Question

【題目】水稻穗粒數(shù)可影響水稻產(chǎn)量。研究者篩選到一株穗粒數(shù)異常突變體，并進(jìn)行了相關(guān)研究。

（1）農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA序列，可以從農(nóng)桿菌中轉(zhuǎn)移并隨機(jī)插入到被侵染植物的______中，導(dǎo)致被插入的基因功能喪失。研究者用此方法構(gòu)建水稻突變體庫，并從中篩選到穗粒數(shù)異常突變體。

（2）研究者分別用EcoRI、HindⅢ、BamHⅠ三種限制酶處理突變體的總DNA，用HindⅢ處理野生型的總DNA，處理后進(jìn)行電泳，使長短不同的DNA片段分離。電泳后的DNA與DNA分子探針（含放射性同位素標(biāo)記的T-DNA片段）進(jìn)行雜交，得到下圖所示放射性檢測結(jié)果。

①由于雜交結(jié)果中_______，表明T-DNA成功插入到水稻染色體基因組中。（注：T-DNA上沒有EcoR I、HindⅢ、BamHⅠ三種限制酶的酶切位點(diǎn)）

②不同酶切結(jié)果，雜交帶的位置不同，這是由于____不同。

③由實驗結(jié)果判斷突變體為T-DNA單個位點(diǎn)插入，依據(jù)是__________。

（3）研究者用某種限制酶處理突變體的DNA（如下圖所示），用____將兩端的黏性末端連接成環(huán)，以此為模板，再利用圖中的引物_____組合進(jìn)行PCR，擴(kuò)增出T-DNA插入位置兩側(cè)的未知序列。經(jīng)過與野生型水稻基因組序列比對，確定T-DNA插入了2號染色體上的B基因中。

（4）研究發(fā)現(xiàn)，該突變體產(chǎn)量明顯低于野生型，據(jù)此推測B基因可能_____（填促進(jìn)或抑制）水稻穗粒的形成。

（5）育種工作者希望利用B基因，對近緣高品質(zhì)但穗粒數(shù)少的低產(chǎn)水稻品系2進(jìn)行育種研究，以期提高其產(chǎn)量，可行的思路是_____。

Answer 1

【答案】染色體DNA（或“核基因組”） 突變體在不同限制酶處理時，均出現(xiàn)雜交帶，野生型無條帶，Ti質(zhì)粒有雜交帶 不同酶切后含T-DNA的片段長度 用三種不同限制酶處理都只得到一條雜交帶，而野生型無雜交帶 DNA連接酶 ①④ 促進(jìn) 培育可以穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)入B基因的水稻品系2植株

【解析】

根據(jù)電泳圖分析，突變體在不同限制酶處理時，均出現(xiàn)雜交帶，野生型無條帶，Ti質(zhì)粒有雜交帶，表明T-DNA成功插入到水稻染色體基因組中；而不同酶切結(jié)果雜交帶不同，說明不同酶切后含T-DNA的片段長度不同；用三種不同限制酶處理都只得到一條雜交帶，而野生型無雜交帶，說明突變體為T-DNA單個位點(diǎn)插入；當(dāng)T-DNA插入2號染色體上的B基因，會破環(huán)B基因，導(dǎo)致突變體產(chǎn)量低于野生型，說明B基因可能促進(jìn)水稻穗粒的形成。

（1）Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上，所以農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA序列，可以從農(nóng)桿菌中轉(zhuǎn)移并隨機(jī)插入到被侵染植物的染色體DNA中，導(dǎo)致被插入的基因功能喪失。研究者用此方法構(gòu)建水稻突變體庫，并從中篩選到穗粒數(shù)異常突變體。

（2）①由于雜交結(jié)果中突變體在不同限制酶處理時，均出現(xiàn)雜交帶，野生型無條帶，Ti質(zhì)粒有雜交帶，表明T-DNA成功插入到水稻染色體基因組中。②不同酶切結(jié)果，雜交帶的位置不同，這是由于不同酶切后含T-DNA的片段長度。③由實驗結(jié)果判斷突變體為T-DNA單個位點(diǎn)插入，依據(jù)是用三種不同限制酶處理都只得到一條雜交帶，而野生型無雜交帶。

（3）DNA連接酶可以將末端連接起來，所以研究者用某種限制酶處理突變體的DNA，用DNA連接酶將兩端的黏性末端連接成環(huán)，以此為模板，再利用圖中的引物①、④組合進(jìn)行PCR，擴(kuò)增出T-DNA插入位置兩側(cè)的未知序列。

（4）當(dāng)T-DNA插入2號染色體上的B基因，會破環(huán)B基因，導(dǎo)致突變體產(chǎn)量低于野生型，說明B基因可能促進(jìn)水稻穗粒的形成。

（5）育種工作者希望利用B基因，對近緣高品質(zhì)但穗粒數(shù)少的低產(chǎn)水稻品系2進(jìn)行育種研究，以期提高其產(chǎn)量，可行的思路是培育可以穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)入B基因的水稻品系2植株。穩(wěn)定遺傳的植株后代不會發(fā)生性轉(zhuǎn)分離，更有利于提高產(chǎn)量。