Question

5．利用農桿菌轉化法，將抗逆基因轉入至擬南芥（2n=10）中，獲得不同株系的擬南芥．
（1）從農桿菌中獲得帶有潮霉素抗性基因（H基因）的Ti質粒，將抗逆基因插入到Ti質粒的T-DNA上，因Ti質粒上的此結構具有可轉移至受體細胞并整合到受體細胞染色體DNA上的特點．
（2）為確定不同擬南芥株系導入的基因在染色體上的相對位置，科研人員篩選并通過自交獲得轉基因成功的4個純合株系：1、2、3、4，做了如下雜交實驗．
①4個純合株系植株分別與非轉基因植株正、反交得F₁，F₁自交獲得F₂．F₂中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例為3：1，表明每個株系的H基因均位于一對同源染色體上的同一位點，但不能確定4個株系的H基因是否位于同一對同源染色體上．
②將上述4個純合株系植株間進行配組形成6個雜交組合（1×2、1×3、1×4、2×3、2×4、3×4），每個組合得F₁，F₁自交獲得F₂．
a．除2×4組合外，其它雜交組合F₂中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例均為15：1，表明1、2、3三個株系相比較，它們的H基因位于非同源染色體（同源染色體/非同源染色體）上．
b．2×4組合F₂植株全表現抗潮霉素性狀．假設株系1中H基因在染色體上的位置如圖1所示，請推測株系2中H基因的位置和株系4中H基因的兩種可能的位置（在圖2中標注，豎線代表染色體，橫線代表基因的位置）．

c．根據上述實驗推測，利用農桿菌轉化法導入到擬南芥中的基因的插入位置是隨機（隨機/固定）的．
（3）潮霉素抗性可作為轉基因植株后代具有抗逆基因的初步判斷指標．實驗中發現上述純合株系自交后代的抗逆比例未達到100%，可能的原因是抗逆基因丟失或抗逆基因未表達．

Answer 1

分析 1、基因工程技術的基本步驟：
（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成．
（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等．
（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣．將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法．
（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術．個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．
2、基因分離定律的實質：在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性；生物體在進行減數分裂形成配子時，等位基因會隨著同源染色體的分開而分離，分別進入到兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代．
3、基因自由組合定律的實質是：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或自由組合是互不干擾的；在減數分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合．

解答 解：（1）農桿菌中的Ti質粒上的T-DNA可轉移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體的DNA上．根據農桿菌的這一特點，如果將目的基因插入到Ti質粒的T-DNA上，通過農桿菌的轉化作用，就可以把目的基因整合到植物細胞中染色體的DNA上．
（2）①每個株系的H基因均位于一對同源染色體上的同一位點，則4個純合株系植株分別與非轉基因植株正、反交得到的F₁均為雜合子，F₁自交獲得F₂，根據基因分離定律，F₂中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例為3：1．
②a．除2×4組合外，其它雜交組合F₂中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例均為15：1，這是“9：3：3：1”的變式，這表明1、2、3三個株系相比較，它們的H基因位于非同源染色體上，遵循基因自由組合定律．
b．2×4組合F₂植株全表現抗潮霉素性狀．假設株系1中H基因在染色體上的位置如圖1所示，則株系2和株系4中的H基因都不在最左邊的那對同源染色體上，且株系2和株系4的H基因應該位于同一對同源染色體上，因此株系2中H基因的位置和株系4中H基因的兩種可能的位置如圖：

c．根據上述實驗推測，利用農桿菌轉化法導入到擬南芥中的基因的插入位置是隨機的．
（3）潮霉素抗性可作為轉基因植株后代具有抗逆基因的初步判斷指標．實驗中發現上述純合株系自交后代的抗逆比例未達到100%，可能的原因是抗逆基因丟失或抗逆基因未表達．
故答案為：
（1）T-DNA          可轉移至受體細胞并整合到受體細胞染色體DNA上
（2）①3：1
②a．非同源染色體
b．

c．隨機
（3）抗逆基因丟失或抗逆基因未表達（合理給分）

點評 本題結合圖解，考查基因工程及基因分離定律和基因自由組合定律，要求考生識記基因工程的原理及操作步驟；理解和掌握基因分離定律和基因自由組合定律的實質，能結合所學的知識準確答題，屬于考綱理解和應用層次的考查．