题目内容
【题目】植物对病原微生物的防御反应包含多种物质介导的多条途径,其中水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）可以诱导植物合成防御素等物质，引发防御反应。
（1）科研人员选用野生型和E3基因功能缺失突变体拟南芥，分别用一定浓度的SA、JA溶液处理，然后从各组植株中提取_________，反转录形成cDNA，再运用______技术扩增，进而检测防御素合成关键基因PDF的转录水平，结果见图1。
野生型的实验结果可说明，SA和JA对PDF基因转录的作用存在______关系。比较两组实验结果可知SA和JA的作用与E3有关。科研人员构建含有E3基因的Ti质粒，利用___________法将其导入E3功能缺失突变体拟南芥，重复上述处理后进行测定。若实验结果为__________________，则支持上述结论。
（2）PDF基因转录过程需要ORA蛋白激活。科研人员依据以下原理研究了E3蛋白与ORA蛋白之间的关系。原理如下：在酵母菌细胞中，可以利用基因工程表达出两种融合蛋白（BD—待测蛋白X、AD—待测蛋白Y）。如图2a，若两种待测蛋白可以相互作用，则AD蛋白和BD蛋白就能充分接近形成复合物，并启动组氨酸合成基因的转录；否则组氨酸合成基因不能转录（如图2b）。
由此，科研人员构建两种重组载体（见下表），将它们导入不能合成亮氨酸、色氨酸和组氨酸的缺陷型酵母菌中。
重组载体包含的部分基因 | |
载体1 | AD蛋白基因 E3蛋白基因 亮氨酸合成基因 |
载体2 | ① 基因 ② 基因 色氨酸合成基因 |
上表中的相应基因分别为①____________；②____________。将转基因酵母菌接种到不含亮氨酸、色氨酸和___________的固体培养基上进行培养，观察到____________，说明E3蛋白可以与ORA蛋白相互作用。
（3）科研人员进一步研究SA在调控PDF基因转录过程中与E3和ORA的关系，结果如图3、图4所示。
分析图3可知， SA可以促进ORA基因转录，且该过程与E3无关。判断依据：与对照组相比，SA处理后的野生型和突变体中的ORA基因转录量______________。研究还发现，SA可以使E3蛋白增多。结合（2）结论和图3、图4，推测SA调节ORA蛋白量的机制是_____________，进而调控PDF基因的转录过程。
【答案】RNA PCR 拮抗 农杆菌转化 PDF基因转录量相对值与野生型组相似 BD蛋白 ORA蛋白 组氨酸 酵母菌菌落 增加且增加的量没有显著差异 SA使E3蛋白增多，E3蛋白与ORA蛋白相互作用使其降解
【解析】
水杨酸和茉莉酸是植物体内重要的信息分子，在植物防御病原菌入侵过程中扮演着重要的角色。本题以此为背景考查考生的从题干获取有效信息的能力、分析图表的能力、以及利用所学知识综合分析试题的能力。
（1）要反转录形成cDNA，需要从各组植株中提取mRNA,要扩增DNA，应运用PCR技术。
分析野生型的实验结果，用一定浓度的SA溶液处理后，PDF基因转录量相对值较小，而用一定浓度JA溶液处理后，PDF基因转录量相对值较大，因此SA和JA对PDF基因转录的作用存在拮抗关系。农杆菌的Ti质粒的T-DNA可以转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上，随其同步复制，因此科研人员可构建含有E3基因的Ti质粒，利用农杆菌转化法将其导入E3功能缺失突变体拟南芥，重复上述处理后进行测定。若支持上述结论，实验结果应为PDF基因转录量相对值与野生型组相似。
（2）分析图2a和图2b，又因为PDF基因转录过程需要ORA蛋白激活，因此载体2中相应基因为①BD蛋白基因和②ORA蛋白基因，载体1中含亮氨酸合成基因，载体2中含色氨酸合成基因，图2a所示：若两种待测蛋白可以相互作用，则AD蛋白和BD蛋白就能充分接近形成复合物，并启动组氨酸合成基因的转录，所以将转基因酵母菌接种到不含亮氨酸、色氨酸和组氨酸的固体培养基上进行培养，若观察到酵母菌菌落，则说明E3蛋白可以与ORA蛋白相互作用。
（3）分析图3可知，SA处理后的野生型和突变体中的ORA基因转录量增加，但增加的量没有显著差异，可推知SA可以促进ORA基因转录且该过程与E3无关。研究还发现，SA可以使E3蛋白增多。结合（2）结论和图3、图4（野生型用SA处理后，E3蛋白应增多，ORA蛋白相对量减少，而E3功能缺失突变体则ORA蛋白相对量增加），可以推测SA调节ORA蛋白量的机制是SA使E3蛋白增多，E3蛋白与ORA蛋白相互作用使其降解，进而调控PDF基因的转录过程。
