Question

【題目】科研人員將潮霉素抗性基因（H基因，答題涉及“潮霉素抗性基因”一律用字母H表示）轉入至擬南芥（2n=10）中，獲得不同株系的擬南芥。

（1）將目的基因導入擬南芥常用的方法是______________，具體方法為：將目的基因插入到________________上，此結構具有可轉移至受體細胞并整合到受體細胞染色體上的特點。

（2）為確定不同擬南芥株系導入的基因在染色體上的相對位置，科研人員篩選并通過自交獲得轉基因成功的4個純合株系：1、2、3、4，做了如下雜交實驗。

①4個純合株系植株分別與非轉基因植株正、反交得F1，F1自交獲得F2。F2中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例為_______，表明每個株系的H基因均位于一對同源染色體上的同一位點，但不能確定4個株系的H基因是否位于同一對同源染色體上。

②將上述4個純合株系植株間進行配組形成6個雜交組合（1×2、1×3、1×4、2×3、2×4、3×4），每個組合得F1，F1自交獲得F2。

a．除2×4組合外，其它雜交組合F2中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例均為15:1，表明1、2、3三個株系相比較，它們的H基因位于________________（同源染色體/非同源染色體）上，F2中不抗潮霉素性狀的植株比例為1/16的原因是___________________________（請從F1中與此比例直接相關的配子類型和比例的角度作答）。

b．2×4組合F2植株全表現抗潮霉素性狀。假設株系1中H基因在染色體上的位置如圖1（豎線代表染色體，橫線代表基因的位置）所示，請推測株系2中H基因的位置和株系4中H基因的兩種可能的位置（參照圖1的模式在答題卡中的圖2中標注）。___

c．根據上述實驗推測，利用上述方法導入到擬南芥中的基因的插入位置是_____（隨機/固定）的。

Answer 1

【答案】農桿菌轉化法 Ti質粒的T-DNA 3:1 非同源染色體 F1的雌雄配子中不含H基因的配子皆為1/4 隨機

【解析】

1、基因工程技術的基本步驟:
（1）目的基因的獲取方法：從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。
（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。

（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。
（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因常用DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA，常用分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，常用抗原-抗體雜交技術。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。
2、基因分離定律的實質：在雜合子的細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性；生物體在進行減數分裂形成配子時，等位基因會隨著同源染色體的分開而分離，分別進入到兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。
3、基因自由組合定律的實質是：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或自由組合是互不干擾的；在減數分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。

（1）根據分析可知，將目的基因導入擬南芥常用的方法是農桿菌轉化法，農桿菌中的Ti質粒上的T-DNA可轉移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體的DNA上。根據農桿菌的這一特點，如果將目的基因插入到Ti質粒的T-DNA上，通過農桿菌的轉化作用，就可以把目的基因整合到植物細胞中染色體的DNA上。

（2）①每個株系的H基因均位于一對同源染色體上的同一位點，則4個純合株系植株分別與非轉基因植株正、反交得到的F1均為雜合子, F1自交獲得F2，根據基因分離定律，F2中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例為3：1。

②a.除2×4組合外，其它雜交組合F2中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例均為15:1，這是“9:3:3:1”的變式，這表明1、2、3三個株系相比較，它們的H基因位于非同源染色體上，遵循基因自由組合定律。由于F1的雌雄配子中不含H基因的配子皆為1/4，故F2中不抗潮霉素性狀的植株比例為1/16。
b．2×4組合F2植株全表現抗潮霉素性狀，結合a中的結果和圖1中H基因所在位置可推測，株系2中的H基因應在與圖1中H基因所在染色體的非同源染色體上，符合自由組合定律。株系4中的H基因所在染色體應該與株系2的H基因所在染色體是同一對染色體，因此株系2中H基因的位置和株系4中H基因的兩種可能的位置如圖:

c.根據上述實驗推測，利用農桿菌轉化法導入到擬南芥中的基因的插入位置是隨機的。