學(xué)習(xí)以下材料,回答(1)~(5)題。
獼猴桃性別演化的奧秘
獼猴桃屬于雌雄異株(同一植株上只有雄花或雌花)植物,其性別決定方式為XY型。獼猴桃的祖先是兩性花(一朵花既有雄蕊又有雌蕊)植物,沒(méi)有常染色體和性染色體之分,其發(fā)生雌雄異株演化背后的分子機(jī)制是什么?
獼猴桃Y染色體上的細(xì)胞分裂素響應(yīng)調(diào)節(jié)因子基因(SyGl)在發(fā)育著的雄花中特異性表達(dá),通過(guò)減弱細(xì)胞分裂素的信號(hào),進(jìn)而抑制雄花中的心皮(本應(yīng)發(fā)育為雌蕊的結(jié)構(gòu))的發(fā)育。有意思的是,在常染色體上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與SyGl基因序列高度相似的基因A。A在花器官各部分都不表達(dá),卻只在幼嫩葉片中高表達(dá)。系統(tǒng)發(fā)育分析推測(cè),SyGl可能起源于2000萬(wàn)年前A的一次復(fù)制事件,原始的Y染色體因獲得A而誕生。雖然SyGl與其祖先基因A編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)相同,但由于二者在基因演化過(guò)程中啟動(dòng)子的關(guān)鍵序列發(fā)生變化,導(dǎo)致其表達(dá)部位完全不同,基因的功能也產(chǎn)生了分化。
繼SyGl之后,研究人員分析獼猴桃早期花器官的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了基因FrBy在雄蕊的花藥中特異性表達(dá),推測(cè)FrBy本就存在于獼猴桃的祖先種基因組中,其功能缺失突變(失活)導(dǎo)致了X染色體的產(chǎn)生。為此,利用基因編輯技術(shù)將兩性花植物擬南芥和煙草中FrBy的同源基因敲除,發(fā)現(xiàn)其雄性不育,表型與獼猴桃雌花類(lèi)似?;谏鲜鲅芯浚蒲腥藛T提出“SyGl和FrBy雙突變模型”,用以解釋獼猴桃性別演化機(jī)制。該研究有助于加深對(duì)植物性別演化的認(rèn)識(shí),還可用于調(diào)控作物的性別,具有重要的理論和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。
(1)基因SyGl和A啟動(dòng)子序列的差異,使得不同組織中 RNA聚合RNA聚合酶與其結(jié)合的情況不同。SyGl決定性別涉及到的變異來(lái)源有 A、CA、C。
A.基因突變
B.基因重組
C.染色體結(jié)構(gòu)變異
D.染色體數(shù)目變異
(2)根據(jù)上述信息,概括SyGl和FrBy在花芽發(fā)育為雄花過(guò)程中的作用,并完善“雙突變模型”假說(shuō)的模式圖。。
(3)下列實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持“雙突變模型”的有 BCDBCD。
A.性染色體上的FrBy和常染色體上的A起源相同
B.性染色體上的SyGl和FrBy在雄花中特異性表達(dá)
C.敲除獼猴桃雄株性染色體上的SyGl可獲得兩性花
D.轉(zhuǎn)入FrBy的獼猴桃雌株可自花傳粉產(chǎn)生子代
(4)若要將FrBy轉(zhuǎn)入獼猴桃雌株,請(qǐng)說(shuō)明獲得該轉(zhuǎn)基因植株的基本技術(shù)流程。 獲得FrBy基因;構(gòu)建基因表達(dá)載體;將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞;檢測(cè)FrBy基因是否成功導(dǎo)入,選擇陽(yáng)性愈傷組織,進(jìn)行植物組織培養(yǎng)獲得植株,檢測(cè)植株的性別獲得FrBy基因;構(gòu)建基因表達(dá)載體;將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞;檢測(cè)FrBy基因是否成功導(dǎo)入,選擇陽(yáng)性愈傷組織,進(jìn)行植物組織培養(yǎng)獲得植株,檢測(cè)植株的性別。
(5)寫(xiě)出植物性別決定機(jī)制的研究在實(shí)踐生產(chǎn)上的一項(xiàng)應(yīng)用。 提高雌花比例,多結(jié)果實(shí)和種子,增加農(nóng)作物產(chǎn)量/通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)或基因編輯技術(shù),獲得雄性不育植株,方便實(shí)現(xiàn)雜交育種提高雌花比例,多結(jié)果實(shí)和種子,增加農(nóng)作物產(chǎn)量/通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)或基因編輯技術(shù),獲得雄性不育植株,方便實(shí)現(xiàn)雜交育種。
【考點(diǎn)】生物變異的類(lèi)型綜合.
【答案】RNA聚合;A、C;;BCD;獲得FrBy基因;構(gòu)建基因表達(dá)載體;將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞;檢測(cè)FrBy基因是否成功導(dǎo)入,選擇陽(yáng)性愈傷組織,進(jìn)行植物組織培養(yǎng)獲得植株,檢測(cè)植株的性別;提高雌花比例,多結(jié)果實(shí)和種子,增加農(nóng)作物產(chǎn)量/通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)或基因編輯技術(shù),獲得雄性不育植株,方便實(shí)現(xiàn)雜交育種
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:7引用:1難度:0.6
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