探究题困难

1. 某团队对小麦籽粒颜色的遗传进行了研究。用一株深红粒小麦和一株白粒小麦杂交，F₁均为中等红色。F₁自交，F₂的表型及比例为深红色：红色：中等红：淡红色：白色=1：4：6：4：1

为了解释这一现象，提出如下假设：

假设一：籽粒颜色由复等位基因A₁、A₂、A₃、A₄控制；

假设二：籽粒颜色由A/a和B/b两对基因控制，每当有一个显性基因存在时籽粒颜色就会红一些，A和B的效果相同且可以叠加。

回答下列问题：

(2) 若假设二正确，则A/a和B/b两对基因遵循。中等红籽粒的基因型共有种，挑选F₂中中等红的个体自由交配，子代深红色个体的比例为。

(3) 若籽粒颜色由三对基因控制，且每对基因的功能如假设二所描述，那么 AaBbCc个体自交的子代表型种类为种。

(4) 为进一步研究这些基因的功能；尝试用CRISPR-Css9系统对A基因进行敲除，获得了A基因的一段正常靶序列的4种突变类型，如下表所示（表中序列外的其余序列均正常）。这4种类型中A蛋白最有可能功能正常的是，A蛋白中氨基酸数一定变少的是。

突变类型	编码链的部分序列
正常靶序列	AGG（对应精氨酸）
A	AGGA
B	AC
C	TGA
D	AGA

注：精氨酸的密码子包括AGC；终止密码子为UAG、UAA或UGA

实验探究题困难

2. “端稳中国碗，装满中国粮”，为了育好中国种，科研人员开展了大量的研究。

材料一：二倍体作物M的品系甲有抗虫、高产等多种优良性状，但甜度不高。为了改良品系甲，增加其甜度，育种工作者在种质资源库中选取乙、丙两个高甜度的品系，用三个纯合品系进行杂交实验，结果如下表所示。通过对甲、乙、丙三个品系转录的mRNA分析，发现基因S与作物M的甜度相关，再通过基因重组技术，以Ti质粒为表达载体，以品系甲的叶片外植体为受体，培育出转S基因的新品系。

杂交组合	F₁表型	F₂表型
甲×乙	不甜	1/4甜、3/4不甜
甲×丙	甜	3/4甜、1/4不甜
乙×丙	甜	13/16甜、3/16不甜

根据研究组的实验研究，回答下列问题：

(1) 假设不甜植株的基因型为AAbb和Aabb，则乙、丙杂交组合的F₂中表型为甜的植株基因型有种。若用乙、丙杂交组合的F₂不甜的植株进行自交，F₃中甜∶不甜比例为。

(2) 据题意，将S基因导入品系甲子房中采用的是法。

(3) 材料二：大豆原产中国，通称黄豆，现广泛栽培于世界各地，是重要的粮食作物之一。已知大豆是雌雄同株植物，野生型大豆雌蕊与雄蕊育性正常。

科学家用射线对大豆种群进行诱变处理，并从大豆种群中分离出两株雄性不育个体甲和乙，均为单基因隐性突变体。

①诱变可以使同一基因朝着不同的方向突变，也可使不同的基因突变，这体现了基因突变具有的特点。

②某研究小组为探究上述两株突变体是同一基因突变还是不同基因突变所致，进行了如下实验：将突变体甲与野生型大豆杂交获得F₁ ，再将F₁与突变体乙杂交得F₂ ，观察并统计F₂雄性可育与雄性不育的比例。

Ⅰ.本实验不能直接将突变体甲与乙进行杂交的原因是。

II.按本实验方案实施，预测其实验结果及结论：若，说明这两种突变体是由不同基因突变所致。若，说明这两种突变体是由同一基因突变所致。

实验探究题困难

3. 拟南芥（2N=10）是一年生草本、十字花科植物，自花传粉。株高20cm左右，从发芽到开花约40天，果实为角果，每个果荚可生50~60粒种子，富有多对相对性状。因广泛用于研究种子的萌发、植物光周期等遗传分子机制，被称为“植物界的果蝇”，请回答下列问题：

(1) 拟南芥是良好的遗传学材料，其优点有（列举2项），对拟南芥进行人工杂交实验时，需要在花蕾期对母本进行处理。

(2) 为研究影响拟南芥种子萌发的分子机制，研究人员以品系甲（DD）为材料，经诱变获得了2号染色体上D基因功能缺失的突变体1，利用二者进行了以下实验：

杂交组合	亲本类型	子代种子萌发率（%
杂交①	品系甲×品系甲	70
杂交②	突变体1×突变体1	10
杂交③	品系甲雌×突变体1雄	70
杂交④	突变体1雌×品系甲雄	10

杂交①②的实验结果表明，D基因的功能是。由杂交③④的实验结果可推测子代种子萌发率降低的原因可能为。以此推测，杂交③的子代自交，所结种子中，高萌发率和低萌发率的种子数量比为。

(3) 拟南芥雄性不育系在遗传学研究中有非常重要的作用，研究员分离到两组纯合雄性不有拟南芥株系N系，R系，两种品系的雄性不有性状各由一对等位基因控制且均为隐性突变所致，株系R经低温处理可以恢复育性，请利用株系N，R设计杂交实验，推断两对基因在染色体上的位置关系。

实验思路：在条件下，以株系作为父本，株系作为母本杂交，收获母本植株上所结的种子获得F₁ ，正常温度条件下种植F₁ ，并使其自交获得F₂ ，常温条件下种植F₂ ，并统计其育性及比例。预期结果与结论：若F₂中，则两对基因位于非同源染色体上；若F₂中，则两对基因位于同源染色体上。

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