Question

【題目】為了研究擬南芥的基因A、B在減數(shù)分裂中的功能，研究人員開展了如下實驗。

（1）通過_________法將含卡那霉素抗性基因的T-DNA插入到野生型（AABB）擬南芥基因組中，在含_________的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，篩選得到基因型分別為AaBB和AABb的單突變體。

（2）將上述得到的兩種單突變體雜交得到F1，F1中具有卡那霉素抗性的植株占_____。將具有卡那霉素抗性的F1分單株種植，收獲F2單獨統(tǒng)計，若F2中抗性：不抗性=15:1，則說明F1的基因型為_____, 其F2抗性植株中純合子的比例為_____。

（3）F2中各植株的莖葉相似，無法區(qū)分。為進(jìn)一步篩選得到F2中的突變體純合子，提取F2抗性植株的葉片DNA，分別用引物“P1+ P3”組合及“P2+P3”組合進(jìn)行PCR，檢測是否擴(kuò)增，鑒定原理如下圖所示。（插入T-DNA的A基因過大，不能完成PCR）若_________，則相應(yīng)植株為抗性純合子aa。依據(jù)同樣的原理，可得到bb。

（4）下圖為兩種突變體擬南芥減數(shù)分裂過程中的染色體行為變化。據(jù)圖推測，基因A和B的突變會導(dǎo)致減數(shù)分裂發(fā)生的變化分別是_________和_________。

Answer 1

【答案】農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 卡那霉素 3/4 AaBb 1/5 僅P1+P3能夠完成擴(kuò)增 A突變導(dǎo)致減數(shù)第二次分裂時細(xì)胞質(zhì)無法分裂 B突變導(dǎo)致減數(shù)第一次分裂時同源染色體無法聯(lián)會

【解析】

1、PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制

（2）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。

2、常用的轉(zhuǎn)化方法：

將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞：采用最多的方法是 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和 花粉管通道法等。

將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)，此方法的受體細(xì)胞多是受精卵。

將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞：先用 Ca2+處理細(xì)胞，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，再將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。

3、自由組合定律：控制不同性狀的遺傳因子的分離和組合是互不干擾的；在形成配子時，決定同一性狀的成對的遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合。

（1）將重組質(zhì)粒插入植物基因組常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，由于T-DNA含有卡那霉素抗性基因，所以在含卡那霉素的培養(yǎng)基中，可以篩選出個體。

（2）a和b都是抗性基因，親代基因型分別為AaBB和AABb，所以雜交后，F1代基因型及比例為1AABB：1AABb：1AaBB：1AaBb，所以含抗性基因a或b的比例為3/4，如果F2中抗性：不抗性=15：1，符合9：3：3：1，說明F1的基因型是AaBb，遵循自由組合定律。不含抗性基因的個體基因型為AABB，抗性個體中純合子只有aabb、AAbb、aaBB，比例為1/5。

（3）P1是代表T-DNA的引物，如果能夠擴(kuò)增說明該細(xì)胞中目的基因已經(jīng)轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，而P2是A基因的引物，因此如果僅P1+P3能夠完成擴(kuò)增說明該細(xì)胞含有目的基因aa。

（4）從圖中看出aaBB（A基因發(fā)生了突變）在減數(shù)第一次分裂時，同源染色體聯(lián)會，但減數(shù)第二次分裂時細(xì)胞質(zhì)無法分裂，導(dǎo)致形成的配子染色體數(shù)目加倍，而AAbb突變體（B基因發(fā)生突變）是減數(shù)第一次分裂時同源染色體無法聯(lián)會。