Question

18．雌雄同株植物拟南芥是遗传学研究的常用材料，野生型拟南芥的种皮为褐色（AA），突变型的种皮为黄色（aa）．某科研小组利用转基因技术，将萝卜体内的一个A₀基因（控制红色种皮）定向插入野生型拟南芥的M基因中（M基因与种皮颜色无关，A基因和M基因在染色体上的位置关系如右图），通过培养获得转基因植株X．
（1）基因工程的操作过程中，萝卜A₀基因与运载体DNA用EcoRⅠ切割后产生的黏性末端之间可以相互黏合．这种黏合通过（互补）碱基之间形成氢键来实现．然后，DNA连接酶可以将萝卜A₀基因与运载体DNA连接起来，即完成了四个操作步骤中的目的基因与运载体结合．
（2）研究人员进一步研究发现，A₀基因插入M基因中会导致M基因功能丧失．为了推测M基因的功能，研究人员利用转基因植株X设计了如下的实验：

亲本	子代种皮颜色及比例
植株X（♀）×野生型（♂）	红色：褐色≈1：1
植株X（♂）×野生型（♀）	全为褐色

由实验结果推测，植株X产生的雄配子所含控制种皮颜色的基因是A，进而推测基因M的功能可能与雄配子的正常发育（或花粉的活性）有关．A₀基因相对于A基因为显性，若植株X自交，子代中红色种皮植株所占的比例$\frac{1}{2}$．

Answer 1

分析 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、分析表格：当母本为植株X时，后代比例符合测交的结果；当父本为植株X时其后代都是褐色，说明植株X含有A₀基因的花粉致死，又因为插入M基因中会导致M基因功能丧失，由此可以推测M基因可能与雄配子的正常发育有关，且A₀基因（红色）相对于A基因（褐色）为显性，则植株X产生的雄配子所含控制种皮颜色的基因是A．

解答 解：（1）基因工程的操作过程中，构建基因表达载体时，应该用同种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，以产生相同的黏性末端；黏性末端可以相互黏合，这种黏合通过（互补）碱基之间形成氢键来实现．然后，DNA连接酶可以将萝卜A₀基因与运载体DNA连接起来，即完成了四个操作步骤中的目的基因与运载体结合．
（2）测交实验可以验证F₁产生的配子种类及比例．由实验结果可知，当母本为植株X时，后代比例符合测交的结果；当父本为植株X时其后代都是褐色，说明植株X含有A₀基因的花粉致死，因为插入M基因中会导致M基因功能丧失，由此可以推测M基因可能与雄配子的正常发育有关，且A₀基因（红色）相对于A基因（褐色）为显性，则植株X产生的雄配子所含控制种皮颜色的基因是A．若植株X自交（A₀AMM），由于含有A₀基因的花粉致死，则子代中红色种皮植株：褐色种皮植株=1：1，即红色种皮植株所占的比例$\frac{1}{2}$．
故答案为：
（1）（互补）碱基   氢键  DNA连接  目的基因与运载体结合
（2）A   雄配子的正常发育（或花粉的活性）  显    $\frac{1}{2}$

点评 本题考查基因工程、基因自由组合定律的实质及应用，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，掌握各步骤中需要注意的细节问题；掌握基因自由组合定律的实质，能根据表中信息判断基因的显隐性关系及M基因的作用，关键是明确A₀基因的花粉致死，再紧扣该信息进行相关概率的计算，属于难题．