Question

叶色变异指叶色表现型发生异常，叶绿素含量发生改变。此类变异通常会影响光合作用，往往导致减产，甚至引起植株死亡。科研人员在粳稻品种Kitaake的转基因组织培养过程中发现了一种白条纹突变体，命名为st11，该突变体在分蘖前叶片表现正常，从分蘖期开始新长出的叶片表现为白色条纹，且该性状一直持续到成熟期。

（1）叶色突变在水稻中比较常见，来源一般包括自然突变和________。现有水稻叶色突变体主要包括白化、黄化、淡绿、斑马叶等多种表型，体现了基因突变________的特点。

（2）为判断st11主要生产特性是否发生改变，研究人员检测了野生型（WT）与st11的平均株高和结实率，得到了以下如图1、图2结果，该结果说明________。

   

（3）科研人员选取了22株突变体，检测潮霉素抗性（T-DNA中标记基因），结果如下图3，推测该突变不是由T-DNA插入引起，是发生于转基因组织培养过程中。做出该判断的依据是________。

通过构建分离群体进行遗传分析，发现st11与野生型杂交后F₁均表现正常叶色，且F₂群体中正常叶：白条纹=3：1。上述结果表明突变体st11的白条纹性状是由________基因控制的。

（4）经初步试验，确定st11定位于1号染色体。为进一步确认基因位点，利用五个重要分子标记RM10076、RM10048、Ⅰ-14、Ⅰ-10、Ⅰ-26对F₂中284个白条纹单株进行分析，统计交换情况，结果如下表。

分子标记	Ⅰ-26	Ⅰ-10	Ⅰ-14	RM10048	RM10076
交换次数	3	0	3	3	16

据表中数据推测，st11基因更靠近分子标记________。

（5）经过后续研究，研究人员最终确定st11基因位置并成功获取了该基因，请结合所学知识及题目信息，简要描述st11基因在实际生产生活的应用前景________。（答出一点即可）

Answer

人工诱变 不定向性（多方向性） St11（突变体）在（平均株高、结实率等）主要生产特性上（与野生型无明显差异）未发生明显改变 部分突变个体未表现潮霉素抗性 隐性 Ⅰ-10 作为叶色标记应用于育种过程（协助筛选不同基因组成的个体等）；培育观赏植物（作为目的基因导入观赏植物培育新品种）；利用突变体研究叶色突变机理（色素形成、叶绿体发育等）

【解析】

基因突变的特点：基因突变具有普遍性、低频性（个体的基因突变率低，但种群中个体数多，其突变率较高）、随机性、不定向性、多害少利性。

（1）叶色突变在水稻中比较常见，来源一般包括自然突变和人工诱变。水稻叶色突变体主要包括白化、黄化、淡绿、斑马叶等多种表型，体现了基因突变具有不定向性（多方向性）的特点。

（2）结合图示可知，St11（突变体）在平均株高、结实率等主要生产特性上，与野生型无明显差异，说明St11在主要生产特性上未发生明显改变。

（3）由图可知，1表示潮霉素抗性阳性单株对照，2为潮霉素抗性阴性单株对照，3-24与1和2对照可知，有些突变株未表现潮霉素抗性，可推测该突变不是由T-DNA插入引起的，而是发生于转基因组织培养过程中。st11与野生型杂交后F1均表现正常叶色，且F2群体中正常叶∶白条纹=3∶1，可表明突变体st11的白条纹性状是由隐性基因控制的。

（4）标记基因与st11基因越靠近，发生交换的概率越小，根据图表可知，st11基因与Ⅰ-10更靠近。

（5）st11基因在实际生产生活中的应用前景为：可作为叶色标记应用于育种过程（协助筛选不同基因组成的个体等）；培育观赏植物（作为目的基因导入观赏植物培育新品种）；利用突变体研究叶色突变机理（色素形成、叶绿体发育等）。