题目内容
【题目】突变体是研究功能基因组的前提，转座子是基因组中可以移动的DNA序列。科研人员将玉米转座子进行改造，改造后的Ac转座子能够合成转座酶，但是由于缺失两端的转座序列而丧失转移能力。Ds转座子不能合成转座酶，因此单独存在时也不能发生转移，只有同时存在Ac和Ds时，Ds才能以一定的频率从原位点切离插入到任意新位点中，同时使功能基因得以破坏或恢复。现将玉米转座子引入到水稻的DNA中，构建水稻突变体库，并从中筛选到稳定遗传的矮杆突变株，实验流程如下图。
请回答下列问题：
（1）科研人员将Ac和Ds分别导入水稻细胞，获得Ac和Ds的转化植株。
①首先将构建的Ac转座载体和Ds转座载体分别与____________混合培养。
②取水稻未成熟种子，消毒后接种于含有植物激素和_______________的培养基上，诱导产生愈伤组织。因愈伤组织具有________________特点，常作为基因工程的理想受体材料。
③将完成转化的愈伤组织接种于含有_________的培养基进行筛选，培养后获得抗性植株，即F0代。
（2）为了便于对转座突变体的功能基因进行研究和定位，筛选T-DNA单拷贝插入，但没有表型突变的Ac和Ds转基因植株F0，杂交获得F1代。通过PCR技术从中筛选出目标F1植株（转座子插入法构建的突变体库中的植株），理论上目标F1植株占F1个体总数的__________。请从下图中任选一种目标F1 ________（填A或B），画出其相应亲本F0植株的基因组成及在染色体的位置。
（3）目标F1代植株自交获得F2代，可在苗期喷洒除草剂筛选转座突变体，理由是___________。研究发现有些发生转座的植株并没有表型的变化，请分析原因________________________。
（4）科研人员在众多转座突变体中发现一矮杆突变株，让其自交并筛选仅含有Ds而无Ac的植株，目的是______________，并用Ds做标签在基因组中定位且分离出矮杆基因。
【答案】农杆菌 蔗糖、大量元素、微量元素、维生素类、琼脂、水 分化程度低，分裂旺盛 潮霉素 1/4 
第一空：Ds未发生转座时除草剂抗性基因不能正常表达，只有在Ds发生转座后，除草剂抗性基因才会表达。 ①Ds插入基因之间的序列，不影响基因的表达；
②Ds插入基因的内含子区域，无突变表型的出现；
③某些基因需要外界环境的刺激，才能产生应答表型；
④Ds插入基因的编码序列中，但没有发生移码突变或没有改变编码功能蛋白质的核心氨基酸序列；
⑤插入Ds的基因，其功能可通过基因网络的其他路径得以实现； 使矮杆突变的性状可以稳定遗传
【解析】
1、基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
2、基因突变与生物性状的关系：
（1）如果基因突变发生在基因的内含子上，在成熟mRNA中根本就没有这段序列的话，则很有可能不会改变性状；
（2）由于密码子的简并性（几个密码子都可以编码一个氨基酸的现象），一个碱基突变后，可能其氨基酸还是不变的，这样性状也不会改变；
（3）能合成蛋白的氨基酸可以分成几大类，其中有些氨基酸的性质是很相似的，这些氨基酸互换后对整个蛋白的性质影响不大，或没有影响；
（4）即使突变后的基因产物（蛋白质）的性质发生了改变，还有可能出现一个情况，就是此基因在生物体内有多个拷贝，这样一个基因出现了问题，其他基因补充其不足，还是可以维持相关功能；
（5）性状除了受到基因的控制外还与环境因素有关。
（1）①识图分析可知，图中构建的基因表达载体用到了Ti质粒，据此推测导入受体细胞选择的是农杆菌转化法，因此首先将构建的Ac转座载体和Ds转座载体分别与农杆菌混合培养。
②植物组织培养需要的条件，培养基中除了含有植物激素外，还需要一定的营养物质，包括：蔗糖、大量元素、微量元素、维生素类、琼脂、水，诱导产生愈伤组织。愈伤组织是高度液泡化、无定型状态的薄壁细胞，因此其具有分化程度低、分裂能力强的特点，常作为基因工程的理想受体材料。
③识图分析可知，构建的基因表达载体中都含有潮霉素抗性基因作为标记基因，因此完成转化的愈伤组织细胞具有潮霉素抗性，可以将其接种于含有潮霉素的培养基进行筛选，培养后获得抗性植株，即F0代。
（2）根据题意可知，为了便于对转座突变体的功能基因进行研究和定位，筛选T-DNA单拷贝插入，但没有表型突变的Ac和Ds转基因植株F0，即只有Ac插入到一条染色体上的植株F0和只有Ds插入到另外一条染色体（与Ac插入染色体为同源染色体或者非同源染色体上）上的植株F0，则植株F0的基因型如图：
（分别插入到不同植株的非同源染色体上）或
（分别插入到不同植株的同源染色体上），二者杂交获得F1代，通过PCR技术从中筛选出目标F1植株（转座子插入法构建的突变体库中的植株），则F1植株的基因型为：
，那么理论上目标F1植株占F1个体总数的1/4。
（3）识图分析可知，构建的含有Ds的基因的表达载体中，Ds基因插入到除草剂抗性基因中，转化得到植株F0后，经过杂交筛选得到目标F1代植株，根据题意，同时存在Ac和Ds时，Ds才能以一定的频率从原位点切离插入到任意新位点中，同时使功能基因得以破坏或恢复，因此目标F1代植株自交获得F2代，Ds未发生转座时除草剂抗性基因不能正常表达，只有在Ds发生转座后，除草剂抗性基因才会表达，故可在苗期喷洒除草剂筛选转座突变体。根据以上分析的关于基因突变与性状的关系可知，发生转座的植株的表型可以没有发生变化，其原因有：①Ds插入基因之间的序列，不影响基因的表达；②Ds插入基因的内含子区域，无突变表型的出现；③某些基因需要外界环境的刺激，才能产生应答表型；
④Ds插入基因的编码序列中，但没有发生移码突变或没有改变编码功能蛋白质的核心氨基酸序列；⑤插入Ds的基因，其功能可通过基因网络的其他路径得以实现。
（4）根据题意，Ac转座子能够合成转座酶，但是由于缺失两端的转座序列而丧失转移能力。Ds转座子不能合成转座酶，因此单独存在时也不能发生转移，在众多转座突变体中发现一矮杆突变株，让其自交并筛选仅含有Ds而无Ac的植株，则该植株的Ds基因不能转移，那么使矮杆突变的性状可以稳定遗传。
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