Question

【題目】野生生菜通常為綠色，遭遇低溫或干旱等逆境時合成花青素，使葉片變為紅色。花青素能夠通過光衰減保護光合色素，還具有抗氧化作用。人工栽培的生菜品種中，在各種環境下均為綠色。科研人員對其機理進行了研究。

（1）用野生型深紅生菜與綠色生菜雜交，F1自交，F2中有7/16的個體始終為綠色，9/16的個體為紅色。

①本實驗中決定花青素有無的基因位于___________對同源染色體上。

②本實驗獲得的F2中雜合綠色個體自交，后代未發生性狀分離，其原因是：_________________。

（2）F2自交，每株的所有種子單獨種植在一起可得到一個株系。所有株系中，株系內性狀分離比為3:1的占___________________（比例），把這樣的株系保留，命名為1號、2號__________。

（3）取1號株系中綠色與深紅色個體進行DNA比對，發現二者5號染色體上某基因存在明顯差異，如下圖所示。

據圖解釋：1號株系中綠色個體的r1基因編碼的r1蛋白喪失功能的原因 ___________________ 。

（4）進一步研究發現，與生菜葉色有關的R1和R2基因編碼的蛋白質相互結合成為復合體后，促進花青素合成酶基因轉錄，使生菜葉片呈現深紅色。在以上保留的生菜所有株系中都有一些紅色生菜葉色較淺，研究人員從中找到了基因R3，發現R3基因編碼的蛋白質也能與R1蛋白質結合。據此研究人員做出假設：R3蛋白與R2蛋白同時結合R1蛋白上的不同位點，且R1R2R3復合物不能促進花青素合成酶基因轉錄。為檢驗假設，研究人員利用基因工程技術向淺紅色植株中轉入某一基因使其過表達，實驗結果如下。

受體植株	轉入的基因	轉基因植株葉色
淺紅色植株（R1R1R2R2R3R3）	R1	深紅色
淺紅色植株（R1R1R2R2R3R3）	R2	深紅色

實驗結果是否支持上述假設，如果支持請說明理由，如果不支持請提出新的假設 ______________________________。

Answer 1

【答案】2 紅色出現需要含有2種顯性基因；而綠色雜合子只含有1種顯性基因，其自交后不可能出現含2種顯性基因的個體 1/4 r1基因中間堿基對缺失（5個），導致其指導合成的蛋白質空間結構發生改變 不支持。 新假設：R3蛋白與R2蛋白競爭R1蛋白上的相同結合位點，但R1R3復合物不能促進花青素合成酶基因轉錄。

【解析】

F2代9∶7的性狀分離比符合9∶3∶3∶1的變式，是判斷該對性狀是由兩對獨立遺傳的等位基因控制的依據。若用A/a以及B/b來表示，則F1的基因型為AaBb，F2的基因型和比例為AABB∶AaBB∶AABb∶AaBb∶AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb∶aabb=1∶2∶2∶4∶1∶2∶1∶2∶1。

（1）①F2中紅色個體與綠色個體比例為9∶7，符合9∶3∶3∶1的變式，說明決定花青素有無的基因位于2對同源染色體上。

②由①可知，決定該性狀的基因位于兩對同源染色體上，若用A/a以及B/b來表示，紅色個體基因型為A_B_，綠色個體基因型包括A_bb、aaB_和aabb，綠色雜合子包括Aabb、aaBb，自交后代最多只有一種顯性基因，而紅色出現需要含有2種顯性基因，因此其自交后代全為綠色。

（2）自交后代分離比為3∶1，說明有一對基因屬于雜合子，同時紅色出現需要含有2種顯性基因，而綠色雜合子只含有1種顯性基因，因此符合情況的基因型包括AaBB、AABb，這兩種基因型在F2中占2/16+2/16=1/4。

（3）由圖可知，與R1相比，r1缺失了5個堿基對，由于堿基對缺失，導致其指導合成的蛋白質空間結構發生了改變。

（4）根據實驗結果可知，向淺紅色植株R1R1R2R2R3R3中轉入基因R1或R2，均可使轉基因植株葉色變為深紅色，若R3蛋白與R2蛋白同時結合在R1蛋白上的不同位點，且R1R2R3復合物不能促進花青素合成酶基因轉錄，則兩種轉基因植株都應為淺紅色，所以實驗結果不支持上述假說。R1R2復合物可促進花青素合成酶基因轉錄，推測R3蛋白與R2蛋白結合在R1蛋白的同一位點，轉入基因R1或R2，均會使R1R2復合物含量增加，使轉基因植物葉色變為深紅色，但R1R3復合物不能促進花青素合成酶基因轉錄。即新假設為：R3蛋白與R2蛋白競爭R1蛋白上的相同結合位點，但R1R3復合物不能促進花青素合成酶基因轉錄。