Question

【題目】擬南芥為十字花科、自花授粉的植物，由于其具有基因組小、繁殖快等特點，成為遺傳學研究的首選材料。研究者發(fā)現(xiàn)在野生型擬南芥中出現(xiàn)一株花期明顯提前的植株并命名為“早花”，為研究其早花性狀，研究者做了以下實驗。

（1）為判斷該“早花”是否發(fā)生了可遺傳變異，最簡便的驗證方法是________，若后代中出現(xiàn)早花性狀，可判斷早花性狀屬于可遺傳變異 。研究者將該“早花”與野生型的雜交子代表現(xiàn)型統(tǒng)計如下表所示，該“早花”為_____性狀。

（2）來自突變體庫中的一個隱性突變體A3（aa）表現(xiàn)型與此“早花”極為相似（該“早花”突變基因用B/b表示）。

①已知A3的突變基因a位于2號染色體上（如圖1所示），該“早花”基因B/b在染色體上的定位有幾種情況？請試著在圖2中標注出基因A/a和B/b的可能位置關(guān)系。______

② 為判斷基因A/a與基因B/b的位置關(guān)系，研究者用A3與該“早花”雜交，子一代表現(xiàn)型均為____________ ，則 A3的突變基因a與該“早花”的突變基因互為等位基因，由此推測該“早花”性狀由基因A突變所致。

③ 為驗證上述推測是否正確，研究者將A基因與質(zhì)粒經(jīng)__________________酶處理構(gòu)建基因表達載體分別轉(zhuǎn)入到A3和該“早花”突變體中，轉(zhuǎn)基因株系均__________________，說明b基因由基因A突變所致，使植株出現(xiàn)早花性狀。

（3）為探究早花性狀產(chǎn)生的分子機制，研究者分別提取A3、該“早花”和野生型的mRNA，經(jīng)過______形成cDNA，利用_____技術(shù)在體外特異性擴增A基因，對擴增結(jié)果進行電泳。結(jié)果如下圖所示，推測“早花”性狀產(chǎn)生的原因是___________________。

注：圖中ACTIN基因在活細胞中均表達且表達量相近。

（4）綜合上述實驗結(jié)果，分析推測基因A的功能為________________________。

Answer 1

【答案】 該“早花”植株自交 隱性 早花性狀 限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶 恢復(fù)為野生型性狀 逆轉(zhuǎn)錄酶 PCR 該“早花”突變體中A基因突變成a，無法轉(zhuǎn)錄出正常mRNA進而無法表達出正常蛋白質(zhì)，從而出現(xiàn)早花性狀 抑制提前開花

【解析】【試題分析】

本題以擬南芥“早花”性狀為載體，考查性狀顯隱性的判斷、基因位置的判斷及檢測方法。需要考生能從題干和題圖中獲取有效信息，并結(jié)合題意梳理所學知識點，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，對各小題進行分析作答。

（1）由于擬南芥為自花授粉的植物，所以為判斷該“早花”是否發(fā)生了可遺傳變異，最簡便的驗證方法是讓該“早花”植株自交，若后代中出現(xiàn)早花性狀，可判斷早花性狀屬于可遺傳變異；將該“早花”與野生型的雜交，F(xiàn)1均表現(xiàn)為野生型，且正反交結(jié)果相同，由此可推知野生型為顯性性狀，該“早花”為隱性性狀。

（2）①由于隱性突變體A3（aa）表現(xiàn)型與此“早花”極為相似（該“早花”突變基因用B/b表示），所以可推知基因A/a和B/b的位置關(guān)系可能有3種情況：一種是基因A/a和B/b互為等位基因，即兩對等位基因位于一對同源染色體的相同位置上；一種是基因A/a和B/b屬于同源染色體上的非等位基因，即基因A/a和B/b位于一對同源染色體的不同位置上，A3的基因組成為aaBB，早花的基因組成為AAbb；還有一種情況是基因A/a和B/b屬于非同源染色體上的非等位基因，即基因A/a和B/b分別位于兩對對同源染色體上，A3的基因組成為aaBB，早花的基因組成為AAbb。具體圖解詳見答案。

② 本題可用逆推法。若A3的突變基因a與該“早花”的突變基因互為等位基因，即該“早花”性狀由基因A突變所致（可用基因a1表示），則用A3（aa）與該“早花”（a1a1）雜交，子一代的基因型均為aa1，表現(xiàn)型均為早花性狀。

③ 構(gòu)建基因表達載體時需要用到限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶處理；若b基因由基因A突變所致，使植株出現(xiàn)早花性狀，則將A基因通過基因工程分別轉(zhuǎn)入到A3和該“早花”突變體中，轉(zhuǎn)基因株系均可恢復(fù)為野生型性狀。

（3）cDNA可由mRNA經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄酶的催化形成；可利用PCR技術(shù)在體外特異性擴增A基因；根據(jù)電泳結(jié)果可知，A3與該“早花”細胞中所含基因相關(guān)，野生型為雜合子，所以可推測“早花”性狀產(chǎn)生的原因是該“早花”突變體中A基因突變成a，無法轉(zhuǎn)錄出正常mRNA進而無法表達出正常蛋白質(zhì)，從而出現(xiàn)早花性狀。

（4）由基因A突變而成的a基因使擬南芥出現(xiàn)早花性狀，所以可推測基因A的功能為抑制提前開花。