Question

8．科研人员获得了两种单基因被“敲除”的拟南芥突变体--C₂和C₅，与野生型比较，根毛长度或主根长度发生了变化，如图所示．
（I）科研人员通过农杆菌转化法将T-DNA上插入了青霉索抗性基因的Ti质粒转入拟南芥细胞中，经筛选获得C₂和C₅突变体．从功能上来说，筛选转基因拟南芥时所使用的含有青霉素的培养基属于选择培养基．
（2）据图可知，C₂的表现型是根毛明显变短、主根略变短，推测C₂的基因被“敲除”后，很可能影响了细胞的伸长生长．
（3）将C₂和C₅突变体杂交，F₁全部表现为野生型，说明这两种突变均为隐性突变．让F₁植株随机授粉，将所得的种子播种在含有青霉索的培养基中，发现有l%的种子不能完成萌发，推测这两对基因位于一对同源染色体上．预测双突变体植株的表现型为根毛长度与C₂无明显差异，主根长度比C₅段，双突变体植株在F₂中所占比例为$\frac{1}{99}$．
（4）研究发现，C₅植株根部的分生细胞在有丝分裂时缺乏一种周期性出现和消失的酶，这种酶与纤维素的合成有关．请解释C₅植株出现突变性状的原因基因被“敲除”后，其根部的分生细胞在有丝分裂过程中不能表达出相应的酶，影响细胞板（或细胞壁）的形成，抑制细胞分裂，从而使主根变短．

Answer 1

分析 分析图解：与对照组相比，C₂的根毛明显变短、主根略变短，C₅的根毛长度无明显差异，主根长度明显变短．

解答 解：（1）基因工程中，一般采用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞中，即通过农杆菌转化法将T-DNA上插入了青霉索抗性基因的Ti质粒转入拟南芥细胞中，经筛选获得C₂和C₅突变体．根据题意可知，筛选获得的C₂和C₅突变体中含有青霉素抗性基因，因此从功能上来说，筛选转基因拟南芥时所使用的含有青霉素的培养基属于选择培养基．
（2）据图可知，C₂的表现型是根毛明显变短、主根略变短，推测C₂的基因被“敲除”后，很可能影响了细胞的伸长生长，而导致根毛变短．
（3）将C₂和C₅突变体杂交，F₁全部表现为野生型，说明野生型为显性性状，两种突变均为隐性突变．根据显隐性关系，C₂和C₅突变体的基因型可以分别表示为aaBB、AAbb，F₁植株的基因型可以表示为AaBb．让F₁植株随机授粉，将所得的种子播种在含有青霉索的培养基中，发现有l%的种子不能完成萌发，不能萌发的种子的基因型应该为AABB，即不含有青霉素抗性基因，由此可见，这两对基因的遗传不遵循基因的自由组合定律，则这两对基因位于一对同源染色体上．双突变体植株（aabb）的根毛长度与C₂无明显差异，主根长度比C₅短；由于两对基因连锁，并且AABB占$\frac{1}{100}$，则同时会产生$\frac{1}{100}$的aabb（双突变体），由于在含有青霉索的培养基中AABB的种子不能萌发，因此双突变体植株在F₂中所占比例为$\frac{1}{99}$．
（4）细胞壁的主要成分为纤维素，则该酶与细胞壁的形成有关，C₅植株根部的分生细胞在有丝分裂时缺乏一种周期性出现和消失的酶，这肯能是基因被“敲除”后，其根部的分生细胞在有丝分裂过程中不能表达出相应的酶，影响细胞板（或细胞壁）的形成，抑制细胞分裂，从而使主根变短．
故答案为：
（1）农杆菌转化     选择
（2）根毛明显变短、主根略变短     伸长
（3）隐性    位于一对同源染色体上     根毛长度与C₂无明显差异，主根长度比C₅段       $\frac{1}{99}$
（4）基因被“敲除”后，其根部的分生细胞在有丝分裂过程中不能表达出相应的酶，影响细胞板（或细胞壁）的形成，抑制细胞分裂，从而使主根变短

点评 本题具有一定的综合性和难度，考查了基因工程、遗传定律、有丝分裂的有关知识，要求考生掌握基因工程的操作步骤及方法，根据题干信息判断性状的显隐性以及两对基因的位置，结合有丝分裂过程中的变化解释突变性状出现的原因．