Question

【题目】转座子是指一段可移动DNA片段，可在同一染色体的不同位点或不同染色体之间发生转移。雄性不育植株不能产生正常功能的花粉，但雌蕊发育正常。研究人员利用已知序列的Mu转座子对雄性不育玉米植株进行了系列研究。

（1）转座子插入可导致基因断裂，发生突变，利用雄性不育玉米植株Mo17和具有Mu转座子活性（有相应的转移酶，使转座子能移动）的玉米植株进行了系列杂交实验，最终获得育性恢复突变体（无转移酶，转座子不能移动），用H表示Mu插入的染色体。突变体植株通过___产生2种类型的花粉；含h染色体的花粉败育，含H染色体的花粉育性恢复。将该育性恢复突变体植株自交，子代的育性表现为：____。进一步观察发现，授粉16天后，果穗上出现了种子致死现象且比例为50%，则致死种子细胞中的染色体组成是_____

（2）提取育性恢复突变体与___的DNA进行比对，仅突变体植株含有的特异片段即为___，再将其两端的碱基序列与玉米全基因组比对，最终确定了导致雄性不育的基因rp16。

（3）进一步研究发现，rp16基因决定育性的机理如下图所示，图中①表示___，②发生的场所是___。由此可见，花粉的育性是由____控制的。据图推测Mu插入导致育性恢复的原因：__

（4）显微观察发现，正常发育的种子可清晰地观察到2-3层BETL细胞（向籽粒输送营养物质的通道），致死种子BETL细胞数量明显减少。据此推测（1）中的种子致死的原因：___

（5）将上述育性恢复突变体与另一育性恢复突变体杂交，发现无种子致死现象，说明两种突变体导致育性恢复的基因是____基因。

Answer 1

【答案】减数分裂 均可育 H/H 不育株Mo17 Mu转座子 转录 核糖体 细胞核基因和线粒体基因共同 Mu插入引起rp16基因突变，不能合成rp16蛋白，从而抑制不育蛋白的合成，使花粉的育性得以恢复 可育基因纯合导致BETL细胞层不能正常形成，从而中断营养物质向籽粒的运输，种子得不到足够的养分而死亡 非等位

【解析】

减数第一次分裂前期同源染色体联会，形成四分体；2.减数第一次分裂中期，四分体处于赤道板上；3.减数第一次分裂后期，同源染色体分离，移向两极；4.减数第一次分裂末期(也是减数第二次分裂前期)细胞一分为二；5.减数第二次分裂中期染色体排在赤道板上；6.减数第二次分裂后期染色体着丝点分离，染色体移向两极；7.减数第二次分裂末期，细胞一分为二,形成精细胞或卵细胞。

DNA在细胞核或者线粒体中转录成mRNA，带有氨基酸的tRNA在细胞质中将mRNA上的密码子翻译成肽链，肽链再经过装配成为蛋白质。

（1）花粉属于配子，故突变体植株通过减数分裂产生2种类型的花粉；含h染色体的花粉败育，含H染色体的花粉育性恢复。推测该育性恢复突变体植株基因型为Hh，由于h花粉败育，故自交子代基因型有HH和Hh两种，其均表现为可育性。进一步观察发现，授粉16天后，果穗上出现了种子致死现象且比例为50%，则致死种子细胞中的染色体组成是H/H。

（2）育性恢复突变体接受转座子Mu，Mu插入导致基因断裂，发生突变，故提取育性恢复突变体与不育株Mo17的DNA进行比对，仅突变体植株含有的特异片段即为Mu转座子，再将其两端的碱基序列与玉米全基因组比对，最终确定了导致雄性不育的基因rp16。

（3）图中①表示转录，其场所是细胞核，②表示翻译，发生的场所是核糖体。图示可知ORF蛋白的表达有两处，一是核基因的转录和翻译，而是线粒体基因的转录和翻译，故花粉的育性是由细胞核基因和线粒体基因共同控制的。据图推测Mu插入引起rp16基因突变，不能合成rp16蛋白，从而抑制不育蛋白的合成，使花粉的育性得以恢复。

（4）显微观察发现，正常发育的种子可清晰地观察到2-3层BETL细胞（向籽粒输送营养物质的通道），致死种子BETL细胞数量明显减少。据此推测（1）中的种子致死的原因：可育基因纯合导致BETL细胞层不能正常形成，从而中断营养物质向籽粒的运输，种子得不到足够的养分而死亡。

（5）育性恢复突变体与另一育性恢复突变体杂交，发现无种子致死现象，说明两种突变体导致育性恢复的基因是非等位基因。