Question

研究者在大豆突变体库中筛选出纯合突变体甲，并对其展开研究。

（1）γ射线照射可诱导大豆发生基因突变或__________，是构建大豆突变体库常用的__________因素诱变方法。突变体甲表现为叶皱缩型，如下图。

（2）以突变体甲与野生型大豆为亲本，进行正反交获得F₁。采用特异性引物对两亲本基因组DNA 进行PCR扩增得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及F₁植株进行PCR扩增的结果。

据结果判断，1～10中__________是杂交成功获得的F₁植株；推测F₁中出现其它植株的原因是__________。F₁自交收获F₂，发现突变型124株、野生型380株，说明突变体甲叶型突变的遗传符合孟德尔的__________定律。

（3）研究发现突变体甲是7号染色体片段缺失导致的，预测该缺失范围内有6个基因（记为基因1～6）最有可能与甲的叶皱缩有关，而这6个基因在8号染色体上均有功能类似的基因（记为基因1＇～6＇）。为确定基因1～6中与甲的叶皱缩直接相关的基因，研究者从野生型__________细胞中提取总RNA，逆转录获得__________作为PCR模板，根据上述基因设计引物进行扩增。结果发现只扩增出基因1～4，以及基因1＇、3＇、5＇、6＇，故锁定基因__________作为重点研究对象，后命名为基因P和基因Q。

（4）研究者将同为叶皱缩表型的突变体乙与突变体甲杂交，子代均表现为叶皱缩，说明突变体乙与突变体甲的突变位点是__________（相同/不同）的。进一步对突变体乙的基因测序，发现仅有基因Q发生突变。为确定基因Q的功能，将该基因转入__________的大豆中，若发现__________，则可证实基因Q与叶片正常发育直接相关。

（5）研究发现基因Q与大豆叶表皮角质层的发育过程有关，角质层具有保水、抵抗病菌和昆虫侵袭等作用。请预期该研究的应用价值：__________。

Answer

染色体变异 物理 3、4、7、9 亲本发生自交 基因分离 叶片 cDNA 2、4 相同 基因Q突变体（突变体乙） 转基因的突变体叶表型恢复为野生型 对培育抗旱、抗病虫的大豆新品种具有重要意义

【解析】

本题以图文结合为情境，考查学生对基因突变、基因工程操作的基本程序、基因的分离定律等相关知识的识记和理解能力，以及获取信息、分析问题的能力。

(1) γ射线属于物理诱变因素。用γ射线照射可诱导大豆发生基因突变或染色体变异。

(2) 依题意和分析图示可知：突变体甲和野生型大豆均为纯合子，各自含有一条DNA条带，但二者含有的DNA条带不同。以突变体甲与野生型大豆为亲本，进行正反交，理论上获得的F1植株中，既有突变体甲的DNA条带，又有野生型大豆的DNA条带，据此可推知：在1～10中，3、4、7、9是杂交成功获得的F1植株。1、5、10的DNA条带与突变体甲相同，是突变体甲自交产生的子代；2、6、8的DNA条带与野生型大豆相同，是野生型大豆自交产生的子代。可见，F1中出现其它植株的原因是亲本发生自交。F1自交收获的F2中，突变型∶野生型＝124∶380≈1∶3，说明F1的叶型是由一对等位基因控制的，且叶皱缩为隐性性状，突变体甲叶型突变的遗传符合孟德尔的分离定律。

(3) 已知突变体甲的7号染色体片段缺失范围内有6个基因（记为基因1～6）最有可能与甲的叶皱缩有关，而这6个基因在8号染色体上均有功能类似的基因（记为基因1＇～6＇）。由于控制叶型的基因在叶片细胞中表达，所以为确定基因1～6中与甲的叶皱缩直接相关的基因，应以从野生型叶片细胞中提取的总RNA为模板，再以通过逆转录获得的cDNA作为PCR模板，根据上述基因设计引物进行扩增。依据“只扩增出基因1～4和1＇、3＇、5＇、6＇”可知，野生型缺乏突变体甲所具有的基因2和4，进而说明基因2和4与甲的叶皱缩直接相关，并将基因2和4命名为基因P和基因Q。

(4) 结合对(2)的分析可知：突变体甲所表现的叶皱缩为隐性性状。将同为叶皱缩表型的突变体乙与突变体甲杂交，子代均表现为叶皱缩，说明突变体乙与突变体甲的突变位点是相同的。由题意可知：突变体乙仅有基因Q发生突变。为确定基因Q的功能，可将该基因（正常基因Q）转入基因Q突变体（突变体乙）的大豆中。如果基因Q与叶片正常发育直接相关，则转基因的突变体的叶表型会恢复为野生型。

(5) 角质层具有保水、抵抗病菌和昆虫侵袭等作用，而研究发现基因Q与大豆叶表皮角质层的发育过程有关，据此可说明该研究的应用价值在于：对培育抗旱、抗病虫的大豆新品种具有重要意义。