Question

【題目】植物對(duì)病原微生物的防御反應(yīng)包含多種物質(zhì)介導(dǎo)的多條途徑,其中水楊酸（SA）和茉莉酸（JA）可以誘導(dǎo)植物合成防御素等物質(zhì)，引發(fā)防御反應(yīng)。

（1）科研人員選用野生型和E3基因功能缺失突變體擬南芥，分別用一定濃度的SA、JA溶液處理，然后從各組植株中提取_________，反轉(zhuǎn)錄形成cDNA，再運(yùn)用______技術(shù)擴(kuò)增，進(jìn)而檢測(cè)防御素合成關(guān)鍵基因PDF的轉(zhuǎn)錄水平，結(jié)果見圖1。

野生型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可說明，SA和JA對(duì)PDF基因轉(zhuǎn)錄的作用存在______關(guān)系。比較兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知SA和JA的作用與E3有關(guān)�？蒲腥藛T構(gòu)建含有E3基因的Ti質(zhì)粒，利用___________法將其導(dǎo)入E3功能缺失突變體擬南芥，重復(fù)上述處理后進(jìn)行測(cè)定。若實(shí)驗(yàn)結(jié)果為__________________，則支持上述結(jié)論。

（2）PDF基因轉(zhuǎn)錄過程需要ORA蛋白激活�？蒲腥藛T依據(jù)以下原理研究了E3蛋白與ORA蛋白之間的關(guān)系。原理如下：在酵母菌細(xì)胞中，可以利用基因工程表達(dá)出兩種融合蛋白（BD—待測(cè)蛋白X、AD—待測(cè)蛋白Y）。如圖2a，若兩種待測(cè)蛋白可以相互作用，則AD蛋白和BD蛋白就能充分接近形成復(fù)合物，并啟動(dòng)組氨酸合成基因的轉(zhuǎn)錄；否則組氨酸合成基因不能轉(zhuǎn)錄（如圖2b）。

由此，科研人員構(gòu)建兩種重組載體（見下表），將它們導(dǎo)入不能合成亮氨酸、色氨酸和組氨酸的缺陷型酵母菌中。

	重組載體包含的部分基因
載體1	AD蛋白基因 E3蛋白基因 亮氨酸合成基因
載體2	① 基因 ② 基因 色氨酸合成基因

上表中的相應(yīng)基因分別為①____________；②____________。將轉(zhuǎn)基因酵母菌接種到不含亮氨酸、色氨酸和___________的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，觀察到____________，說明E3蛋白可以與ORA蛋白相互作用。

（3）科研人員進(jìn)一步研究SA在調(diào)控PDF基因轉(zhuǎn)錄過程中與E3和ORA的關(guān)系，結(jié)果如圖3、圖4所示。

分析圖3可知， SA可以促進(jìn)ORA基因轉(zhuǎn)錄，且該過程與E3無關(guān)。判斷依據(jù)：與對(duì)照組相比，SA處理后的野生型和突變體中的ORA基因轉(zhuǎn)錄量______________。研究還發(fā)現(xiàn)，SA可以使E3蛋白增多。結(jié)合（2）結(jié)論和圖3、圖4，推測(cè)SA調(diào)節(jié)ORA蛋白量的機(jī)制是_____________，進(jìn)而調(diào)控PDF基因的轉(zhuǎn)錄過程。

Answer 1

【答案】RNA PCR 拮抗 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 PDF基因轉(zhuǎn)錄量相對(duì)值與野生型組相似 BD蛋白 ORA蛋白 組氨酸 酵母菌菌落 增加且增加的量沒有顯著差異 SA使E3蛋白增多，E3蛋白與ORA蛋白相互作用使其降解

【解析】

水楊酸和茉莉酸是植物體內(nèi)重要的信息分子，在植物防御病原菌入侵過程中扮演著重要的角色。本題以此為背景考查考生的從題干獲取有效信息的能力、分析圖表的能力、以及利用所學(xué)知識(shí)綜合分析試題的能力。

（1）要反轉(zhuǎn)錄形成cDNA，需要從各組植株中提取mRNA,要擴(kuò)增DNA，應(yīng)運(yùn)用PCR技術(shù)。

分析野生型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用一定濃度的SA溶液處理后，PDF基因轉(zhuǎn)錄量相對(duì)值較小，而用一定濃度JA溶液處理后，PDF基因轉(zhuǎn)錄量相對(duì)值較大，因此SA和JA對(duì)PDF基因轉(zhuǎn)錄的作用存在拮抗關(guān)系。農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒的T-DNA可以轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，隨其同步復(fù)制，因此科研人員可構(gòu)建含有E3基因的Ti質(zhì)粒，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入E3功能缺失突變體擬南芥，重復(fù)上述處理后進(jìn)行測(cè)定。若支持上述結(jié)論，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)為PDF基因轉(zhuǎn)錄量相對(duì)值與野生型組相似。

（2）分析圖2a和圖2b，又因?yàn)?/span>PDF基因轉(zhuǎn)錄過程需要ORA蛋白激活，因此載體2中相應(yīng)基因?yàn)棰?/span>BD蛋白基因和②ORA蛋白基因，載體1中含亮氨酸合成基因，載體2中含色氨酸合成基因，圖2a所示：若兩種待測(cè)蛋白可以相互作用，則AD蛋白和BD蛋白就能充分接近形成復(fù)合物，并啟動(dòng)組氨酸合成基因的轉(zhuǎn)錄，所以將轉(zhuǎn)基因酵母菌接種到不含亮氨酸、色氨酸和組氨酸的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，若觀察到酵母菌菌落，則說明E3蛋白可以與ORA蛋白相互作用。

（3）分析圖3可知，SA處理后的野生型和突變體中的ORA基因轉(zhuǎn)錄量增加，但增加的量沒有顯著差異，可推知SA可以促進(jìn)ORA基因轉(zhuǎn)錄且該過程與E3無關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)，SA可以使E3蛋白增多。結(jié)合（2）結(jié)論和圖3、圖4（野生型用SA處理后，E3蛋白應(yīng)增多，ORA蛋白相對(duì)量減少，而E3功能缺失突變體則ORA蛋白相對(duì)量增加），可以推測(cè)SA調(diào)節(jié)ORA蛋白量的機(jī)制是SA使E3蛋白增多，E3蛋白與ORA蛋白相互作用使其降解，進(jìn)而調(diào)控PDF基因的轉(zhuǎn)錄過程。