Question

【題目】研究者以引進的白菜雜交種（2n=20）為材料，利用單倍體育種技術獲得一全株黃化的白菜突變品系乙，并對其突變性狀的生理和遺傳特性進行了研究。

（1）白菜的綠葉與黃葉是一對_____；在實驗中綠葉品系甲也是利用上述白菜雜交種的花粉培育而來。

（2）研究者檢測了甲乙兩品系白菜的光合特性相關指標及葉綠體的超微結構，結果如下。

據上述兩方面結果推測，相對品系甲而言，品系乙凈光合速率下降的原因可能是由于_____所致。

（3）葉綠素生物合成途徑如圖 1。為繼續探究突變品系乙葉綠素含量減少的原因，研究者對上述兩品系的葉片葉綠素生物合成中間代謝產物含量進行了測定，結果如圖 2。

根據測定結果推測，品系乙黃化突變體葉綠素生物合成主要受阻于_____的過程，說明突變基因影響了葉綠素生物合成代謝通路的相關基因表達。

（4）研究者欲研究品系乙黃化突變基因的遺傳方式，進行了如圖 3 雜交實驗， 根據雜交實驗結果推測，綠葉與黃葉是由位于_____的兩對等位基因控制。

（5）為進一步對突變基因進行定位，需分別構建只含有單對突變基因的純合品系。過程如下：從 F2 中選取_____葉植株單株自交，每株自交后代稱為一個F3 株系，然后在子代性狀及分離比為_________的 F3 株系中，選取綠葉植株單株自交，獲得未發生性狀分離的株系，即為目標品系。本研究成果可為今后探明基因互作調控植株黃化的分子機制奠定基礎。

Answer 1

【答案】相對性狀 捕獲光能的光合色素含量降低；葉綠體內部基粒片層稀疏（類囊體數目減少） 谷氨酰-tRNA→δ-氨基乙酰丙酸（ALA），原葉綠素酸酯(Pchlide)→葉綠素 非同源染色體 綠 綠葉∶黃葉≈3∶1

【解析】

由表格中數據可知，品系乙的總葉綠素含量、類胡蘿卜素含量和凈光合速率均低于品系甲。圖 1是葉綠素的生物合成途徑，圖2中品系甲的ALA、PBG、CoprogenⅢ高于品系乙，而品系乙的原葉綠素酸酯(Pchlide)、和Mg-ProtoⅨ高于品系甲，圖3中的F2中綠葉：黃葉=15:1，說明綠葉與黃葉是由位于非同源染色體上的兩對等位基因控制。

（1）白菜的綠葉與黃葉是一對相對性狀，該實驗中綠葉品系甲作為對照組。

（2）相對于品系甲而言，品系乙的總葉綠素含量和類胡蘿卜素含量都低于品系甲，或者類囊體數目減少，所以捕獲的光能減少造成品系乙凈光合速率下降。

（3）由圖中信息可知，品系乙的ALA含量顯著低于品系甲，所以推測品系乙的谷氨酰-tRNA →δ-氨基乙酰丙酸（ALA）的過程受阻，導致δ-氨基乙酰丙酸（ALA）的含量減少，品系乙的Pchlide含量顯著高于品系甲，推測品系乙的原葉綠素酸酯(Pchlide)→葉綠素的過程受阻，導致原葉綠素酸酯含量升高。

（4）根據子二代的表現型比例為15:1，該比例為9:3:3:1的變式，所以得知綠葉與黃葉是由位于非同源染色體上的兩對等位基因控制。

（5）假設兩對等位基因為A、a和B、b，則只含有單對突變基因的純合品系為基因型AAbb和aaBB的植株，從F2中選出Aabb和aaBb，其自交后代自交不發生性狀分離即為所需，故需要從 F2中選取綠葉個體即A-B-、A-bb、aaB-，使其各自自交后，選后代性狀分離比為綠葉：黃葉≈3:1為F3株系，在該F3 株系中，選取綠葉植株單株自交，獲得未發生性狀分離的株系，即為目標品系。本研究成果可為今后探明基因互作調控植株黃化的分子機制奠定基礎。