Question

拟南芥为十字花科、自花授粉的植物，由于其具有基因组小、繁殖快等特点，成为遗传学研究的首选材料。研究者发现在野生型拟南芥中出现一株花期明显提前的植株并命名为“早花”，为研究其早花性状，研究者做了以下实验。

（1）为判断该“早花”是否发生了可遗传变异，最简便的验证方法是________，若后代中出现早花性状，可判断早花性状属于可遗传变异 。研究者将该“早花”与野生型的杂交子代表现型统计如下表所示，该“早花”为_____性状。

（2）来自突变体库中的一个隐性突变体A3（aa）表现型与此“早花”极为相似（该“早花”突变基因用B/b表示）。

①已知A3的突变基因a位于2号染色体上（如图1所示），该“早花”基因B/b在染色体上的定位有几种情况？请试着在图2中标注出基因A/a和B/b的可能位置关系。______

② 为判断基因A/a与基因B/b的位置关系，研究者用A3与该“早花”杂交，子一代表现型均为____________ ，则 A3的突变基因a与该“早花”的突变基因互为等位基因，由此推测该“早花”性状由基因A突变所致。

③ 为验证上述推测是否正确，研究者将A基因与质粒经__________________酶处理构建基因表达载体分别转入到A3和该“早花”突变体中，转基因株系均__________________，说明b基因由基因A突变所致，使植株出现早花性状。

（3）为探究早花性状产生的分子机制，研究者分别提取A3、该“早花”和野生型的mRNA，经过______形成cDNA，利用_____技术在体外特异性扩增A基因，对扩增结果进行电泳。结果如下图所示，推测“早花”性状产生的原因是___________________。

注：图中ACTIN基因在活细胞中均表达且表达量相近。

（4）综合上述实验结果，分析推测基因A的功能为________________________。

Answer

该“早花”植株自交 隐性 早花性状 限制性核酸内切酶、DNA连接酶 恢复为野生型性状 逆转录酶 PCR 该“早花”突变体中A基因突变成a，无法转录出正常mRNA进而无法表达出正常蛋白质，从而出现早花性状 抑制提前开花

【解析】【试题分析】

本题以拟南芥“早花”性状为载体，考查性状显隐性的判断、基因位置的判断及检测方法。需要考生能从题干和题图中获取有效信息，并结合题意梳理所学知识点，构建知识网络，对各小题进行分析作答。

（1）由于拟南芥为自花授粉的植物，所以为判断该“早花”是否发生了可遗传变异，最简便的验证方法是让该“早花”植株自交，若后代中出现早花性状，可判断早花性状属于可遗传变异；将该“早花”与野生型的杂交，F1均表现为野生型，且正反交结果相同，由此可推知野生型为显性性状，该“早花”为隐性性状。

（2）①由于隐性突变体A3（aa）表现型与此“早花”极为相似（该“早花”突变基因用B/b表示），所以可推知基因A/a和B/b的位置关系可能有3种情况：一种是基因A/a和B/b互为等位基因，即两对等位基因位于一对同源染色体的相同位置上；一种是基因A/a和B/b属于同源染色体上的非等位基因，即基因A/a和B/b位于一对同源染色体的不同位置上，A3的基因组成为aaBB，早花的基因组成为AAbb；还有一种情况是基因A/a和B/b属于非同源染色体上的非等位基因，即基因A/a和B/b分别位于两对对同源染色体上，A3的基因组成为aaBB，早花的基因组成为AAbb。具体图解详见答案。

② 本题可用逆推法。若A3的突变基因a与该“早花”的突变基因互为等位基因，即该“早花”性状由基因A突变所致（可用基因a1表示），则用A3（aa）与该“早花”（a1a1）杂交，子一代的基因型均为aa1，表现型均为早花性状。

③ 构建基因表达载体时需要用到限制性核酸内切酶、DNA连接酶处理；若b基因由基因A突变所致，使植株出现早花性状，则将A基因通过基因工程分别转入到A3和该“早花”突变体中，转基因株系均可恢复为野生型性状。

（3）cDNA可由mRNA经过逆转录酶的催化形成；可利用PCR技术在体外特异性扩增A基因；根据电泳结果可知，A3与该“早花”细胞中所含基因相关，野生型为杂合子，所以可推测“早花”性状产生的原因是该“早花”突变体中A基因突变成a，无法转录出正常mRNA进而无法表达出正常蛋白质，从而出现早花性状。

（4）由基因A突变而成的a基因使拟南芥出现早花性状，所以可推测基因A的功能为抑制提前开花。