Question

【題目】研究者在大豆突變體庫中篩選出純合突變體甲，并對其展開研究。

（1）γ射線照射可誘導大豆發生基因突變或__________，是構建大豆突變體庫常用的__________因素誘變方法。突變體甲表現為葉皺縮型，如下圖。

（2）以突變體甲與野生型大豆為親本，進行正反交獲得F1。采用特異性引物對兩親本基因組DNA 進行PCR擴增得到兩親本的差異性條帶，可用于雜種植株的鑒定。下圖是用該引物對雙親及F1植株進行PCR擴增的結果。

據結果判斷，1～10中__________是雜交成功獲得的F1植株；推測F1中出現其它植株的原因是__________。F1自交收獲F2，發現突變型124株、野生型380株，說明突變體甲葉型突變的遺傳符合孟德爾的__________定律。

（3）研究發現突變體甲是7號染色體片段缺失導致的，預測該缺失范圍內有6個基因（記為基因1～6）最有可能與甲的葉皺縮有關，而這6個基因在8號染色體上均有功能類似的基因（記為基因1＇～6＇）。為確定基因1～6中與甲的葉皺縮直接相關的基因，研究者從野生型__________細胞中提取總RNA，逆轉錄獲得__________作為PCR模板，根據上述基因設計引物進行擴增。結果發現只擴增出基因1～4，以及基因1＇、3＇、5＇、6＇，故鎖定基因__________作為重點研究對象，后命名為基因P和基因Q。

（4）研究者將同為葉皺縮表型的突變體乙與突變體甲雜交，子代均表現為葉皺縮，說明突變體乙與突變體甲的突變位點是__________（相同/不同）的。進一步對突變體乙的基因測序，發現僅有基因Q發生突變。為確定基因Q的功能，將該基因轉入__________的大豆中，若發現__________，則可證實基因Q與葉片正常發育直接相關。

（5）研究發現基因Q與大豆葉表皮角質層的發育過程有關，角質層具有保水、抵抗病菌和昆蟲侵襲等作用。請預期該研究的應用價值：__________。

Answer 1

【答案】染色體變異 物理 3、4、7、9 親本發生自交 基因分離 葉片 cDNA 2、4 相同 基因Q突變體（突變體乙） 轉基因的突變體葉表型恢復為野生型 對培育抗旱、抗病蟲的大豆新品種具有重要意義

【解析】

本題以圖文結合為情境，考查學生對基因突變、基因工程操作的基本程序、基因的分離定律等相關知識的識記和理解能力，以及獲取信息、分析問題的能力。

(1) γ射線屬于物理誘變因素。用γ射線照射可誘導大豆發生基因突變或染色體變異。

(2) 依題意和分析圖示可知：突變體甲和野生型大豆均為純合子，各自含有一條DNA條帶，但二者含有的DNA條帶不同。以突變體甲與野生型大豆為親本，進行正反交，理論上獲得的F1植株中，既有突變體甲的DNA條帶，又有野生型大豆的DNA條帶，據此可推知：在1～10中，3、4、7、9是雜交成功獲得的F1植株。1、5、10的DNA條帶與突變體甲相同，是突變體甲自交產生的子代；2、6、8的DNA條帶與野生型大豆相同，是野生型大豆自交產生的子代。可見，F1中出現其它植株的原因是親本發生自交。F1自交收獲的F2中，突變型∶野生型＝124∶380≈1∶3，說明F1的葉型是由一對等位基因控制的，且葉皺縮為隱性性狀，突變體甲葉型突變的遺傳符合孟德爾的分離定律。

(3) 已知突變體甲的7號染色體片段缺失范圍內有6個基因（記為基因1～6）最有可能與甲的葉皺縮有關，而這6個基因在8號染色體上均有功能類似的基因（記為基因1＇～6＇）。由于控制葉型的基因在葉片細胞中表達，所以為確定基因1～6中與甲的葉皺縮直接相關的基因，應以從野生型葉片細胞中提取的總RNA為模板，再以通過逆轉錄獲得的cDNA作為PCR模板，根據上述基因設計引物進行擴增。依據“只擴增出基因1～4和1＇、3＇、5＇、6＇”可知，野生型缺乏突變體甲所具有的基因2和4，進而說明基因2和4與甲的葉皺縮直接相關，并將基因2和4命名為基因P和基因Q。

(4) 結合對(2)的分析可知：突變體甲所表現的葉皺縮為隱性性狀。將同為葉皺縮表型的突變體乙與突變體甲雜交，子代均表現為葉皺縮，說明突變體乙與突變體甲的突變位點是相同的。由題意可知：突變體乙僅有基因Q發生突變。為確定基因Q的功能，可將該基因（正常基因Q）轉入基因Q突變體（突變體乙）的大豆中。如果基因Q與葉片正常發育直接相關，則轉基因的突變體的葉表型會恢復為野生型。

(5) 角質層具有保水、抵抗病菌和昆蟲侵襲等作用，而研究發現基因Q與大豆葉表皮角質層的發育過程有關，據此可說明該研究的應用價值在于：對培育抗旱、抗病蟲的大豆新品種具有重要意義。