大白菜(2n)原產于中國,為兩年生草本植物,第一年以營養(yǎng)生長為主,第二年春季抽薹開花,是重要的蔬菜作物。研究大白菜抽孽的調控機制可為育種提供理論依據。
(1)兩種早抽薹突變體甲和乙均由野生型大白菜的一對基因突變產生。將兩種早抽薹突變體甲和乙分別與野生型大白菜雜交,子代均為野生型,說明甲和乙的突變性狀均由
隱性
隱性
基因控制。
(2)欲探究甲、乙的突變基因在染色體上的位置關系,請設計一種實驗方案并預期實驗結果和結論(不考慮互換)。
實驗方案:將突變體甲和乙雜交得到F1,再讓F1自交得到F2,觀察并統(tǒng)計F2的表型及比例
將突變體甲和乙雜交得到F1,再讓F1自交得到F2,觀察并統(tǒng)計F2的表型及比例
。
預期實驗結果和結論:若F
2全表現為早抽薹,則甲、乙的突變基因為等位基因;若F
2中早抽薹個體所占比例為
,則甲、乙的突變基因為非同源染色體上的非等位基因;若F
2中早抽薹個體所占比例為
,則甲、乙的突變基因為同源染色體上的非等位基因
若F
2全表現為早抽薹,則甲、乙的突變基因為等位基因;若F
2中早抽薹個體所占比例為
,則甲、乙的突變基因為非同源染色體上的非等位基因;若F
2中早抽薹個體所占比例為
,則甲、乙的突變基因為同源染色體上的非等位基因
。
(3)研究發(fā)現突變體甲與一種甲基轉移酶基因突變有關,其表達產物可通過催化染色體中組蛋白的甲基化來影響F基因的表達,F基因是開花的主要抑制基因。
①分別測定突變基因和野生型基因表達出的甲基轉移酶的分子量,發(fā)現突變基因表達出的甲基轉移酶的分子量較小?;蛲蛔儗е录谆D移酶的分子量變小的原因是 由于甲基因突變后指導合成的mRNA上的終止密碼子提前出現,最終導致其表達出的甲基轉移酶中氨基酸數目減少,分子量變小
。
②染色體中組蛋白甲基化影響F基因表達的現象稱為表觀遺傳。研究者進一步對野生型和突變體甲的F基因表達相對水平進行了檢測,結果如圖。據圖以箭頭和文字形式解釋早抽薹表型出現的原因是 基因突變→甲基轉移酶結構和功能異常→染色體組蛋白甲基化水平降低→F基因表達水平下降→解除對開花的抑制→大白菜提前抽薹開花
基因突變→甲基轉移酶結構和功能異?!旧w組蛋白甲基化水平降低→F基因表達水平下降→解除對開花的抑制→大白菜提前抽薹開花
。【答案】隱性;將突變體甲和乙雜交得到F
1,再讓F
1自交得到F
2,觀察并統(tǒng)計F
2的表型及比例;若F
2全表現為早抽薹,則甲、乙的突變基因為等位基因;若F
2中早抽薹個體所占比例為
,則甲、乙的突變基因為非同源染色體上的非等位基因;若F
2中早抽薹個體所占比例為
,則甲、乙的突變基因為同源染色體上的非等位基因;由于甲基因突變后指導合成的mRNA上的終止密碼子提前出現,最終導致其表達出的甲基轉移酶中氨基酸數目減少,分子量變?。换蛲蛔儭谆D移酶結構和功能異?!旧w組蛋白甲基化水平降低→F基因表達水平下降→解除對開花的抑制→大白菜提前抽薹開花