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为研究水稻D基因的功能,研究者将T-DNA插入到D基因中,致使该基因失活,失活后的基因记为d.现以野生植株和突变植株作为亲本进行杂交实验,统计母本植株的结实率,结果如下表所示.
题目详情
为研究水稻D基因的功能,研究者将T-DNA插入到D基因中,致使该基因失活,失活后的基因记为d.现以野生植株和突变植株作为亲本进行杂交实验,统计母本植株的结实率,结果如下表所示.
(1)表中数据表明,D基因失活使___配子育性降低.为确定配子育性降低是由于D基因失活造成的,可将___作为目的基因,与载体连接后,导入到___(填“野生”或“突变”)植株的幼芽经过___形成的愈伤组织中,最后观察转基因水稻配子育性是否得到恢复.
(2)用___观察并比较野生植株和突变植株的配子形成,发现D基因失活不影响二者的___分裂.
(3)进一步研究表明,配子育性降低是因为D基因失活直接导致配子本身受精能力下降.若让杂交①的F1给杂交②的F1授粉,预期结实率为___,所获得的F2植株的基因型及比例为___.
(4)为验证F2植株基因型及比例,研究者根据D基因、T-DNA的序列,设计了3种引物,如图所示:
随机选取F2植株若干,提取各植株的总DNA,分别用引物“Ⅰ+Ⅲ”组合及“Ⅱ+Ⅲ”组合进行PCR,检测是否扩增(完整的T-DNA过大,不能完成PCR).若___,则相应植株的基因型为Dd;同理可判断其他基因型,进而统计各基因型比例.
(5)研究表明D基因表达产物(D蛋白)含有WD40(氨基酸序列),而通常含有WD40的蛋白都定位在细胞核内.为探究D蛋白是否为核蛋白,研究者将D基因与黄色荧光蛋白基因融合;同时将已知的核蛋白基因与蓝色荧光蛋白基因融合.再将两种融合基因导入植物原生质体表达系统,如果___,则表明D蛋白是核蛋白.
杂交编号 | 亲本组合 | 结实数/授粉的小花数 | 结实率 |
① | ♀DD×♂dd | 16/158 | 10% |
② | ♀dd×♂DD | 77/154 | 50% |
③ | ♀DD×♂DD | 71/141 | 50% |
(2)用___观察并比较野生植株和突变植株的配子形成,发现D基因失活不影响二者的___分裂.
(3)进一步研究表明,配子育性降低是因为D基因失活直接导致配子本身受精能力下降.若让杂交①的F1给杂交②的F1授粉,预期结实率为___,所获得的F2植株的基因型及比例为___.
(4)为验证F2植株基因型及比例,研究者根据D基因、T-DNA的序列,设计了3种引物,如图所示:
随机选取F2植株若干,提取各植株的总DNA,分别用引物“Ⅰ+Ⅲ”组合及“Ⅱ+Ⅲ”组合进行PCR,检测是否扩增(完整的T-DNA过大,不能完成PCR).若___,则相应植株的基因型为Dd;同理可判断其他基因型,进而统计各基因型比例.
(5)研究表明D基因表达产物(D蛋白)含有WD40(氨基酸序列),而通常含有WD40的蛋白都定位在细胞核内.为探究D蛋白是否为核蛋白,研究者将D基因与黄色荧光蛋白基因融合;同时将已知的核蛋白基因与蓝色荧光蛋白基因融合.再将两种融合基因导入植物原生质体表达系统,如果___,则表明D蛋白是核蛋白.
▼优质解答
答案和解析
(1)②③两组中雄性个体的基因型均为DD,不论雌性个体的基因型是什么,后代结实率均为50%,说明D基因失活与雌配子的育性无关;又已知①中雄性个体的基因型为dd(D基因失活),后代结实率只有10%,说明D基因失活使雄配子育性降低.愈伤组织是外植体脱分化形成的.为确定配子育性降低是由于D基因失活造成的,可将D基因作为目的基因,与载体连接后,导入到突变植株的愈伤组织中,最后观察转基因水稻配子育性是否得到恢复.
(2)配子是减数分裂形成的,而减数分裂过程可用显微镜进行观察.
(3)在第(1)小问中:DD做父本,结实率都为50%,可以得出D的雄配子中可育的占
;dd做父本,结实率为10%,可以得出d的雄配子中可育的占
.若让杂交①的F1(Dd)给杂交②的F1(Dd)授粉,则结实率为(10%+50%)÷2=30%.若让杂交①的F1(Dd)给杂交②的F1(Dd)授粉,两者基因型都为Dd,产生的配子都为D:d=1:1.但是雄配子的可育性D是d的5倍,所以可育的雄配子D:d=5:1,可育的雌配子D:d=1:1.那么就会有如下的杂交结果:
(4)
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ引物的结合位点如上图所示,根据题中信息“完整的T-DNA过大,不能完成PCR”,且d基因的产生是T-DNA插入了D基因内部,所以如果以D基因为模板,Ⅱ、Ⅲ引物组合可以扩增出一种片段,以突变后的D基因(d基因)为模板,Ⅰ、Ⅲ引物组合可以扩增出另外一种片段.如果某植株的基因型是Dd,则从其体内提取出来的作为扩增的模板就有两种,两种引物组合都能够进行扩增.
(5)从题中信息可以看到有一个对照实验:对照组:已知的核蛋白基因+蓝色荧光蛋白基因→植物原生质体表达系统;实验组:D蛋白基因+黄色荧光蛋白基因→植物原生质体表达系统.所以,如果两种颜色的荧光都出现在细胞核内,就表明D蛋白是核蛋白.
故答案为:
(1)雄 D基因 突变 脱分化(或“去分化”)
(2)显微镜 减数
(3)30% DD:Dd:dd=5:6:1
(4)两种引物组合均可完成扩增
(5)两种荧光的定位(模式)相同(或“两种荧光同时出现在细胞核中”)
(2)配子是减数分裂形成的,而减数分裂过程可用显微镜进行观察.
(3)在第(1)小问中:DD做父本,结实率都为50%,可以得出D的雄配子中可育的占
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(4)
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ引物的结合位点如上图所示,根据题中信息“完整的T-DNA过大,不能完成PCR”,且d基因的产生是T-DNA插入了D基因内部,所以如果以D基因为模板,Ⅱ、Ⅲ引物组合可以扩增出一种片段,以突变后的D基因(d基因)为模板,Ⅰ、Ⅲ引物组合可以扩增出另外一种片段.如果某植株的基因型是Dd,则从其体内提取出来的作为扩增的模板就有两种,两种引物组合都能够进行扩增.
(5)从题中信息可以看到有一个对照实验:对照组:已知的核蛋白基因+蓝色荧光蛋白基因→植物原生质体表达系统;实验组:D蛋白基因+黄色荧光蛋白基因→植物原生质体表达系统.所以,如果两种颜色的荧光都出现在细胞核内,就表明D蛋白是核蛋白.
故答案为:
(1)雄 D基因 突变 脱分化(或“去分化”)
(2)显微镜 减数
(3)30% DD:Dd:dd=5:6:1
(4)两种引物组合均可完成扩增
(5)两种荧光的定位(模式)相同(或“两种荧光同时出现在细胞核中”)
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