Question

20．玉米自交系（遗传稳定的育种材料）B具有高产、抗病等优良性状，但难以直接培育成转基因植株，为使其获得抗除草剂性状，需依次进行步骤 I、II试验．
Ⅰ．获得抗除草剂转基因玉米自交系A，技术路线如图．

（1）为防止酶切产物自身环化，构建表达载体需用2种限制酶，选择的原则是A（单选）．
①Ti质粒内，每种限制酶只有一个切割位点
②G基因编码蛋白质的序列中，每种限制酶只有一个切割位点
③酶切后，G基因形成的两个黏性末端序列不相同
④酶切后，Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同
A．①③B．①④C．②③D．②④
（2）如表是4种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果．据表可知，细胞脱分化时使用的激素是2，4-D，自交系乙的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体．

激素 结果 自交系	2，4-D（2.0mg/L）	6-BA（0.5mg/L）	IBA（2.0mg/L）
	愈伤组织形成率（%）	芽的分化率（%）	根的诱导率（%）
甲	99	13	90
乙	85	80	87
丙	88	83	12
丁	16	85	83

（3）农杆菌转化愈伤组织时，T-DNA携带插入其内的片段转移到受体细胞．筛选转化的愈伤组织，需使用含除草剂的选择培养基．
（4）转化过程中，愈伤组织表面常残留农杆菌，导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长．含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达，其产物能催化无色物质K呈现蓝色．用K分别处理以下愈伤组织，出现蓝色的是BD（多选）．
A．无农杆菌附着的未转化愈伤组织
B．无农杆菌附着的转化愈伤组织
C．农杆菌附着的未转化愈伤组织
D．农杆菌附着的转化愈伤组织
（5）组织培养获得的转基因植株（核DNA中仅插入一个G基因）进行自交，在子代含G基因的植株中，纯合子占$\frac{1}{3}$．继续筛选，最终选育出抗除草剂纯合自交系A．
II．通过回交使自交系B获得抗除草剂性状
（6）抗除草剂自交系A（GG）与自交系B杂交产生F₁，然后进行多轮回交（如图）．自交系B作为亲本多次回交的目的是使后代积累越来越多自交系B的遗传物质/优良性状．

（7）假设子代生活力一致，请计算上图育种过程F₁、H₁、H₂、H₃各代中含G基因植株的比例，并在图1中画出对应的折线图．若回交后每代不进行鉴定筛选，直接回交，请在图2中画出相应的折线图．


（8）如表是鉴定含G基因植株的4种方法．请预测同一后代群体中，4种方法检出的含G基因植株的比例，从小到大依次是X₄，X₃，X₂，X₁．

方法	检测对象	检测目标	检出的含G基因植株的比例
PCR扩增	基因组DNA	G基因	x1
分子杂交	总mRNA	G基因转录产物	x2
抗原-抗体杂交	总蛋白质	G基因编码的蛋白质	x3
喷洒除草剂	幼苗	抗除草剂幼苗	x4

对H_n继续筛选，最终选育出高产、抗病、抗除草剂等优良性状的玉米自交系．

Answer 1

分析 1、构建基因表达载体时需要同一种限制酶切割目的基因和运载体，用DNA连接酶链接．为防止酶切产物自身环化，切割目的基因两端常用两种酶分别切割．
2、据表中信息可知：细胞脱分化时使用的激素是2，4-D．比较甲乙丙丁4中自交体系，发现自交系乙芽的分化率、根的诱导率都较高，因此自交系乙的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体．
3、转化愈伤组织有含有内含子的报告基因，可产生该基因表达产物，能催化无色物质K呈现蓝色，即K处理该愈伤组织能呈现蓝色．
4、转基因植株（核DNA中仅插入一个G基因）的基因型为G-，进行自交，子代的基因型及比例为$\frac{1}{4}$GG、$\frac{2}{4}G$-、$\frac{1}{4}$--，其中含G基因的植株为GG、G-．
5、目的基因的检测和表达：
（1）首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术．
（2）其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交．
（3）最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗体进行抗原-抗体杂交．

解答 解：（1）如果用一种限制酶来切割目的基因两端和质粒时，目的基因两端会出现相同的末端．这样在构建基因表达载体时，会出现3种情况：目的基因-目的基因、目的基因-运载体、运载体-运载体，这样会出现自身环化现象，因此为防止酶切产物自身环化，构建表达载体需用2种限制酶．故选：A．
（2）高度分化的植物细胞脱分化可产生愈伤组织，据表中信息可知：细胞脱分化时使用的激素是2，4-D．比较甲乙丙丁4种自交体系，发现自交系乙芽的分化率、根的诱导率都较高，因此自交系乙的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体．
（3）实验最终想使玉米自交系（遗传稳定的育种材料）B为获得抗除草剂性状，可以使用含除草剂的选择培养基，筛选转化的愈伤组织，如果能存活，说明获取具有抗除草剂的性状的愈伤组织．
（4）A、未转化愈伤组织没有含有内含子的报告基因，因此不能产生能催化无色物质K呈现蓝色的物质，A错误；
B、转化愈伤组织有含有内含子的报告基因，可产生该基因表达产物，能催化无色物质K呈现蓝色，即K处理该愈伤组织能呈现蓝色，B正确；
C、农杆菌附着的未转化愈伤组织能在选择性培养基上正常生长，但不含有含有内含子的报告基因，因此不能产生能催化无色物质K呈现蓝色的物质，C错误；
D、农杆菌附着的转化愈伤组织能在选择性培养基上正常生长，并含有含有内含子的报告基因，能产生能催化无色物质K呈现蓝色的物质，故K处理该愈伤组织能呈现蓝色，D正确．
故选：BD．
（5）转基因植株（核DNA中仅插入一个G基因）的基因型为G-，进行自交，子代的基因型及比例为$\frac{1}{4}$GG、$\frac{2}{4}G$-、$\frac{1}{4}$--，其中含G基因的植株（$\frac{1}{4}$GG、$\frac{2}{4}G$-）中，纯合子占$\frac{1}{1+2}=\frac{1}{3}$．
（6）根据图示可知，自交系B作为亲本多次回交的目的是使后代积累越来越多自交系B的遗传物质/优良性状．
（7）抗除草剂自交系A（GG）与自交系B（G^-G^-）杂交产生F₁（GG^-），F₁（GG^-）回交，即与B（G^-G^-）杂交，后代为GG^-和G^-G^-，比例为1：1．
①若回交后每代进行鉴定筛选，则H₁‘为GG^-．因此育种过程F₁、H₁、H₂、H₃各代中含G基因植株的比例分1、$\frac{1}{2}$、$\frac{1}{2}$、$\frac{1}{2}$、之后一直是$\frac{1}{2}$．
②若回交后每代不进行鉴定筛选，直接回交，即GG^-和G^-G^-都与B（G^-G^-）杂交，则后代中含G基因植株的比例为$\frac{1}{4}$．因此育种过程F₁、H₁、H₂、H₃各代中含G基因植株的比例$\frac{1}{2}$、$\frac{1}{4}$、$\frac{1}{8}$…$\frac{1}{{2}^{n}}$．
用图显示如下：

（8）根据表格中信息可知：PCR扩增技术可以在体外大量增殖目的基因，故x₁含量最多；但已导入到受体细胞中的目的基因不一定完成转录，因此x₂＜x₁；已导入到受体细胞中目的基因虽然完成转录，但不一定能完成翻译产生相应的蛋白质，故x₃＜x₂；构建基因表达载体和将目的基因导入受体细胞的概率较小，故x₄＜x₃．
故答案为：
（1）A
（2）2，4-D   乙
（3）除草剂
（4）BD
（5）$\frac{1}{3}$
（6）积累越来越多自交系B的遗传物质/优良性状
（7）

（8）X₄，X₃，X₂，X₁

点评 本题结合图表，考查基因工程、遗传定律的应用的相关知识，要求考生识记基因工程的操作工具、操作步骤及相关细节；要求考生掌握基因分离定律的实质，能熟练解题，属于考纲理解和应用层次的考查．本题同时考查了考生正确分析题图的能力，再结合所学的知识准确答题．