Question

【題目】類病斑突變體是一類在沒有外界病原菌侵染情況下，局部組織自發形成壞死斑的突變體，壞死斑的產生基本不影響植株生長，反而會增強植株對病原菌抗性。

（1）將某野生型粳稻品種用甲基磺酸乙酯（EMS）___________________獲得類病斑突變體，收獲突變體種子，在溫室內種植，隨著葉片發育逐漸出現病斑直至布滿葉片，收獲種子，連續多年種植，其葉片均產生類病斑，表明該類病斑表型可以___________________。

（2）突變體與野生型植株___________________產生的F1植株表型均一致，且F2中野生型和突變型植株的比例符合3∶1。表明突變體的類病斑表型受常染色體上的___________________控制。

（3）對F2群體中148個隱性單株和___________________進行序列分析，發現1號染色體上A基因的非模板鏈發生了單堿基突變，如下圖所示，據此推測突變體出現類病斑的原因是：___________________。

（可能用到的密碼子：AUG：起始密碼子；CAA：谷氨酰胺；GAA：谷氨酸；CUU：亮氨酸；UAA：終止密碼子；AUU：異亮氨酸）

（4）進一步實驗發現，與野生型相比，類病斑突變體對稻瘟病和白葉枯病的抗性均有所提高。提取細胞中的總RNA，在___________酶的作用下合成cDNA，然后以防御反應相關基因P1、P2、P3的特有序列作___________進行定量PCR，檢測這三種基因的表達量，結果如下圖所示。推測突變體抗性提高的原因是___________。

Answer 1

【答案】誘變 穩定遺傳 正、反交 1對隱性基因 野生型植株 非模板鏈的G變為T，使密碼子由GAA變為UAA，翻譯提前終止，合成的多肽鏈變短 逆轉錄 引物 A基因的突變提高了防御基因的表達

【解析】

突變體與野生型植株正、反交產生的F1植株表型均一致，且F2中野生型和突變型植株的比例符合3∶1，說明野生型為顯性，突變型為隱性。基因表達是指將來自基因的遺傳信息合成功能性基因產物的過程，基因表達產物通常是蛋白質。基因表達包括轉錄和翻譯。轉錄過程由RNA聚合酶進行，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對的原則，合成相對應的RNA分子。翻譯過程是以信使RNA（mRNA）為模板，指導合成蛋白質的過程。

（1）誘變可以提高突變的頻率，將某野生型粳稻品種用甲基磺酸乙酯（EMS）誘變獲得類病斑突變體，收獲突變體種子。連續多年種植，其葉片均產生類病斑，沒有出現性狀分離，表明該類病斑表型可以穩定遺傳。

（2）若突變體的類病斑表型受常染色體上的1對隱性基因控制，與性別無關，因此突變體與野生型植株正、反交產生的F1植株表型均一致，且F2中野生型和突變型植株的比例符合3∶1。

（3）圖中的序列為野生型和突變體的序列，因此是對F2群體中148個隱性單株（突變體）和野生型植株進行序列分析，發現1號染色體上A基因的非模板鏈發生了單堿基突變，如題圖所示，據此推測突變體出現類病斑的原因是：非模板鏈的G變為T，使密碼子由GAA（谷氨酸）變為UAA（終止密碼子），翻譯提前終止，合成的多肽鏈變短。

（4）RNA在逆轉錄酶的作用下合成cDNA。然后以防御反應相關基因P1、P2、P3的特有序列作引物進行定量PCR，檢測這三種基因的表達量。從圖中可知，突變體的P1、P2、P3表達量均明顯提高，推測突變體抗性提高的原因是A基因的突變提高了防御基因的表達。