Question

【題目】蔗糖是植物光合作用中最先形成的游離糖，蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白在蔗糖的跨膜轉(zhuǎn)運等過程中起重要作用。目前，在擬南芥中已經(jīng)鑒定出9個蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因。以AtSUC3、AtSUC5 純合單突變體為親本，采用傳統(tǒng)雜交法并結(jié)合PCR技術(shù)獲得AtSUC 3和AtSUC5純合雙突體。

（1）科研人員構(gòu)建含已知序列 T-DNA 片段的_____，轉(zhuǎn)化野生型擬南芥，導(dǎo)致被插入 基因發(fā)生_____，篩選和自交得到了 2 種純合突體 AtSUC 3 和 AtSUC5。

（2）為研究 AtSUC3 和 AtSUC5 基因的傳遞規(guī)律，上述 2 種純合突變體雜交得 F1，F1 自交獲得 F2。依據(jù) AtSUC3、AtSUC5、T-DNA片段（完整的T-DNA 過大，不能完成 PCR）序列設(shè)計引物分別為 I~VII（如下圖所示）。

①PCR1 利用引物_____（填寫引物代號）可克隆 AtSUC5，標(biāo)記為A；PCR2 利用引物_____（填寫引物代號）可克隆被 T-DNA 插入的 AtSUC5，標(biāo)記為 a；PCR3 克隆 AtSUC3，標(biāo)記為B；PCR4 克隆被 T-DNA 插入的 AtSUC3，標(biāo)記為 b。

②部分F2 植株的PCR情況見下表

基因型	i	ii	iii	iv	v
PCR1	+	_	+	?	…
PCR2	+	+	-	?	…
PCR3	+	+	-	?	…
PCR4	+	_	+	?	…

“＋”有PCR 產(chǎn)物 “－”無 PCR 產(chǎn)物

表中i植株的基因型為_____（用A、a、B、b表示）。若表中 v植株為AtSUC3/AtSUC5 雙突變純合子，其對應(yīng)的 PCR1~ PCR4 結(jié)果依次為_____（用“+”或“-”表示）。若 AtSUC3/AtSUC5 雙突變純合子在 F2 所占比例為 n2（n2 遠遠小于 1/16），則親本型配子的比例為_____，說明AtSUC3 與 AtSUC5 的位置關(guān)系為_____。

（3）擬南芥的果實為角果，成熟后可自然開裂傳播種子。進一步研究發(fā)現(xiàn)，AtSUC3純合突變體的角果開裂率較野生型明顯降低，AtSUC3/AtSUC5雙突變純合子角果開裂率介于兩者之間，說明 AtSUC3、AtSUC5基因功能關(guān)系為_____（選擇填寫“協(xié)同”或“拮抗”），共同控制擬南芥種子的傳播。

Answer 1

【答案】重組DNA分子（重組質(zhì)粒、重組載體） （基因）突變 I、IV I、V AaBb －＋－＋ 1-2n 位于（一對）同源染色體上 拮抗

【解析】

PCR是一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)，利用DNA在體外95℃高溫時變性會變成單鏈，低溫（60℃左右）時引物與單鏈按堿基互補配對的原則結(jié)合，再調(diào)溫度至DNA聚合酶最適反應(yīng)溫度（72℃左右），DNA聚合酶沿著磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互補鏈。

（1）由題意可知，使用T-DNA轉(zhuǎn)基因技術(shù)中的農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，需要構(gòu)建含已知序列T-DNA的重組DNA分子（重組質(zhì)粒、重組載體）；擬南芥被插入基因會發(fā)生基因突變；

（2）①根據(jù)引物的5’與3’末端與延伸方向可知，PCR1需要利用引物Ⅰ、Ⅳ擴增AtSUC5；克隆被 T-DNA 插入的 AtSUC5，在PCR2中，T-DNA片段的引物只有Ⅴ，擴增方向為5’到3’方向向左，另一條鏈為AtSUC5的一條鏈，引物方向只能向右，只有引物I，因此被T-DNA插入的AtSUC5擴增時需使用引物I、V；

②由①可知，i個體基因型為AaBb；v植株表示為AtSUC3/AtSUC5 雙突變純合子，其基因型為aabb，對應(yīng)的PCR1~4結(jié)果依次為-+-+；若 AtSUC3/AtSUC5 雙突變純合子（即aabb）在 F2 所占比例為 n2，則可知F1的AaBb產(chǎn)生ab配子的比例為n，則AB配子的比例也為n，故產(chǎn)生aB、Ab配子的比例為1-2n，由于F1親本為AAbb和aaBB，故親本型配子的比例為1-2n；

（3）由題意可知，AtSUC3純合突變體aaBB可使角果開裂率比野生型AABB高，而雙突變純合子aabb角果裂開率介于二者之間，故可知a基因提升開裂率，b基因降低開裂率，故AtSUC3、AtSUC5基因功能為拮抗關(guān)系。