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突变体是研究功能基因组的前提,转座子是基因组中可以移动的DNA序列。科研人员将玉...

突变体是研究功能基因组的前提,转座子是基因组中可以移动的DNA序列。科研人员将玉米转座子进行改造,改造后的 Ac 转座子能够合成转座酶,但是由于缺失两端的转座序列而丧失转移能力。Ds 转座子不能合成转座酶,因此单独存在时也不能发生转移,只有同时存在 Ac Ds 时,Ds才能以一定的频率从原位点切离插入到任意新位点中,同时使功能基因得以破坏或恢复。现将玉米转座子引入到水稻的 DNA中,构建水稻突变体库,并从中筛选到稳定遗传的矮杆突变株,实验流程如下图。

含酚类化合物

请回答下列问题:

1)科研人员将Ac Ds 分别导入水稻细胞,获得Ac Ds 的转化植株。首先将构建的Ac 转座载体和 Ds 转座载体分别与①_______混合培养。取水稻未成熟种子,消毒后接种于含有植物激素的②_________培养基上,诱导产生愈伤组织。因愈伤组织具有分化程度③_____,分裂④_____特点,常作为基因工程的理想受体材料。将完成转化的愈伤组织接种于含有⑤_____的培养基进行筛选,培养后获得抗性植株,即 F0 代。

2)为了便于对转座突变体的功能基因进行研究和定位,筛选 T-DNA 单拷贝插入,但没有表型突变的 AcDs 转基因植株F0,杂交获得 F1 代。通过 PCR 技术从中筛选出目标 F1 植株(转座子插入法构建的突变体库中的植株),理论上目标 F1 植株占 F1 个体总数的 _____。请从下图中任选一种目标 F1 ______(填AB),[请将图画在答题纸上]画出其相应亲本 F0 植株的基因组成及在染色体的位置_____

3)目标 F1 代植株自交获得 F2 代,可在苗期喷洒除草剂筛选转座突变体,理由是_____

4)科研人员在众多转座突变体中发现一矮杆突变株,让其自交并筛选仅含有 Ds 而无 Ac 的植株,目的是_____,并用Ds 做标签在基因组中定位且分离出矮杆基因。

 

农杆菌 蔗糖、大量元素、微量元素、维生素类、琼脂、水 低 旺盛 潮霉素 1/4 A(或B) Ds未发生转座时除草剂抗性基因不能正常表达,只有在Ds发生转座后,除草剂抗性基因才会表达 使矮杆突变的性状可以稳定遗传   【解析】 基因工程技术的基本步骤: (1)目的基因的获取:基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成; (2)基因表达载体的构建:基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等; (3)将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法; (4)目的基因的检测与鉴定: 分子水平上的检测: ①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术; ②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术; ③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。 个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 (1)识图分析可知,图中构建的基因表达载体用到了Ti质粒,据此推测导入受体细胞选择的是农杆菌转化法,因此首先将构建的Ac转座载体和Ds转座载体分别与农杆菌混合培养;植物组织培养需要的条件,培养基中除了含有植物激素外,还需要一定的营养物质,包括:蔗糖、大量元素、微量元素、维生素类、琼脂、水,诱导产生愈伤组织;愈伤组织是高度液泡化、无定型状态的薄壁细胞,因此其具有分化程度低、分裂能力强的特点,常作为基因工程的理想受体材料;构建的基因表达载体中都含有潮霉素抗性基因作为标记基因,因此完成转化的愈伤组织细胞具有潮霉素抗性,可以将其接种于含有潮霉素的培养基进行筛选,培养后获得抗性植株,即F0代。 (2)为了便于对转座突变体的功能基因进行研究和定位,筛选T-DNA单拷贝插入,但没有表型突变的Ac和Ds转基因植株F0,即只有Ac插入到一条染色体上的植株F0和只有Ds插入到另外一条染色体(与Ac插入染色体为同源染色体或者非同源染色体上)上的植株F0,则植株F0的基因型如图:(分别插入到不同植株的非同源染色体上)或(分别插入到不同植株的同源染色体上),二者杂交获得F1代,通过PCR技术从中筛选出目标F1植株(转座子插入法构建的突变体库中的植株),则F1植株的基因型为:,那么理论上目标F1植株占F1个体总数的1/4。 (3)构建的含有Ds的基因的表达载体中,Ds基因插入到除草剂抗性基因中,转化得到植株F0后,经过杂交筛选得到目标F1代植株,根据题意,同时存在Ac和Ds时,Ds才能以一定的频率从原位点切离插入到任意新位点中,同时使功能基因得以破坏或恢复,因此目标F1代植株自交获得F2代,Ds未发生转座时除草剂抗性基因不能正常表达,只有在Ds发生转座后,除草剂抗性基因才会表达,故可在苗期喷洒除草剂筛选转座突变体。 (4)Ac转座子能够合成转座酶,但是由于缺失两端的转座序列而丧失转移能力。Ds转座子不能合成转座酶,因此单独存在时也不能发生转移,在众多转座突变体中发现一矮杆突变株,让其自交并筛选仅含有Ds而无Ac的植株,则该植株的Ds基因不能转移,那么使矮杆突变的性状可以稳定遗传。
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考点分析:
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地钱()是一种苔藓植物(图1),性染色体为,其生活史有世代交替现象(图2代表染色体数),会经历孢子体和配子体两种不同的植物体形态。

1)地钱具有重要的药用价值,若要快速人工繁育,可采用的方法及原理是____________

A. 植物组织培养、植物细胞全能性    B. 植物组织培养、植物细胞核全能性

C. 植物体细胞杂交、植物细胞全能性    D. 植物体细胞杂交、植物细胞核全能性

2)地钱的孢子体可以分为胞蒴、蒴柄、蒴足三部分,若比较这三部分结构细胞中的核酸,分析合理的是__________

A. 完全相同,也完全相同    B. 完全相同,不完全相同

C. 不完全相同,完全相同    D. 不完全相同,也不完全相同

3)生理过程共同维持地钱染色体数目的恒定,其中生理过程称为__________;从受精卵到孢子体的发育过程所进行的细胞分裂与生理过程相比,共同特征是__________(填写下列相关序号)。

①需进行复制        ②细胞分裂次数等于复制次数

③可发生基因突变        ④可发生基因重组

4)齐齐哈尔大学生命科学与工程学院的科学家曾对中国东北地钱进行了染色体核型分析,结果如图3所示,18均为常染色体,而代表性染色体。

染色体核型分析的取材应选用____________________(选填分裂旺盛的生长点不分裂的成熟组织);取材后的制片过程应遵循正确的步骤,请完成排序:__________。(用数字编号表示)

①用清水漂洗   ②用拇指轻按载玻片   ③用龙胆紫溶液染色   ④用盐酸和酒精混合溶液解离

5)根据图2、图3分析,科学家在进行此次染色体核型分析时,所用细胞取自__________(选填孢子体或配子体),写出你的判断依据:____________________

 

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茉莉酸(JA)是植物体内存在的内源信号分子,与植物生长发育以及抗逆能力有关。为了研究其生理功能及作用机理,研究者开展了下面的实验研究。

1)研究者分别用等量的 JA 溶液和蒸馏水处理生理状态相似的拟南芥离体叶片 4 天,结果如图 1所示。实验通过检测__说明 JA 能促进叶片的衰老。

2)为进一步研究 JA 促进叶片衰老的作用机理,研究者选择野生型拟南芥和 JA 敏感缺陷型突变体(COI-1 基因发生突变,不能合成COI-1 蛋白),用适量蒸馏水和 JA 溶液分别处理12 天,结果如图2所示,b 组叶片明显生长停滞并变黄。其中a 组为用蒸馏水处理的野生型植株,写出b 组和c 组分别选用的植株和处理是b 组:_____c _____

3)研究发现 JA 借助COI-1 调控使多种蛋白质的合成量发生了变化,其中 RCA 蛋白(Rubisco 酶,光合作用中固定二氧化碳的酶)是合成量减少的蛋白。为探究 JA 如何通过COI-1 抑制RCA蛋白的合成过程,研究者继续进行了下列实验。实验处理结果如图3所示(图中“+”表示添加JA,“-”表示未添加JA)。

①由于细胞中 rRNA(核糖体 RNA)表达量_____,在实验中可作为标准参照。

②综合上述研究,请阐明 JA 促进拟南芥叶片衰老的机制_____

 

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为探索治疗机体对于某种药物依赖的有效途径,我国科研人员进行了如下研究:

1)将大鼠置于自身给药箱中(如图),当大鼠按压非给药杆时指示灯不亮,药泵不给药,按压给药杆时指示灯亮,药泵通过静脉导管向大鼠直射一定量药物,灯亮时,光刺激大鼠视网膜,引起视神经细胞产生_____,传至末梢,释放_____作用于突触_____上的受体,信息传至视中枢,产生视觉,多次重复训练后,大鼠在光信号和给药之间建立联系,当给药时间内大鼠按压给药杆的次数达到一定程度时,即可被视为对该药物形成依赖,以下将这种大鼠称为D鼠。

2)研究发现,D鼠相关脑群内酶A含量和活性均明显升高,为探讨酶A活性对药物依赖的影响,在两组D鼠相关脑区注射酶A活性抑制剂或生理盐水后,再分别放入自身给药箱,记录单位时间内两组D鼠_____与对照组相比,若抑制剂组的D鼠______,则表明抑制酶A的活性可以降低D鼠对药物的依赖。

3)研究者设计了一种能与编码酶A的mRNA互相结合的,含22个核苷酸的RNA,它能进入细胞,促进编码酶A的mRNA降解,将这种小RNA用溶剂M溶解后,注射到D鼠相关脑区,引起酶A含量明显下降,D鼠对药物的依赖降低,进行本实验时,要同时进行一个对照处理,将一段小RNA___(填写“生理盐水”或“蒸馏水”或“溶剂M”)溶解,注射到D鼠的相关脑区,这段小RNA的最佳设计为:与实验组使用的小RNA相比,其核苷酸的___(多选,只填序号)

a种类相同  b种类不同  c数目相同 d数目不同 e序列完全相同 f序列完全不同

若此对照组D鼠相关脑区内酶A含量无明显变化,则可以证明_______________________等因素对实验组结果无影响。

 

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我国科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得诺贝尔奖。青蒿细胞中青蒿素的合成途径如下图实线方框内所示,酵母细胞也能够产生合成青蒿酸的中间产物FPP(如虚线方框内所示)。科学家向酵母菌导入相关基因培育产青蒿素酵母菌。下列叙述正确的是(   

A.过程①需要逆转录酶催化

B.培育产青蒿素酵母菌,必须导入FPP合成酶基因和ADS酶基因

C.由于ERG9酶等的影响,培育的产青蒿素酵母合成的青蒿素仍可能很少

D.在野生植物中提取青蒿素治疗疟疾,体现了生物多样性的间接价值

 

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将一灵敏电流计电极置于蛙坐骨神经腓肠肌的神经上(如图1),在①处给予一适宜强度的刺激,测得的电位变化如图2所示。若在②处给予同等强度的刺激,测得的电位变化是(  )

A. B.

C. D.

 

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