低溫冷害是限制水稻產量和品質的重要因素之一。揭示水稻耐冷機制對于我國糧食安全具有重要意義。
(1)低溫會 降低降低細胞膜流動性,引起膜上Ca2+離子通道開放,Ca2+以 協(xié)助擴散協(xié)助擴散方式大量進入細胞,使植物感知低溫信號并作出應答,但是長時間低溫脅迫可引起細胞內活性氧積累,過量活性氧會造成 蛋白質、核酸蛋白質、核酸等生物大分子損傷,誘導細胞死亡。
(2)W63蛋白是一種轉錄因子,參與水稻低溫脅迫應答。研究者構建水稻W63基因敲除突變體,將幼苗放入低溫培養(yǎng)箱培養(yǎng),植株存活情況如圖1,葉片活性氧含量測定結果如圖2。

W76蛋白是調控活性氧清除基因表達的一種轉錄因子,其表達量在冷處理后的W63基因敲除突變體中顯著升高。結合圖1、圖2,闡述W63和W76在水稻低溫脅迫應答過程中的作用機制。 敲除W63基因,W63蛋白減少→對W76表達的抑制作用解除,W76表達增加→促進活性氧清除基因表達→有效緩解因低溫脅迫導致的活性氧含量積累→細胞死亡率降低,植株存活率升高敲除W63基因,W63蛋白減少→對W76表達的抑制作用解除,W76表達增加→促進活性氧清除基因表達→有效緩解因低溫脅迫導致的活性氧含量積累→細胞死亡率降低,植株存活率升高。
(3)W76通常具有轉錄抑制作用,b148蛋白具有轉錄激活作用,二者可形成蛋白復合體。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),與bl48的結合使W76具有了轉錄激活活性,且二者形成的蛋白復合體增強了彼此的轉錄激活活性。
GD基因編碼的GD蛋白與特定DNA結合域(序列)結合,與GD蛋白結合的轉錄因子就可以足夠靠近啟動子進而調控下游基因表達。研究者構建多種表達載體,導入水稻原生質體中,檢測熒光素酶活性。選擇選項的序號填入表格,將驗證b148與W76相互作用的實驗方案補充完整并預期丙組的實驗結果。 圖中丙與戊實驗結果相近圖中丙與戊實驗結果相近。
組別 | 表達載體類型 | 實驗結果 |
甲 | ①、② |
![]() |
乙 |
①⑤ ①⑤
|
|
丙 |
①④⑤ ①④⑤
|
|
丁 |
①⑥ ①⑥
|
|
戊 | ①、③、⑥ |

(4)水稻在我國廣泛種植,但每年因低溫冷害導致我國水稻減產300~500萬噸。基于上述研究,請為培育耐冷型優(yōu)質水稻提供一個研究方向。
敲除W63基因;過度表達W76基因(或b148基因,或活性氧消除基因);激活活性氧消除系統(tǒng)
敲除W63基因;過度表達W76基因(或b148基因,或活性氧消除基因);激活活性氧消除系統(tǒng)
。【答案】降低;協(xié)助擴散;蛋白質、核酸;敲除W63基因,W63蛋白減少→對W76表達的抑制作用解除,W76表達增加→促進活性氧清除基因表達→有效緩解因低溫脅迫導致的活性氧含量積累→細胞死亡率降低,植株存活率升高;圖中丙與戊實驗結果相近;①⑤;①④⑤;①⑥;敲除W63基因;過度表達W76基因(或b148基因,或活性氧消除基因);激活活性氧消除系統(tǒng)
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/10/9 15:0:1組卷:15引用:3難度:0.5
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