Question

【題目】突變體是研究功能基因組的前提，轉(zhuǎn)座子是基因組中可以移動(dòng)的DNA序列。科研人員將玉米轉(zhuǎn)座子進(jìn)行改造，改造后的 Ac 轉(zhuǎn)座子能夠合成轉(zhuǎn)座酶，但是由于缺失兩端的轉(zhuǎn)座序列而喪失轉(zhuǎn)移能力。Ds 轉(zhuǎn)座子不能合成轉(zhuǎn)座酶，因此單獨(dú)存在時(shí)也不能發(fā)生轉(zhuǎn)移，只有同時(shí)存在 Ac 和Ds 時(shí)，Ds才能以一定的頻率從原位點(diǎn)切離插入到任意新位點(diǎn)中，同時(shí)使功能基因得以破壞或恢復(fù)。現(xiàn)將玉米轉(zhuǎn)座子引入到水稻的 DNA中，構(gòu)建水稻突變體庫(kù)，并從中篩選到穩(wěn)定遺傳的矮桿突變株，實(shí)驗(yàn)流程如下圖。

含酚類化合物

請(qǐng)回答下列問題：

（1）科研人員將Ac 和Ds 分別導(dǎo)入水稻細(xì)胞，獲得Ac 和Ds 的轉(zhuǎn)化植株。首先將構(gòu)建的Ac 轉(zhuǎn)座載體和 Ds 轉(zhuǎn)座載體分別與①_______混合培養(yǎng)。取水稻未成熟種子，消毒后接種于含有植物激素的②_________培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。因愈傷組織具有分化程度③_____，分裂④_____特點(diǎn)，常作為基因工程的理想受體材料。將完成轉(zhuǎn)化的愈傷組織接種于含有⑤_____的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，培養(yǎng)后獲得抗性植株，即 F0 代。

（2）為了便于對(duì)轉(zhuǎn)座突變體的功能基因進(jìn)行研究和定位，篩選 T-DNA 單拷貝插入，但沒有表型突變的 Ac和Ds 轉(zhuǎn)基因植株F0，雜交獲得 F1 代。通過 PCR 技術(shù)從中篩選出目標(biāo) F1 植株（轉(zhuǎn)座子插入法構(gòu)建的突變體庫(kù)中的植株），理論上目標(biāo) F1 植株占 F1 個(gè)體總數(shù)的 _____。請(qǐng)從下圖中任選一種目標(biāo) F1 ______（填A或B），[請(qǐng)將圖畫在答題紙上]畫出其相應(yīng)親本 F0 植株的基因組成及在染色體的位置_____。

（3）目標(biāo) F1 代植株自交獲得 F2 代，可在苗期噴灑除草劑篩選轉(zhuǎn)座突變體，理由是_____。

（4）科研人員在眾多轉(zhuǎn)座突變體中發(fā)現(xiàn)一矮桿突變株，讓其自交并篩選僅含有 Ds 而無(wú) Ac 的植株，目的是_____，并用Ds 做標(biāo)簽在基因組中定位且分離出矮桿基因。

Answer 1

【答案】農(nóng)桿菌 蔗糖、大量元素、微量元素、維生素類、瓊脂、水 低 旺盛 潮霉素 1/4 A（或B） Ds未發(fā)生轉(zhuǎn)座時(shí)除草劑抗性基因不能正常表達(dá)，只有在Ds發(fā)生轉(zhuǎn)座后，除草劑抗性基因才會(huì)表達(dá) 使矮桿突變的性狀可以穩(wěn)定遺傳

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：

（1）目的基因的獲�。夯�因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成；

（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等；

（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣。將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法；

（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定：

分子水平上的檢測(cè)：

①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；

②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；

③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。

個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）識(shí)圖分析可知，圖中構(gòu)建的基因表達(dá)載體用到了Ti質(zhì)粒，據(jù)此推測(cè)導(dǎo)入受體細(xì)胞選擇的是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，因此首先將構(gòu)建的Ac轉(zhuǎn)座載體和Ds轉(zhuǎn)座載體分別與農(nóng)桿菌混合培養(yǎng)；植物組織培養(yǎng)需要的條件，培養(yǎng)基中除了含有植物激素外，還需要一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括：蔗糖、大量元素、微量元素、維生素類、瓊脂、水，誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織；愈傷組織是高度液泡化、無(wú)定型狀態(tài)的薄壁細(xì)胞，因此其具有分化程度低、分裂能力強(qiáng)的特點(diǎn)，常作為基因工程的理想受體材料；構(gòu)建的基因表達(dá)載體中都含有潮霉素抗性基因作為標(biāo)記基因，因此完成轉(zhuǎn)化的愈傷組織細(xì)胞具有潮霉素抗性，可以將其接種于含有潮霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，培養(yǎng)后獲得抗性植株，即F0代。

（2）為了便于對(duì)轉(zhuǎn)座突變體的功能基因進(jìn)行研究和定位，篩選T-DNA單拷貝插入，但沒有表型突變的Ac和Ds轉(zhuǎn)基因植株F0，即只有Ac插入到一條染色體上的植株F0和只有Ds插入到另外一條染色體（與Ac插入染色體為同源染色體或者非同源染色體上）上的植株F0，則植株F0的基因型如圖：（分別插入到不同植株的非同源染色體上）或（分別插入到不同植株的同源染色體上），二者雜交獲得F1代，通過PCR技術(shù)從中篩選出目標(biāo)F1植株（轉(zhuǎn)座子插入法構(gòu)建的突變體庫(kù)中的植株），則F1植株的基因型為：，那么理論上目標(biāo)F1植株占F1個(gè)體總數(shù)的1/4。

（3）構(gòu)建的含有Ds的基因的表達(dá)載體中，Ds基因插入到除草劑抗性基因中，轉(zhuǎn)化得到植株F0后，經(jīng)過雜交篩選得到目標(biāo)F1代植株，根據(jù)題意，同時(shí)存在Ac和Ds時(shí)，Ds才能以一定的頻率從原位點(diǎn)切離插入到任意新位點(diǎn)中，同時(shí)使功能基因得以破壞或恢復(fù)，因此目標(biāo)F1代植株自交獲得F2代，Ds未發(fā)生轉(zhuǎn)座時(shí)除草劑抗性基因不能正常表達(dá)，只有在Ds發(fā)生轉(zhuǎn)座后，除草劑抗性基因才會(huì)表達(dá)，故可在苗期噴灑除草劑篩選轉(zhuǎn)座突變體。

（4）Ac轉(zhuǎn)座子能夠合成轉(zhuǎn)座酶，但是由于缺失兩端的轉(zhuǎn)座序列而喪失轉(zhuǎn)移能力。Ds轉(zhuǎn)座子不能合成轉(zhuǎn)座酶，因此單獨(dú)存在時(shí)也不能發(fā)生轉(zhuǎn)移，在眾多轉(zhuǎn)座突變體中發(fā)現(xiàn)一矮桿突變株，讓其自交并篩選僅含有Ds而無(wú)Ac的植株，則該植株的Ds基因不能轉(zhuǎn)移，那么使矮桿突變的性狀可以穩(wěn)定遺傳。