Question

为了研究拟南芥的基因A、B在减数分裂中的功能，研究人员开展了如下实验。

（1）通过_________法将含卡那霉素抗性基因的T-DNA插入到野生型（AABB）拟南芥基因组中，在含_________的培养基中培养，筛选得到基因型分别为AaBB和AABb的单突变体。

（2）将上述得到的两种单突变体杂交得到F₁，F₁中具有卡那霉素抗性的植株占_____。将具有卡那霉素抗性的F₁分单株种植，收获F₂单独统计，若F₂中抗性：不抗性=15:1，则说明F₁的基因型为_____, 其F₂抗性植株中纯合子的比例为_____。

（3）F₂中各植株的茎叶相似，无法区分。为进一步筛选得到F₂中的突变体纯合子，提取F₂抗性植株的叶片DNA，分别用引物“P1+ P3”组合及“P2+P3”组合进行PCR，检测是否扩增，鉴定原理如下图所示。（插入T-DNA的A基因过大，不能完成PCR）若_________，则相应植株为抗性纯合子aa。依据同样的原理，可得到bb。

（4）下图为两种突变体拟南芥减数分裂过程中的染色体行为变化。据图推测，基因A和B的突变会导致减数分裂发生的变化分别是_________和_________。

Answer

农杆菌转化 卡那霉素 3/4 AaBb 1/5 仅P1+P3能够完成扩增 A突变导致减数第二次分裂时细胞质无法分裂 B突变导致减数第一次分裂时同源染色体无法联会

【解析】

1、PCR技术扩增目的基因

（1）原理：DNA双链复制

（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。

2、常用的转化方法：

将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有基因枪法和 花粉管通道法等。

将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术，此方法的受体细胞多是受精卵。

将目的基因导入微生物细胞：先用 Ca2+处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。

3、自由组合定律：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。

（1）将重组质粒插入植物基因组常用农杆菌转化法，由于T-DNA含有卡那霉素抗性基因，所以在含卡那霉素的培养基中，可以筛选出个体。

（2）a和b都是抗性基因，亲代基因型分别为AaBB和AABb，所以杂交后，F1代基因型及比例为1AABB：1AABb：1AaBB：1AaBb，所以含抗性基因a或b的比例为3/4，如果F2中抗性：不抗性=15：1，符合9：3：3：1，说明F1的基因型是AaBb，遵循自由组合定律。不含抗性基因的个体基因型为AABB，抗性个体中纯合子只有aabb、AAbb、aaBB，比例为1/5。

（3）P1是代表T-DNA的引物，如果能够扩增说明该细胞中目的基因已经转入受体细胞，而P2是A基因的引物，因此如果仅P1+P3能够完成扩增说明该细胞含有目的基因aa。

（4）从图中看出aaBB（A基因发生了突变）在减数第一次分裂时，同源染色体联会，但减数第二次分裂时细胞质无法分裂，导致形成的配子染色体数目加倍，而AAbb突变体（B基因发生突变）是减数第一次分裂时同源染色体无法联会。