Question

15．科研人員將T-DNA片段（T-DNA的區段帶有潮霉素抗性基因）插入正常株（野生型）水稻愈傷組織單個染色體DNA中，導致被插入基因（PIN蛋白基因）發生突變，得到矮桿水稻（突變型）Q．科研人員利用矮桿突變體Q進行自交得到F₁：
（1）統計F₁代植株的株高，并剪取其葉片在含潮霉素選擇培養基進行篩選，統計實驗結果如表．

潮霉素抗性	F1植株性狀
	矮桿	正常株高
抗性	258	0
非抗性	0	85

據表分析，說明矮桿突變體性狀是顯性性狀，水稻的株高是由1對等位基因控制的，判斷依據是F1代矮桿：正常桿=3：1的分離比．
F₁矮桿植株自交得到F₂，F₂中矮桿性狀所占比例為$\frac{5}{8}$．
（2）已有研究表明PIN蛋白與生長素的極性運輸有關．研究者據此推測T-DNA片段的插入導致正常水稻（選“矮桿水稻”或“正常水稻”）PIN蛋白基因的表達量下降，從而造成生長素的極性運輸水平下降，植株中出現矮桿性狀．
（3）為驗證上述推測，研究者首先需要從水稻葉片中提取總RNA，經逆轉錄過程獲得cDNA；
再根據PIN蛋白合成基因的堿基排列順序設計引物，定量擴增PIN蛋白合成基因，得出樣品中PIN蛋白合成基因轉錄出的mRNA總量；最終比較PIN蛋白基因在正常水稻和矮桿水稻細胞內的表達量．
（4）為證明“PIN蛋白定位于植物細胞膜上”，研究者實驗設計的核心步驟及預期實驗結果是abe（填字母）．
a．PIN基因與綠色熒光蛋白基因融合與質粒構建重組DNA
b．已知細胞膜蛋白基因與紅色熒光蛋白基因融合構建重組DNA
c．用顯微鏡觀察，細胞膜上僅出現紅色熒光
d．用顯微鏡觀察，細胞膜上僅出現綠色熒光
e．用顯微鏡觀察，細胞膜上出現紅色和綠色熒光．

Answer 1

分析 根據題干信息“將T-DNA片段（T-DNA的區段帶有潮霉素抗性基因）插入正常株（野生型）水稻愈傷組織單個染色體DNA中，導致被插入基因（PIN蛋白基因）發生突變，得到矮桿水稻（突變型）Q”，說明T-DNA片段使得PIN蛋白基因突變，正常水稻變成矮桿水稻，性狀顯現，屬于顯性性狀．

解答 解：（1）根據題干信息“T-DNA的區段帶有潮霉素抗性基因”，說明統計F₁代植株的株高，可剪取其葉片在含潮霉素選擇培養基進行篩選，統計實驗結果如表．
根據題干信息“利用矮桿突變體Q進行自交得到F₁”，而F₁植株性狀矮桿：正常桿=3：1的分離比，說明矮桿突變體性狀是顯性性狀，水稻的株高是由1對等位基因控制的；假如用A和a一對等位基因控制，則F1得基因型和比例為AA：Aa：aa=1：2：1，則自交F₂中矮桿性狀所占比例為$\frac{1}{4}$+$\frac{1}{2}$×$\frac{3}{4}$=$\frac{5}{8}$．
（2）已有研究表明PIN蛋白與生長素的極性運輸有關，據此推測T-DNA片段的插入導致正常水稻PIN蛋白基因的表達量下降，從而造成生長素的極性運輸水平下降，植株中出現矮桿性狀．
（3）為驗證上述推測，研究者首先需要從水稻葉片中提取總RNA，經逆轉錄過程獲得cDNA；再根據PIN蛋白合成基因的堿基排列順序設計引物，定量擴增PIN蛋白合成基因，得出樣品中PIN蛋白合成基因轉錄出的mRNA總量；最終比較PIN蛋白基因在正常水稻和矮桿水稻細胞內的表達量．
（4）為證明“PIN蛋白定位于植物細胞膜上”，研究者實驗設計的核心步驟及預期實驗結果：
a．PIN基因與綠色熒光蛋白基因融合與質粒構建重組DNA
b．已知細胞膜蛋白基因與紅色熒光蛋白基因融合構建重組DNA
e．用顯微鏡觀察，細胞膜上出現紅色和綠色熒光．
故選：abe．
故答案為：
（1）潮霉素     顯  1  F1代矮桿：正常桿=3：1的分離比     $\frac{5}{8}$
（2）正常水稻     下降
（3）逆轉錄     堿基排列順序
（4）abe

點評 本題考查基因工程、基因分離定律、中心法則、動物細胞融合等知識，意在考查學生分析問題和解決問題的能力，難度不大．