Question

【題目】閱讀下面的材料，完成（1）~（4）題

茄科植物是經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大的植物類群之一，常見(jiàn)的有番茄、茄子、辣椒，還有酸漿屬植物如毛酸漿（俗稱姑娘果）等。茄科的花萼在受精后一般不落，成為果實(shí)的附屬結(jié)構(gòu)。酸漿屬植物的果萼會(huì)顯著膨大，甚至形成完美的“中國(guó)燈籠”狀結(jié)構(gòu)，這種權(quán)為罕見(jiàn)的進(jìn)化現(xiàn)象稱為形態(tài)創(chuàng)新。

研究發(fā)現(xiàn)，酸漿屬“中國(guó)燈籠”的進(jìn)化發(fā)育受激素和遺傳雙重調(diào)控，其起源與雄性育性偶聯(lián)。首先，“中國(guó)燈籠”僅在受精后才能形成，表明其發(fā)育受到受精信號(hào)的調(diào)控。其次，“中國(guó)燈籠”的起源有其遺傳調(diào)控基礎(chǔ)，“中國(guó)燈籠”的起源與M2基因在花器官中的異位表達(dá)密切相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)“中國(guó)燈籠”的發(fā)育還與M3基因有關(guān)。在毛酸漿中，M3基因只表達(dá)在花器官中，它編碼M3蛋白，可以和M2基因的啟動(dòng)子結(jié)合。而在番茄等茄屬植物中，M2的同源基因S6在花中表達(dá)極低，這可能是由于M3蛋白結(jié)合了S6基因啟動(dòng)子上的G-BOX元件，抑制了該基因的表達(dá)，沒(méi)有形成“中國(guó)燈籠”。在毛酸漿中，M3蛋白與MAS蛋白互作形成二聚體，結(jié)合在M2基因啟動(dòng)子中變異了的G-BOX元件，所以對(duì)M2基因表達(dá)的抑制顯著降低，使得M2基因異位表達(dá)到花部器官，從而形成“中國(guó)燈籠”。這些與“中國(guó)燈籠”形成和發(fā)育有關(guān)的基因，還調(diào)控雄性育性。敲降M2基因后，“中國(guó)燈籠”變小，花粉數(shù)目顯著降低，甚至無(wú)花粉，無(wú)“中國(guó)燈籠”形成；過(guò)量表達(dá)M2的同源基因使得馬薯和擬南芥均產(chǎn)生膨大的花莩。敲降M3基因，花粉中的淀粉積累受阻，花萼增大；同時(shí)M2基因的表達(dá)在花萼和雄蕊中顯著升高。M2和M3雙基因敲降后，可以產(chǎn)生形態(tài)正常的花，成熟花粉的比例提高，但仍有約30%的花粉不能成熟。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題

（1）酸漿屬植物具有明顯區(qū)別于其他茄科植物的“中國(guó)燈籠”狀結(jié)構(gòu)，這一性狀的形成是長(zhǎng)期_______的結(jié)果，其原因是M2基因發(fā)生了_________，形成___________特定環(huán)境的新類型。

（2）M2基因在酸漿屬花的發(fā)育中具有兩個(gè)重要作用：“中國(guó)燈籠”的形成和__________________________。

（3）根掲“中國(guó)燈籠”的遺傳機(jī)制，用衛(wèi)頭、+（表示促進(jìn)）和ー（表示抑制）和必要的文字說(shuō)明番茄等茄屬植物沒(méi)有形成“中國(guó)燈籠”的原因：M3基因---______________ ---- “中國(guó)燈籠

（4）由于“中國(guó)燈籠”的起源與雄性育性相偶聯(lián)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為這一結(jié)構(gòu)的形成只是生物育性改變的進(jìn)化過(guò)程中的副產(chǎn)品，是“搭車效應(yīng)”的結(jié)果；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為“中國(guó)燈籠”確實(shí)對(duì)果實(shí)的保護(hù)起到微環(huán)境的作用，屬于有利變異才得以保留。你認(rèn)為哪種觀點(diǎn)正確？請(qǐng)說(shuō)明你的理由。_____________

Answer 1

【答案】自然選擇 突變（變異、基因突變） 適應(yīng) 雄性育性的決定（只要與育性相關(guān)即可） 第一種觀點(diǎn)正確。敲降M2基因后，花粉數(shù)目顯著降低，甚至無(wú)花粉。敲降M3基因，花粉中的淀粉積累受阻。M2和M3雙基因敲降后，可以產(chǎn)生形態(tài)正常的花夢(mèng)，但仍有約30%的花粉不能成熟。這說(shuō)明相關(guān)基因主要影響雄性育性。

第二種觀點(diǎn)正確。發(fā)育中的“中國(guó)燈籠”可通過(guò)光合作用、微環(huán)境效應(yīng)等保護(hù)果實(shí)發(fā)育，尤其是在極端低溫等環(huán)境下可以顯著提高植物的適合度。成熟的“中國(guó)燈籠”一方面可以延緩漿果由于直接暴露導(dǎo)致的果實(shí)腐爛和失水干癟，為動(dòng)物提供了盡可能新鮮的果實(shí)，有利于傳播種子；另一方面，成熟的“中國(guó)燈籠”則可通過(guò)水流和風(fēng)有效地輔助果實(shí)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳播，因此確實(shí)為有利變異

【解析】

1、適應(yīng)性是指生物體與環(huán)境表現(xiàn)相適合的現(xiàn)象。適應(yīng)性是通過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇，需要很長(zhǎng)時(shí)間形成的。

2、基因?qū)π誀畹目刂朴袃煞N方式：間接控制，基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀；直接控制，基因還能通過(guò)控制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。

3、考查現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的內(nèi)容。

種群是生物進(jìn)化的基本基本單位，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率發(fā)生改變的過(guò)程；突變和基因重組是生物進(jìn)化的原材料；自然選擇決定生物進(jìn)化的方向；隔離是物種形成的必要條件，生殖隔離的產(chǎn)生是新物種產(chǎn)生的標(biāo)志。突變和基因重組、自然選擇、隔離是物種形成的三個(gè)基本環(huán)節(jié)。共同進(jìn)化導(dǎo)致了生物多樣性的形成，不同物種之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，這就是共同進(jìn)化。

1）酸漿屬植物具有明顯區(qū)別于其他茄科植物的“中國(guó)燈籠”狀結(jié)構(gòu)，這一性狀的形成是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果，由信息：“M2基因在花器官中的異位表達(dá)”可知：中國(guó)燈籠的形成與M2基因發(fā)生了突變（變異、基因突變，進(jìn)而形成適應(yīng)特定環(huán)境的新類型。

（2）由題意可知：M2基因在酸漿屬花的發(fā)育中具有兩個(gè)重要作用：“中國(guó)燈籠”的形成和雄性育性的決定（只要與育性相關(guān)即可）。

（3）根據(jù)“中國(guó)燈籠”的遺傳機(jī)制，用箭頭、+（表示促進(jìn)）和-（表示抑制）和必要的文字說(shuō)明番茄等茄屬植物沒(méi)有形成“中國(guó)燈籠”的原因：

（4）由于“中國(guó)燈籠”的起源與雄性育性相偶聯(lián)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為這一結(jié)構(gòu)的形成只是生物育性改變的進(jìn)化過(guò)程中的副產(chǎn)品，是“搭車效應(yīng)”的結(jié)果；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為“中國(guó)燈籠”確實(shí)對(duì)果實(shí)的保護(hù)起到微環(huán)境的作用，屬于有利變異才得以保留。你認(rèn)為哪種觀點(diǎn)正確？請(qǐng)說(shuō)明你的理由。第一種觀點(diǎn)正確。敲降M2基因后，花粉數(shù)目顯著降低，甚至無(wú)花粉。敲降M3基因，花粉中的淀粉積累受阻。M2和M3雙基因敲降后，可以產(chǎn)生形態(tài)正常的花夢(mèng)，但仍有約30%的花粉不能成熟。這說(shuō)明相關(guān)基因主要影響雄性育性。

第二種觀點(diǎn)正確。發(fā)育中的“中國(guó)燈籠”可通過(guò)光合作用、微環(huán)境效應(yīng)等保護(hù)果實(shí)發(fā)育，尤其是在極端低溫等環(huán)境下可以顯著提高植物的適合度。成熟的“中國(guó)燈籠”一方面可以延緩漿果由于直接暴露導(dǎo)致的果實(shí)腐爛和失水干癟，為動(dòng)物提供了盡可能新鮮的果實(shí)，有利于傳播種子；另一方面，成熟的“中國(guó)燈籠”則可通過(guò)水流和風(fēng)有效地輔助果實(shí)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳播，因此確實(shí)為有利變異