第四章　遺傳與演化

遺傳學概論

一、　定義

?        遺傳學（Genetics）是生物學中其中一門，是研究個體的遺傳質素（heredity）及變異（variation）的科學。

?        遺傳是一些特徵從親代傳到後代的過程，使後代在表現上與親代相似。

?        變異是同種生物個體之間的差異。

?        基因（gene）：染色體的一部分，組成遺傳特徵的基本單位

?        染色體（chromosome）：在真核細胞的細胞核中的絲狀物質，由DNA，RNA和蛋白質所構成；分為兩類：常（體）染色體和性染色體

?        等位基因（allele）：同一基因的不同形態，引致不同特徵表現

?        位點（locus）：染色體上出現基因的一個位置

?        純合的（homozygous）：二倍體的染色體中相同位點有相同的等位基因

?        雜合的（heterozygous）：二倍體的染色體中相同位點有不同的等位基因

?        表現型（phenotype）：生物外在的特徵表現（基於遺傳和環境因素的影響）

?        基因型（genotype）：基於等位基因組合成的遺傳成份

?        顯性（dominant）：在純合或雜合情況下皆能影響表現型的等位基因

?        隱性（recessive）：只有在純合情況下才能影響表現型的等位基因

?        F1代（first filial generations）：由兩個純合親代雜交而得出的第一子代

?        F2代（second filial generations）：由兩個F1代交配而得的第二子代

?        連鎖特徵（linkage group）：泛指同一染色體上的所有基因，在減數分裂中不會進行獨立分配

?        性連鎖基因（sex-linked genes）：性染色體（通常是X染色體）上的基因，與性別的決定有關或無關

?        基因庫（gene pool）：種群內所有出現的基因的總和

 

二、　孟德爾及其雜交實驗

?        從1858年到1866年，孟德爾進行一連串有關豌豆的實驗。於1866年，他將結果發表於論文上：《植物雜交之實驗》，以下為其發現：

(a)  單基因遺傳

?        孟德爾經過純合體的自花傳粉數世代後，獲得純系高莖植株，自花傳粉可用以下方法而保證：當植物還於花苞階段時，將花用紙袋包着。獲得的子代中，只保留高莖互相交配，而摘去短莖植株。數世代後，所有的子代均為高莖，即為一純系。以相同方法，將短莖植物自花傳粉而獲得一純系短莖植株。

?        純系高莖與純系短莖進行異花傳粉：切除未成熟的雄蕊，形成「雌花」；把另一純系的花粉轉移至雌花之柱頭，再用紙袋把花包着，避免其他植株的花粉落在其柱頭上。

?        若以遺傳圖解表達以上雜交：

      設   T = 高莖的等位基因

      　   t = 短莖的等位基因

      高莖親代的基因型：　　　　；　它所形成的配子是：

      短莖親代的基因型：　　　　；　它所形成的配子是：

 

親代：

 

配子：

 

F1:

 

配子：

 

F2:

 

 

?        以龐氏表（Punnett Square）表達以上雜交：

 

 

雄性配子

 

 

 

 

雌性配子

 

 

 

 

 

 

?        從以上結果得出了孟德爾第一定律（分離定律）：生物的特徵是由一對因子（即基因）所控制。在形成配子時這對因子會分離而轉移給下一代。

 

(b)  雙基因遺傳

?        孟德爾接著又研究兩對性狀的遺傳規律。用具有兩對相對性狀的個體所進行的雜交稱為雙基因雜交，其雜種則稱為雙基因雜種。

?        孟德爾用黃色圓形種子的豌豆和綠色皺縮種子的豌豆進行雜交，得到的F1種子都是黃色圓形，表明黃色和圓形都是顯性。把F1種子播種後長出來的植株進行雜交，雜交後共得556粒種子。這些種子的表型可以分為四種類型，其中兩種類型和親本相同，另兩種類型則是兩個親本性狀重組的新類型。四種種子的表現型有一定的比例關係，它們的籽粒數分別是315、108、101和32，它們的表現型比例接近於9:3:3:1。

P

黃色圓形　´　綠色皺縮

F1

黃色圓形

F2

黃色圓形

綠色圓形

黃色皺縮

綠色皺縮

種子粒數

315

108

101

32

比例

9

3

3

1

 

?        如果我們把兩對性狀分開來統計，在556粒F2種子中，它們的比例可從下面幾個方面來比較：

(1) 從種子顏色來看：

黃色       315+101=416       74.8%       3/4

綠色       108+32=140       25.2%       1/4

(2) 從種子形狀來看：

圓形       315+108=423       76.1%       3/4

皺縮       101+32=133       23.9%       1/4

?        從上述兩方面的對比可以看出，這兩對性狀中每一對的分離比例都十分接近於3:1，這種分離比是和孟德爾的分離規律相符合的，它說明在雜交後代中兩對相對性狀的分離是完全獨立，互不干擾的；在F2子代中出現了四種類型，其中綠色圓形和黃色皺縮是親本性狀的重組合類型。

?        孟德爾總結出了遺傳的第二定律（獨立分配定律）：即具有兩對或兩對以上相對性狀的個體雜交時，在形成配子的過程中，決定相對性狀的各成對基因彼此獨立分離，互不相擾；不同對的基因則可自由組合。

 

三、　遺傳學實驗的探究

?        對於完全顯性的條件，顯性無論在純合或雜合時都會顯露出來。

?        為了找出其基因型，可透過回交或測交。

 

3.1  回交（Back cross）

?        回交是把一未知基因型的顯性生物進行自體受精，再觀察其後代的表現：

?        若所有子代為顯性，那未知的基因型生物為純合子：

?        若子代中有顯性，也有隱性的話，那未知的基因型生物為雜合子：

 

3.2  測交（Test cross）

?        某些生物不能進行自體受精，可透過測交已探索其基因型。測交是把一未知基因型的生物與一純合隱性生物進行交配。

?        若所有子代為顯性，那未知的基因型生物為純合子；

?        若子代中有顯性，也有隱性的話，那未知的基因型生物為雜合子。

 

四、　單基因遺傳─孟德爾第一定律（分離定律）

　　　Mendel’s First Law: Law of Segretation

?        從單基因雜種遺傳可得以下結論：

4.1  基因概念

?        孟德爾發覺F1及F2子代中均沒有中等高度之植株（參p.2），所以他指出遺傳並非只是將親代之特徵混合而得出其中間型，而是一明顯構造（孟德爾稱因子，現代稱為基因）從親代傳遞至子代之過程。以下為孟德爾之假設：

         i.        一生物之每一特徵及被一對因子（等位基因）所控制

        ii.        假若一生物之等徵乃受兩個不同等位基因所控制的話，其中一個能完全表現出來（顯性基因），而另一則不能（隱性基因）

       iii.        於減數分裂，每對等位基因分開（同源染色體分離），而每一配子獲得其中一個（分離定律）

       iv.        每一等位基因以獨立不變單位從一代傳至下一代

 

4.2  單基因遺傳之解釋

        i.          孟德爾認為一特徵，如豆科植物之高度，被一對因子（等位基因）所控制，高莖之基因（一顯性特徵）以T代表，短莖之基因（一隱性特徵）以t代表。所以純種高莖親代之基因型為TT，而純種短莖親代基因型為tt。（註：一特徵可能被多於一對等位基因所控制，屬多基因遺傳）

       ii.          於減數分裂時，成對之等位基因分開而進入不同配子。當一純種高莖與一純種短莖植物交配，TT x tt，每一親代只會傳遞其中一基因予子代。所以，所有F1子代均為雜種，Tt（外表型為高莖）

     iii.          當F1植物（Tt）自花傳粉，Tt x Tt，每一基因與其另外成員分開而進入不同配子，所以每配子有T或t基因。於受精時，配子之隨意結合產生三種不同遺傳組合：TT, tt, Tt

 

五、　多樣化的單基因遺傳現象

5.1  不完全顯性（incomplete dominance）

?        在一對相對性狀的雜交實驗中，F1不顯示任何一個親本的性狀，這就叫做不完全顯性。F1子一代雜合體Aa的表現型介於親本AA和aa之間，例如，開紅花和開白花的兩種金魚草的花瓣顏色遺傳就表現不完全顯性的遺傳規律。

?        金魚草純系紅花和白花品種雜交，F1雜合體Rr不表現任何一個親本的花色，而表現出兩個親本之間的中間類型(粉紅花色)。

?        若再把Rr和親本RR回交，後代出現花色分離比為1紅花：1粉紅色花。如把Rr和開白花親本rr回交，結果也產生1粉紅色花色：1白花的分離比。回交證實F1雜合體中存在着二種花色基因R和r，在形成配子時，等位基因R和r互相分離。

?        在Fl雜合體中，R和r二個基因不表現顯隱性關係，二個基因仍保持獨立性，互不混雜。雖然它們表現不完全顥性，但這種顯隱性關係的研究仍證實了分離法則的正確性。

 

5.2  等顯性（codominance）

?        等顯性又可稱為共顯性，F1雜種表現出兩個親本的性狀，雜合體中兩個親本基因都有遺傳效應。

?        人的AB血型就是一個典型事例。人類的AB血型系統是由A、B、AB和O型四種血型組成。

血型

（表現型）

基因型

紅血球中的抗原

血漿中的抗體

A

IAIA, IAi

A

抗B

B

IBIB, IBi

B

抗A

AB

IAIB

A, B

沒有

O

ii

沒有

抗A、抗B

?        從上表中可見，O血型的人可把血輸給A, B和AB血型的人，因為輸入的O型血液被受血者血漿稀擇，所以輸入的O型血清中的A,B抗體不足以引起明顯凝集反應。在輸血時，一般應邂免輸血者的紅血球抗原和受血者血漿中的抗體起凝集反應。所以要採用同血型人之間輸血。

?        ABO血型系統是由三個基個IA、IB和i基因控制，據血型遺傳學的研究，IA基因對i基因是顯性，IB對i也是顯性，IA和IB則無顯隱性關係。AB血型的人的基因型是IAIB，紅血球中有A, B二種抗原，是一種等顯性的遺傳現象。

?        ABO血型的遺傳是一種多等位基因的明顯例子。

 

5.3  致死基因（lethal gene）（純屬參考）

?        某些基因可能是致命的，以致在純合的情況下往往會於出生前死亡，所以見不到這類表現型，因而影響了後代的基因型和表現型比例。

 

六、　雙基因遺傳─孟德爾第二定律（獨立分配定律）

　　　Mendel’s Second Law: Law of Independent Assortment

?        根據獨立分配定律，於配子形成時，其中一對等位基因之一個與另外一對之一個一起進入同一配子而不互相影響。（詳情參p. 4）

 

6.1  孟德爾第二定律和減數分裂的關係

?        控制種子顏色及形狀之兩對非等位基因（Y，y及R，r），它們位於兩對同源染色體上。

?        於減數分裂時，每對同源染色體之成員配對，配對之形式為獨立的，不變另一對之影響，我們可以Y與R相同一邊，或Y與r相同一邊。按這道理，可得出四種配子：

?        這顯示雜交過程中基因的遺傳與減數分裂中染色體的分佈有共通的關係，同時亦支持基因位於染色體上的說法。

 

6.2  雙基因雜種測交

?        一生物之基因型，假若為兩對未知基因的話，可以與另一生物，而其之兩對基因皆為隱性交配而得知。

?        假若未知生物為純合子，其子代只有一種表現型。

?        假若未知生物為雜合子，其子代有四種表現型而比例為___：___：___：___。

 

七、　非孟德爾式遺傳（Non-Mendelian Inheritance）

7.1  連鎖（linkage）

?        同一染色體上的所有基因都是連鎖的，意即它們通常是一同傳到同一配子上並繼續遺傳給下一代。

?        由於基因位於同一染色體，染色體不對斷開而傳送到配子，所以同一染色體上不同的等位基因不會出現獨立分配現象。

?        例子：果蠅（Drosophila）身體顏色和翅膀長度的基因是連鎖的；在人體，ABO血型和nail-patella syndrome的基因是連鎖的。

?        理論上，連鎖基因的遺傳與單基因遺傳的情況相若

 

7.2  互換（Crossing-over）和重組（Recombination）

?        在同一染色體上的連鎖基因應會一同遺傳給下一代而不會分離。然而在減數分裂時，當同源染色體並列，它們會於交叉（chiasmata）形成處斷裂並重新組合，把相互的臂交換。這情況稱為互換（crossing-over）。互換使連鎖基因分開，並形成新組合（recombination）。

?        以甜豆為例，紫花的等位基因(P)是顯性的，紅花的等位基因(p)是隱性的；長花粉粒的等位基因(L)是顯性的，圓花粉粒的等位基因(l)是隱性的。

 

(a)   若控制花朵顏色和花粉粒形狀的基因不是連鎖的，按照孟德爾第二定律，F1可以產生_____種配子，以致能與隱性植物雜交形成_____組F2，表現型比例是__________________________________________________。

       實驗結果與推斷不吻合，所以這兩組基因是連鎖的。

(b)   若兩組基因是完全連鎖的，F1可以產生_____種配子，以致能與隱性植物雜交形成_____組F2，表現型比例是__________________________________。

       實驗結果與推斷_______________，所以這兩組基因__________________。

 

7.3  性別的決定

?        染色體分為常染色體（autosomes）和性染色體（sex chromosomes）。通常同種生物內的不同性別有不同的性染色體組合。

?        同配性別（homogametic sex）：具一對同源性染色體的性別，因此產生的配子都具相同的性染色體。

?        異配性別（heterogametic sex）：性別上具一對非同源染色體，所以產生的一些配子具一個類型的性染色體，而另一些配子則具其他類型的性染色體。

?        例子：

n       在人類和果蠅（Drosophila）：雄性是異配性別（XY），雌性是同配性別（XX）

n       在鳥類和蝴蝶：雄性是同配性別（WW），雌性是異配性別（ZW）

?        在性染色體上的基因稱為性連鎖基因。性連鎖基因不一定與性徵有關。

?        人類的性別完全受性染色體所影響：

 

7.4  性連鎖基因

?        性連鎖遺傳有以下普遍特徵：

n       男性只會把這性連鎖基因傳送給女性後代。

n       女性會同時把這性連鎖基因傳送給男性和女性後代。

?        某些性連鎖特徵於男性的出現率較女性為高，明顯的例子有血友病和色盲。

 

(A)  血友病（Haemophilia）

?        血友病是一種與血液相關的疾病，由一條隱性的基因所導致。

?        血友病是一種性連鎖的隱性遺傳特徵，阻止形成凝血因子（加速血凝塊於傷口形成），使患者會因小傷口出血不凝結而導致出血不止而死亡。

?        以下譜系顯示英國皇室血友病的遺傳情況，估計維多利亞女王的基因產生突變而成為血友病帶基因者（carrier），因而使皇室出現較普遍的病例。

?        就如所有性連鎖的特徵一樣，雜合的女性都是血友病帶基因者。她們的表現型是正常的，但卻有一半的配子帶著這隱性基因。即使其丈夫帶有的是正常的基因，她們的兒子都有50%機會患上血友病。

?        由於人類的女性是同配性別，所以會出現三種可能情況：

n       XHXh：正常女性，血友病帶基因者

n       XHXH：正常純合女性

n       XhXh：純合血友病患者

?        男性是異配性別，在Y染色體上沒有血友病的位點，所以男性只有兩種可能情況：

n       XhY：血友病患者

n       XHY：正常男性

?        血友病在男性人口的比例大約是1/10,000，所以女性的帶基因者人口大約是它的兩倍（為什麼？）。所以患血友病的女性的機會率大約是1/100,000,000。然而血友病女性通常不會活超過青春期。

?        現時血友病可以透過注射凝血因子以控制病情（但未能根治）。

 

(B)  紅綠色盲（Red Green Colour Blindness）

?        紅綠色盲是人類中最常見的性連鎖遺傳特徵，這是由於X染色體上帶有隱性的基因。

?        在人類，正常顏色視力的等位基因（C）是顯性的，而紅綠色盲的等位基因（c）是隱性的。由於是位於X染色體上，所以人口中有以下五種可能性：

基因型

表現型

XCXC

正常顏色視力的女性

XCXc

正常顏色視力的女性帶基因者

XcXc

色盲女性

XCY

正常顏色視力的男性

XcY

色盲男性

 

八、　多基因遺傳（Polygenic Inheritance）

?        某些特徵的遺傳可以由多於一對位於不同位點上的基因以累積（cumulative）的方式決定。

?        由於不同基因的相互影響，人口中會出現一系列完整的變化，延伸向兩個極端，形成一個正態分佈（normal distribution）。

?        例子：身高、體重、膚色

?        以人類膚色為例，它基本由兩組基因所影響：顯性的A, B都有助產生黑色素，顯性基因越多，則膚色越深：

基因型

表現型

AABB

黑色

AaBB, AABb

棕色

AaBB, aaBB, AaBb

淺棕色

Aabb, aaBb

淺色

Aabb

白色

 

九、　環境對表現型的影響

?        影響表面特徵的最重要因素始終是基因型。在受精作用一刻，生物的遺傳特徵大體上已決定，但其表達的程度則受環境因素影響。

?        所以表現型是基因型和環境影響相互影響的結果。由於這相互作用會持續下去，表現型同樣會持續地改變。

?        例如孟德爾研究的高莖豌豆可生長到六尺，但必須提供充足陽光、水份和合適土壤為條件。缺乏任何因素都會使植物高度受限制。

?        現時無證據顯示環境因素能超出基因型對表現型的限制。

 

練習

1.     小白鼠之斑點毛色為顯性基因D所控制，而純色則為隱性基因d所控制。

        純種斑點雌鼠與純色的雄鼠雜交，其第一子代（F1）不論雌雄全有斑點。

        將第一子代雜交，所得後代如下：

        105隻斑點雌鼠

        52隻斑點雄鼠

        46隻純色雄鼠

(a)    小鼠斑點毛色之遺傳方式名稱為何？

(b)    第一子代雌鼠之基因型為何？

(c)    用一遺傳圖表以解釋第一子代互相交配之結果。

 

2.     天竺鼠的毛色除了受到顯性基因（B）形成黑色毛髮和隱性基因（b）形成棕色毛髮的影響外，它同時需要另一顯性基因（E）把無色的前體轉化為黑色素。若不能產生黑色素，天竺鼠毛髮出現白化現象。

        把純系黑色的天竺鼠和純系隱性和白化的天竺鼠交配，所得的第一子代再互相進行交配，以遺傳圖解釋第二子代的表現型比例。

 

3.    

(a)   人類染色體在有絲分裂中期及靜止期，某構造方面有何差異？試列舉兩項。

(b)   某化學物質在DNA之腺嘌呤分子及胸腺嘧啶分子之間形成緊密共價鍵。試解釋為何細胞接觸此化學物質後，不能進行細胞分裂。

 

4.     番茄中，滑皮為顯性，有毛為隱性；圓果為顯，長果為隱。一同型合子滑皮、長果與一同型合子有毛、圓果交配，產生之F1與全隱性之有毛、長果交配，結果如下：

                     滑皮、圓果：12                     滑皮、長果：123

                     有毛、圓果：130                     有毛、長果：12

(a)    以交配表解釋以上的結果。

(b)    將以上每種分辨為非重組型和重組型。

(c)    有何証據表示了此種性狀為連鎖？

 

5.     果蠅中，紅眼(W)為性連鎖，而相對於白眼(w)為顯。以下之交配中，眼睛顏色界乎雄性和雌性之分佈為何？

(a)    白眼（雌性）´ 紅眼（雄性）

(b)    同型合子紅眼（雌性）´ 白眼（雄性）

(c)    異型合子紅眼（雌性）´ 白眼（雄性）

 

6.     一健康男人與一患血友病女子結婚，有否可能誕下一健康之兒女？以交配表解釋之。如是，則此正常兒女之性別應為何？(血友病為一性連鎖遺傳)

 

7.     在牛中，無角性狀為顯性，有角為隱性。某無角之公牛與三隻母牛交配。母牛A有角，但誕下一無角小牛。母牛B有角，誕下一有角小牛。母牛C無角，誕下一有角小牛。試解釋四親代之基因型分別為何。

 

8.     人類中，白子（不能製造色素）由一隱性因子導致。假如兩個正常之親代誕下一白子，問下一個子女為正常之機會率為何？

 

9.     南瓜中，白色果實為顯，黃色果實為隱；一同型合子白果南瓜與一黃果南瓜交配，問第一子代及第二子代的表現型比例分別為何。

 

10.   多指在人類中很罕見，但由一顯性因子導致。一對親代中一為正常，一為異型合子多指。問

(a)   第一個兒女為正常之機會率

(b)   第三個兒女為正常之機會率

 

11.   葵鼠中，黑毛（B）相對於棕毛（b）為顯，短毛（L）相對於長毛（l）為顯。這些性狀並非連鎖。某農民只擁有兩隻純種葵鼠，一為長、棕毛，另一隻短、黑毛。

(a)   這兩隻葵鼠的基因型分別為何？

(b)   解釋此農民如何從這兩隻葵鼠開始交配而得取一隻純種之長、黑毛葵鼠。

 

12.   老鼠中，C_ 老鼠擁有顏色，而cc為沒有顏色；另外逼對基因B_ 無黑色，bb為棕色。如帶有黑B色之表現，基因C必須同時存在。假設此兩對基因並非連鎖，問CCBB ´ ccbb所產生之F2會如何？

 

13.   

(a)   以交配表說明人類性別如何遺傳。

(b)   人類中，色盲為一性連鎖遺傳。一男人(A)與一女人(B)結婚，二人皆為正常視力，但一個兒女(C)為色盲。

(i)    以適當之符號代表參與之基因。

(ii)   A及B之基因型為何？

(iii)  個體C之性別為何？

(iv)  以交配表以顯示A、B交配所可能產生之子代基因型。

(v)   如第二個兒女(D)為男性，他為色盲之機會率為何？

(vi)    (1)  如第二個兒女(D)為女性，他為(I)色盲或(II)攜帶者之或然率為何？

  (2)  假設D（雌性）之基因型不清楚，她與一色盲雄性結婚，而誕下第一女兒(F)，F為色盲之機會為何？

 

14.     兔子中，黑毛(B)為顯，棕毛為隱；長毛(S)為顯，短毛為隱；一異型合子黑、長毛與一棕、短毛兔交配，指出在以下情況下，第一子代的基因型及表現型：

(a)    此兩對基因分別處於不同的染色體上；

(b)    此兩對基因處於同一的染色體上（有互換發生）

(c)    此兩對基因處於同一的染色體上（無互換發生）

 

 

歷屆試題練習

 

一、　短問答

AL 01 2(3)

(a)     舉出人類ABO血型與紅綠色盲遺傳控制的相異之處。  (5分)

(b)   屬A型血的男士文傑與屬O型血的女士美美結婚。推斷他們生育一個屬A型血孩子的機會，並用遺傳圖顯示你的推斷。  (7分)

　

AL 96 1(7)

辨別基因和等位基因。  (2分)

 

二、　資料分析

AL 95 1(11)

一位園藝家搜集了一種有巨大花朵和長節間的野生植物；他用一純合、小花朵、短節闊的同物種（同一品種的栽種植物）植物與之互交。所產生的F1後代有兩種表現型：有巨大花朵和長節間、有小花朵和長節間，這兩種表現型的比例為1:1。

 

(a)   試指出巨大花朵和短節間這兩種性狀屬隱性或顯性。  (2分)

 

(b)   如果「花朵大小」基因和「節間長度」基因連鎖在一起，上述F1的表現型的比例會否仍是1:1？用遺傳圖解釋你的答案。   (4.5分)

 

(c)   巨大花朵能吸引消費者，短節間則能節省運送時所佔的空間。這兩種特性皆能提高利潤。

(i)    已知控制此兩種特性的基因並不連鎖，

         (1) 試寫出擁有這兩種優點的植物可能有的基因型， (1分)

         (2) 若要生產有巨大花朵和短節間的植物，可從同物種的植物和兩類F1植物中揀選親代植物，試把此繁殖程序的設計寫出來，並解釋該程序的遺傳學根據。(答案中無需用遺傳圖。)

        注意：此植物能自花傳粉和異花傳粉。  (4分)

(ii)   你在題(i)(2)提供的交配，所涉及的傳粉方法，可採用什麼步驟確保完成？  (2分)

(iii)  營養繁殖體及種子均可由一棵有巨大花朵和短節間的植物產生。若要保證下代植物有以上兩種優點，你會售賣那一種產品？解釋你的選擇。  (1.5分)

 

 

AL 00 1(10)

有一植物物種屬二倍體，能自花傳粉，亦能異花傳粉。此物種有兩純系品種，Y和Z。Y品種個體高度，分佈在21-25 cm之間，全具圓葉和對除草劑glyphosate具抗性，Z品種個體高度，分佈在56-60 cm之間，全具皺葉和對除草劑glyphosate敏感。

Y和Z雜交後所產生的F1後代，全具圓葉及對glyphosate具抗性，它們高度的分佈，如表1所示。

表1

高度/ cm

植物數目

26-30

2

31-35

10

36-40

54

41-45

51

46-50

8

51-55

3

F1植物經自花傳粉後，其F2後代有以下表現型：

表2

高度/

cm

植物數目

圓葉

對glyphosate具抗性

皺葉

對glyphosate具抗性

圓葉

對glyphosate敏感

皺葉

對glyphosate敏感

21-25

15

1

0

5

26-30

88

2

2

28

31-35

114

4

3

35

36-40

152

5

5

48

41-45

152

5

6

47

46-50

116

4

4

36

51-55

86

2

3

27

56-60

13

0

0

4

小計

736

23

23

230

(a)   導致皺葉及對glyphosate產生抗性的等位基因屬於顯性還是隱性？簡單解釋你的答案。               (3分)

(b)   有多少基因控制對glyphosate的反應？利用表2所示的數據解釋你的答案。   (4分)

(c)     (i)      試討論葉片形狀的遺傳及對glyphosate反應的遺傳是否符合孟德爾的獨立分配定律。 (4.5分)

        (ii)      控制葉片形狀的基因和控制glyphosate反應的基因有何關係？  (1分)

(d)   根據表1和表2的關係，指出及解釋此植物物種高度的遺傳控制性質。  (4分)

  

三、　長問答

AL 98 2(3)

(a)   解釋遺傳密碼的特徵。 (6分)

(b)   細胞在合成多月太的過程中，須進行遺傳信息的傳遞和解碼。試詳述這些細胞過程。(12分)

(c)   一般而言，在合成多月太之後，蛋白分子立體結構的形成還需要哪些步驟？ (2分)

 

AL 97 2(3)

(a)     遺傳變異在有花植物哪些過程中產生?試解釋有關機制。  (6分)

(b)    有一株二倍體植物，其控制萼片形狀基因的一個等位基因發生顯性突變，使鱗狀萼片變成花瓣狀。

(i)     由於萼片呈花瓣狀的花朵較吸引顧客，有一植物育種家在溫室內培種上述植株。並讓其進行自花授粉。繁殖數代。在此期間，他經常到溫室除掉帶鱗狀萼片花蕾的植株。試推斷餘下F1及F2植株的各種基因型及其相對比率。並加解釋。此育種方法的長遠後果為何？ (7分)

(ii)    把原來具突變的植株與另一株具紅色花瓣及鱗狀萼片花朵的植株交配，所產生的F1植株全具紅色花瓣，而其萼片形如花瓣者，僅佔一半。這些F1植株互交後，F2子代花瓣顏色的比例為3:1（3株具紅花瓣植株：1株具白花瓣植株）。試推斷及解釋屬顯性的花瓣顏色及上述兩親代植株的基因型（不接受以遺傳圖解作答）。 (7分)

 

四、　議論題

AL 00 2(8)

「基因改造食物」含有「基因改造生物」的成分。轉基因技術是生產「基因改造生物」的一種主要方法。概述利用轉基因技述製造「基因改造生物」以產生「基因改造食物」的原理。食物的產量及品質如何藉此技術得以提高？試建議一些措施，以減低此嶄新科技對我們健康及環境的潛在危機。       (20分)

AL 99 2(7)

遺傳工程是用人工方法去操縱生物體的基因組，它包括基因克隆（純系化）和 / 或純系繁殖。基因克隆即是製造重組生物，而純系繁殖則為大量生產重組生物。

指出三個可以應用基因克隆和純系繁殖的不同範疇，並分別就每個範疇舉出實例以助說明。又就所舉的其中一例，概述其所涉及的步驟。

遺傳工程在安全和生物道德方面備受關注，試就這兩方面各舉一項其所受關注之處。       (20分)

AL 96 2(11)

試就分子生物學的發展，描述處理人類基因的科技對人類所產生的影響，並加以討論。這種科技在道德上會牽涉到什麼問題？           (20分)

資料來源：以撒之家