Question

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

（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_________，反轉錄形成cDNA，再運用______技術擴增，進而檢測防御素合成關鍵基因PDF的轉錄水平，結果見圖1。

野生型的實驗結果可說明，SA和JA對PDF基因轉錄的作用存在______關系。比較兩組實驗結果可知SA和JA的作用與E3有關。科研人員構建含有E3基因的Ti質粒，利用___________法將其導入E3功能缺失突變體擬南芥，重復上述處理后進行測定。若實驗結果為__________________，則支持上述結論。

（2）PDF基因轉錄過程需要ORA蛋白激活。科研人員依據以下原理研究了E3蛋白與ORA蛋白之間的關系。原理如下：在酵母菌細胞中，可以利用基因工程表達出兩種融合蛋白（BD—待測蛋白X、AD—待測蛋白Y）。如圖2a，若兩種待測蛋白可以相互作用，則AD蛋白和BD蛋白就能充分接近形成復合物，并啟動組氨酸合成基因的轉錄；否則組氨酸合成基因不能轉錄（如圖2b）。

由此，科研人員構建兩種重組載體（見下表），將它們導入不能合成亮氨酸、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

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

（3）科研人員進一步研究SA在調控PDF基因轉錄過程中與E3和ORA的關系，結果如圖3、圖4所示。

分析圖3可知， SA可以促進ORA基因轉錄，且該過程與E3無關。判斷依據：與對照組相比，SA處理后的野生型和突變體中的ORA基因轉錄量______________。研究還發現，SA可以使E3蛋白增多。結合（2）結論和圖3、圖4，推測SA調節ORA蛋白量的機制是_____________，進而調控PDF基因的轉錄過程。

Answer 1

【答案】RNA PCR 拮抗 農桿菌轉化 PDF基因轉錄量相對值與野生型組相似 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、以及利用所學知識綜合分析試題的能力。

（1）要反轉錄形成cDNA，需要從各組植株中提取mRNA,要擴增DNA，應運用PCR技術。

分析野生型的實驗結果，用一定濃度的SA溶液處理后，PDF基因轉錄量相對值較小，而用一定濃度JA溶液處理后，PDF基因轉錄量相對值較大，因此SA和JA對PDF基因轉錄的作用存在拮抗關系。農桿菌的Ti質粒的T-DNA可以轉移至受體細胞并整合到受體細胞的染色體DNA上，隨其同步復制，因此科研人員可構建含有E3基因的Ti質粒，利用農桿菌轉化法將其導入E3功能缺失突變體擬南芥，重復上述處理后進行測定。若支持上述結論，實驗結果應為PDF基因轉錄量相對值與野生型組相似。

（2）分析圖2a和圖2b，又因為PDF基因轉錄過程需要ORA蛋白激活，因此載體2中相應基因為①BD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合物，并啟動組氨酸合成基因的轉錄，所以將轉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基上進行培養，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基因轉錄量增加，但增加的量沒有顯著差異，可推知SA可以促進ORA基因轉錄且該過程與E3無關。研究還發現，SA可以使E3蛋白增多。結合（2）結論和圖3、圖4（野生型用SA處理后，E3蛋白應增多，ORA蛋白相對量減少，而E3功能缺失突變體則ORA蛋白相對量增加），可以推測SA調節ORA蛋白量的機制是SA使E3蛋白增多，E3蛋白與ORA蛋白相互作用使其降解，進而調控PDF基因的轉錄過程。