果莢開裂并釋放種子,是植物繁衍后代的重要途徑。模式植物擬南芥果莢的開裂與傳統(tǒng)油料作物具有相似的調(diào)控機(jī)制。研究者對(duì)擬南芥果莢開裂機(jī)理進(jìn)行了系列研究。
(1)植物果莢開裂區(qū)域細(xì)胞的細(xì)胞壁在 纖維素酶、果膠酶纖維素酶、果膠酶等酶的作用下被降解,導(dǎo)致果莢開裂。野生型擬南芥果莢成熟后會(huì)完全開裂,以便種子傳播。
(2)研究者通過(guò)篩選擬南芥T-DNA插入突變體庫(kù),獲得兩個(gè)果莢不開裂的突變體甲和乙。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)突變體甲的M酶活性喪失,推測(cè)編碼M酶的M基因由于插入T-DNA,突變?yōu)閙基因。研究者利用不同的引物對(duì),分別進(jìn)行PCR,檢測(cè)野生型擬南芥及突變體甲的基因型,結(jié)果如圖1所示,驗(yàn)證了上述推測(cè)。在圖2中標(biāo)出引物1、2的位置及方向。
(3)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)突變體乙的E酶活性喪失。另有一突變體丙的果莢開裂程度介于不開裂與完全開裂之間(中等開裂)。突變體乙、丙的果莢開裂程度分別由E/e、A/a基因控制。將上述突變體進(jìn)行雜交,后代表型及比例如表所示。
雜交組合 | F1表現(xiàn)型 | F2表現(xiàn)型及比例 |
乙×丙 | 完全開裂 | 完全開裂:中等開裂:不開裂=9:3:4 |
甲×丙 | 完全開裂 | 完全開裂:中等開裂:不開裂=2:1:1 |
全部子代果莢完全開裂
全部子代果莢完全開裂
,F(xiàn)1自交所得F2的表現(xiàn)型及比例為 完全開裂:不開裂=9:7
完全開裂:不開裂=9:7
。(4)突變體丙體內(nèi)的A蛋白缺失。為確定A蛋白的功能,研究者檢測(cè)了野生型及突變體丙體內(nèi)E基因及M基因的轉(zhuǎn)錄量,結(jié)果如圖4所示。
根據(jù)圖4數(shù)據(jù)推測(cè)A蛋白的功能是
促進(jìn)E基因及M基因的轉(zhuǎn)錄
促進(jìn)E基因及M基因的轉(zhuǎn)錄
,突變體丙果莢開裂程度下降的原因是 突變體丙體內(nèi)E酶及M酶的數(shù)量減少,導(dǎo)致果莢開裂區(qū)域細(xì)胞的細(xì)胞壁降解不完全,開裂程度下降
突變體丙體內(nèi)E酶及M酶的數(shù)量減少,導(dǎo)致果莢開裂區(qū)域細(xì)胞的細(xì)胞壁降解不完全,開裂程度下降
。(5)一些油料作物如油菜,若果莢過(guò)早開裂,會(huì)降低種子收獲產(chǎn)量,從而影響經(jīng)濟(jì)收入。預(yù)測(cè)本研究成果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用
將擬南芥的研究成果轉(zhuǎn)化到油菜的培育中,精準(zhǔn)調(diào)控油菜果莢的開裂程度,實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益
將擬南芥的研究成果轉(zhuǎn)化到油菜的培育中,精準(zhǔn)調(diào)控油菜果莢的開裂程度,實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益
。【考點(diǎn)】基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)及應(yīng)用.
【答案】纖維素酶、果膠酶;;全部子代果莢完全開裂;完全開裂:不開裂=9:7;促進(jìn)E基因及M基因的轉(zhuǎn)錄;突變體丙體內(nèi)E酶及M酶的數(shù)量減少,導(dǎo)致果莢開裂區(qū)域細(xì)胞的細(xì)胞壁降解不完全,開裂程度下降;將擬南芥的研究成果轉(zhuǎn)化到油菜的培育中,精準(zhǔn)調(diào)控油菜果莢的開裂程度,實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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