异体器官移植过程中往往会发生免疫排斥。通常认为细胞免疫参与了识别并排斥异体器官的免疫过程。
(1)科研人员选取T 淋巴细胞缺陷的A 品系小鼠进行下列实验,原因是参与细胞免疫过程的_____细胞可以清除移植的异体细胞,A 品系小鼠可以排除其干扰。除了异体细胞,这种免疫细胞还可以清除_____细胞(写出两种)。
(2)根据所学教材中特异性免疫知识,写出异体器官移植发生免疫排斥的全过程_____。(150 字以内)
(3)为了研究吞噬细胞是否参与免疫排斥过程,研究人员进行了系列实验。向A 鼠移植不同来源小鼠的组织(A、B、C 鼠基因型各不相同),培养 7 天后,再次移植B 品系小鼠组织,培养 7 天后,检测A 鼠体内第二次移植组织中的吞噬细胞数量,如下表。
组别 | 1 | 2 | 3 | 4 |
第一次移植的组织来源 | 未移植 | A | B | C |
第二次移植组织中的吞噬细胞数量(×10 4) | 2.6 | 2.5 | 12.1 | 3.1 |
①第二次移植组织中出现的吞噬细胞来源于_____鼠,吞噬细胞_____(能/不能) 识别异体组织。
②由 1、2 组数据可知,只移植B 组织和先移植A 组织再移植B 组织吞噬细胞侵入移植组织的数量_____,说明_____。
③3 组吞噬细胞数量远大于 2 组和 4 组,原因是_____。
(4)进一步研究吞噬细胞对异体组织的作用,研究者对A 品系小鼠进行不同移植处理, 如下图(—:未移植;+:已移植)。然后,注射相同数量的不同来源细胞(如图中 A、B、C 所示),一段时间后,利用流式细胞技术统计 A 鼠体内不同来源细胞的数量,结果如下图。
①未移植B 鼠组织的A 鼠体内注射A、B 细胞后,两者细胞数量无明显差异,说明 A 鼠免疫系统_____(能/不能)杀伤异体 B 细胞。
②移植 B 鼠组织的A 鼠注射 B 细胞后,体内 B 细胞消失,而注射 C 细胞结果却不同。由此推测:第一次移植组织诱导A 品系小鼠产生的吞噬细胞可以_____。
ABA 是一类在植物生活条件不适宜时的抗逆信号分子。当土壤干旱时,ABA 大量产生并传送到叶片,作用于保卫细胞,引起气孔关闭。
(1)ABA 还具有的生理作用是_____。如果用放射性 ABA 饲喂叶片,发现它可以向上运输到茎和向下运输到根,说明它在植物体中的运输不是_____运输。
(2)当土壤水分胁迫开始时,根部与干土直接接触,刺激合成 ABA 运输到叶片的木质部。在叶片中 ABA 的分布情况如图:(虚线左右表示不同条件下ABA 的运输情况)
由图可知,不同水分条件下木质部汁液的_____不同。与水分充足相比,水分胁迫时更有利于 ABA 发挥作用,导致气孔关闭,以此来降低蒸腾。原因是_________。
(3)研究发现了ABA 引起气孔关闭的机制,当胞内K+浓度减少时会导致气孔关闭。具体的调节过程如下图(示保卫细胞)。
由图可知,当 ABA 与质膜和内质网膜上受体结合后,通过_____两条途径来协同作用使气孔维持关闭状态。
(4)为进一步研究ABA 受体与气孔关闭的关系,研究者用烟草进行了实验,其中对照组和实验组应选择的实验材料及处理分别包括(填选项前的符号)_____。如果实验结果为_____,则说明 ABA 受体增多能够加速气孔的关闭。
a.野生型烟草植株 b.超表达 ABA 受体基因的烟草植株 c.用营养液培养 d.用加甘露醇的营养液培养 e.定期测量气孔的孔径 f.定期测量烟草植株的持水力
(5)ABA 能够提高作物的抗逆性,有利于作物增产。根据所学的生物工程技术,提出生产ABA 的大致思路。
_____
水稻是我国最重要的粮食作物,通常只能在南方和最好的耕地种植。为拓展水稻的种植范围,将水稻与高粱进行杂交获得高粱稻。
(1)研究者为了让水稻和高粱得以杂交,将水稻和高粱的花粉混合,授给花粉未成熟就进行________的水稻,收获F1种子,种植后同时出现多种变异类型。选择其中表型优良且与母本差异明显的植株进行________操作,收获自交种子,连续自交从中选育出某后代品系——高粱稻RS125。
(2)RS125呈现杆特高(2米)特粗(1厘米)、喜光耐旱的特征,此____________明显与高粱相似。连续三年收获的RS125均呈现同样的特征,这就排除了____________因素对基因表达的影响。
(3)为判断RS125发生变异的原因,取RS125的________,进行解离、漂洗、染色、制片,显微摄影后____________与对比,发现RS125并不携带高粱的染色体片段。
(4)根据以上信息研究者提出假设:RS125的形成是来自高粱花粉的DNA断裂后部分片段整合到水稻基因组中的结果。为验证这一假设,研究者提取了水稻(R)、高粱(S)高粱稻(RS)的根、叶研磨成匀浆,收集其中的蛋白质进行电泳,观察到结果如图所示:
①图中实验结果支持上述假设,判断的依据是________________。
②三组实验结果都有条带I和II,从进化的角度分析,原因是____________。
③若想进一步从分子水平直接验证上述假设,请写出实验思路,并预期实验结果____________。
(5)为扩大RS125的种植范围,还需进行哪些研究?请提出一个进一步研究的课题。________________________________________________
白叶枯细菌可导致水稻籽粒重量降低、减产,研究水稻的抗白叶枯病基因及其机理具有重要意义。
(1)水稻A品系感病,B品系抗病,两者只有极少数基因存在差异,研究者将从A品种中获得的基因D连接到Ti质粒中,用________法将D基因转入到B品系中。检测发现有30株转入成功的突变体,表型均为感病。将其中的4个突变株自交,向其子一代接种____________,检测感病情况并统计,结果如下表。
| 突变株1的子一代 | 突变株2的子一代 | 突变株3的子一代 | 突变株4的子一代 |
总数 | 14 | 19 | 40 | 15 |
感病株数 | 11 | 13 | 28 | 12 |
抗病株数 | 3 | 6 | 12 | 3 |
由表中结果可知,____________是显性性状,根据上述4个突变株的____________可以推测控制该性状的基因遵循分离定律。
(2)为研究D/d基因与水稻抗病的关系,研究者通过序列对比,在B品系中发现了与D基因序列非常相似的基因d,两基因在编码区和非编码区均存在差异。
①研究人员发现D基因编码区中一个碱基对的替换造成该处编码的氨基酸由丙氨酸(密码子为GCU、GCC、GCA、GCG)变为苏氨酸(密码子为ACU、ACC、ACA、ACG)。研究人员据此信息推测品系B产生抗病性的原因可能是_______。
②研究人员使用了RNA干扰技术来减少D、d基因的翻译。使用RNA干扰后,发现A品系植株表型由感病变为抗病,B品系的植株抗性进一步增强。由此可知,D/d基因与抗病性的关系为____________。说明d基因在_______区的序列与D基因不同,导致其基因表达的调节不同于D而使B品系具有抗病性。
(3)为进一步确定白叶枯细菌和D/d基因表达调控的关系,科研人员对两品系分别接种了白叶枯细菌,然后提取了它们的____________,经反转录合成cDNA片段。以cDNA片段为模板,分别用D、d基因的特异性引物进行PCR,结果见图。对照组除未接种病菌外其他处理与实验组相同。由图可知____________。
(4)综合上述研究结果,请你提出一种防治水稻白叶枯病的思路____________________________________________________________________。
阅读下面的材料,完成(1)~(4)题。
诱导多能干细胞技术
在成体动物中许多组织如皮肤、血液和小肠上皮的细胞寿命很短,需要不断地被相应的新细胞替换。但是,在分化的过程中,细胞往往因为高度分化而失夫了再分裂的能力, 最终走上衰老死亡。为了弥补这一不足,机体在发育过程中还保留了一部分未分化的原始细胞,也就是干细胞。
在体内,分化是不可逆的,但是科学家找到了在体外逆转分化的方法—诱导多能干细胞(iPSC)。诱导多能干细胞最初是日本科学家山中伸弥于 2006 年利用病毒载体将四个重编程因子(Oct4, Sox2, Klf4 和 c-Myc)导入体细胞中使体细胞恢复分裂能力的方式。
诱导多能干细胞技术是一种新兴的治疗方法。目前,已经在皮肤、心脏、眼睛、骨骼肌、神经组织、胰腺、血液等方面建立起了干细胞治疗的模型,通过特殊的移植技术将诱导多能干细胞移植到体内,代替那些正常或非正常死亡的细胞,从而恢复机体功能。例 如,美国哈佛医学院的科研人员将成体细胞来源的 iPSC 转化为造血干细胞,该成果有望解决血液和骨髓供体不足的问题,对血液疾病的治疗具有重要意义。日本京都大学的科研人员将人类 iPSC 来源的多巴胺能干细胞移植到患帕金森病的食蟹猴体内,发现食蟹猴的帕金森病症状在两年内得到持续改善。干细胞还可以让人类衰老细胞恢复活力,研究人员对衰老细胞利用几种重编程因子处理一段时间后,通过比较不同组的实验结果发现老年细胞的基因表达与年轻细胞更为相似。
由上可以看出,诱导多能干细胞的研究在疾病治疗方面发挥了一定的作用。通过了解正常细胞的分化发育过程,了解调控干细胞分化的基因,将有助于洞悉疾病的形成原因, 并研发相应的治疗策略。
(1)举例说出两种类型的干细胞_____。干细胞分化成不同组织细胞的机理是_____。胚胎干细胞可以分化成机体所有细胞,说明其具有发育的_____。
(2)教材所学的体外逆转分化还包括_____。(举出 2 个例子)
(3)结合课本知识和文中信息,写出多能干细胞与诱导多能干细胞的异同_____。
(4)结合本文和所学内容,说出干细胞在细胞和器官水平上的应用_____。
为拓宽白菜育种的基因资源,改良白菜品质,研究人员以白菜(2n=20,AA)和甘蓝(2n=18,CC)为材料进行植物体细胞杂交,以期得到杂种植物。对两种亲本和某融合植株进行细胞 DNA 含量检测,结果如下图。下列说法正确的是( )
A.白菜的 DNA 相对含量较少说明其基因数量比甘蓝少
B.操作中需要用灭活的病毒诱导原生质体融合
C.该技术需要再生细胞壁后才能进行植物组织培养
D.检测结果说明待检测植株为白菜-甘蓝杂种植株