题目内容

15．科研人员将T-DNA片段（T-DNA的区段带有潮霉素抗性基因）插入正常株（野生型）水稻愈伤组织单个染色体DNA中，导致被插入基因（PIN蛋白基因）发生突变，得到矮杆水稻（突变型）Q．科研人员利用矮杆突变体Q进行自交得到F1：
（1）统计F1代植株的株高，并剪取其叶片在含潮霉素选择培养基进行筛选，统计实验结果如表．
潮霉素抗性F1植株性状
矮杆正常株高
抗性2580
非抗性085
据表分析，说明矮杆突变体性状是显性性状，水稻的株高是由1对等位基因控制的，判断依据是F1代矮杆：正常杆=3：1的分离比．
F1矮杆植株自交得到F2，F2中矮杆性状所占比例为$\frac{5}{8}$．
（2）已有研究表明PIN蛋白与生长素的极性运输有关．研究者据此推测T-DNA片段的插入导致正常水稻（选“矮杆水稻”或“正常水稻”）PIN蛋白基因的表达量下降，从而造成生长素的极性运输水平下降，植株中出现矮杆性状．
（3）为验证上述推测，研究者首先需要从水稻叶片中提取总RNA，经逆转录过程获得cDNA；
再根据PIN蛋白合成基因的碱基排列顺序设计引物，定量扩增PIN蛋白合成基因，得出样品中PIN蛋白合成基因转录出的mRNA总量；最终比较PIN蛋白基因在正常水稻和矮杆水稻细胞内的表达量．
（4）为证明“PIN蛋白定位于植物细胞膜上”，研究者实验设计的核心步骤及预期实验结果是abe（填字母）．
a．PIN基因与绿色荧光蛋白基因融合与质粒构建重组DNA
b．已知细胞膜蛋白基因与红色荧光蛋白基因融合构建重组DNA
c．用显微镜观察，细胞膜上仅出现红色荧光
d．用显微镜观察，细胞膜上仅出现绿色荧光
e．用显微镜观察，细胞膜上出现红色和绿色荧光．

分析 根据题干信息“将T-DNA片段（T-DNA的区段带有潮霉素抗性基因）插入正常株（野生型）水稻愈伤组织单个染色体DNA中，导致被插入基因（PIN蛋白基因）发生突变，得到矮杆水稻（突变型）Q”，说明T-DNA片段使得PIN蛋白基因突变，正常水稻变成矮杆水稻，性状显现，属于显性性状．

解答 解：（1）根据题干信息“T-DNA的区段带有潮霉素抗性基因”，说明统计F1代植株的株高，可剪取其叶片在含潮霉素选择培养基进行筛选，统计实验结果如表．
根据题干信息“利用矮杆突变体Q进行自交得到F1”，而F1植株性状矮杆：正常杆=3：1的分离比，说明矮杆突变体性状是显性性状，水稻的株高是由1对等位基因控制的；假如用A和a一对等位基因控制，则F1得基因型和比例为AA：Aa：aa=1：2：1，则自交F2中矮杆性状所占比例为$\frac{1}{4}$+$\frac{1}{2}$×$\frac{3}{4}$=$\frac{5}{8}$．
（2）已有研究表明PIN蛋白与生长素的极性运输有关，据此推测T-DNA片段的插入导致正常水稻PIN蛋白基因的表达量下降，从而造成生长素的极性运输水平下降，植株中出现矮杆性状．
（3）为验证上述推测，研究者首先需要从水稻叶片中提取总RNA，经逆转录过程获得cDNA；再根据PIN蛋白合成基因的碱基排列顺序设计引物，定量扩增PIN蛋白合成基因，得出样品中PIN蛋白合成基因转录出的mRNA总量；最终比较PIN蛋白基因在正常水稻和矮杆水稻细胞内的表达量．
（4）为证明“PIN蛋白定位于植物细胞膜上”，研究者实验设计的核心步骤及预期实验结果：
a．PIN基因与绿色荧光蛋白基因融合与质粒构建重组DNA
b．已知细胞膜蛋白基因与红色荧光蛋白基因融合构建重组DNA
e．用显微镜观察，细胞膜上出现红色和绿色荧光．
故选：abe．
故答案为：
（1）潮霉素     显  1  F1代矮杆：正常杆=3：1的分离比     $\frac{5}{8}$
（2）正常水稻     下降
（3）逆转录     碱基排列顺序
（4）abe

点评 本题考查基因工程、基因分离定律、中心法则、动物细胞融合等知识，意在考查学生分析问题和解决问题的能力，难度不大．

练习册系列答案
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