Question

【題目】為研究水稻D基因的功能，研究者將T-DNA插入到D基因中，致使該基因失活，失活后的基因記為d。現以野生植株和突變植株作為親本進行雜交實驗，統計母本植株的結實率，結果如下表所示。

雜交編號	親本組合	結實數/授粉的小花數	結實率
①	♀DD×♂dd	16/158	10%
②	♀dd×♂DD	77/154	50%
③	♀DD×♂DD	71/141	50%

（1）表中數據表明，D基因失活使________配子育性降低。為確定配子育性降低是由于D基因失活造成的，可將________作為目的基因，導入到________（填“野生”或“突變”）植株的幼芽形成的愈傷組織中，最后觀察轉基因水稻配子育性是否得到恢復。

（2）用________觀察并比較野生植株和突變植株的配子形成，發現D基因失活不影響二者的________分裂。

（3）進一步研究表明，配子育性降低是因為D基因失活直接導致配子本身受精能力下降。若讓雜交①的F1給雜交②的F1授粉，預期結實率為________，所獲得的F2植株的基因型及比例為________。

（4）為驗證F2植株基因型及比例，研究者根據D基因、T-DNA的序列，設計了3種引物，如下圖所示：

隨機選取F2植株若干，提取各植株的總DNA，分別用引物“Ⅰ+Ⅲ”組合及“Ⅱ+Ⅲ”組合進行PCR，檢測是否擴增（完整的T-DNA過大，不能完成PCR）。若________，則相應植株的基因型為Dd；同理可判斷其他基因型，進而統計各基因型比例。

（5）研究表明D基因表達產物（D蛋白）含有WD40（氨基酸序列），而通常含有WD40的蛋白都定位在細胞核內。為探究D蛋白是否為核蛋白，研究者將D基因與黃色熒光蛋白基因融合；同時將已知的核蛋白基因與藍色熒光蛋白基因融合作為________對照。再將兩種融合基因導入植物原生質體表達系統，如果________，則表明D蛋白是核蛋白。

Answer 1

【答案】雄 D基因 突變 顯微鏡 減數 30% DD：Dd：dd=5：6：1 兩種引物組合均可完成擴增 標準 兩種熒光同時出現在細胞核中

【解析】

分析表格：②③組都是DD做父本，結實率都為50%，①組是dd做父本，結實率為10%。所以可以猜測D基因失活后會使雄配子的育性降低。且DD做父本，結實率都為50%，可以得出D的雄配子中可育的占1/2；dd做父本，結實率為10%，可以得出d的雄配子中可育的占1/10。

（1）②③兩組中雄性個體的基因型均為DD，不論雌性個體的基因型是什么，后代結實率均為50%，說明D基因失活與雌配子的育性無關；又已知①中雄性個體的基因型為dd（D基因失活），后代結實率只有10%，說明D基因失活使雄配子育性降低。愈傷組織是外植體脫分化形成的。為確定配子育性降低是由于D基因失活造成的，可將D基因作為目的基因，與載體連接后，導入到突變植株的愈傷組織中，最后觀察轉基因水稻配子育性是否得到恢復。

（2）配子是減數分裂形成的，而減數分裂過程可用顯微鏡進行觀察。

（3）在第（1）小問中：DD做父本，結實率都為50%，可以得出D的雄配子中可育的占1/2；dd做父本，結實率為10%，可以得出d的雄配子中可育的占1/10。若讓雜交①的F1（Dd）給雜交②的F1（Dd）授粉，則結實率為（10%+50%）÷2=30%。若讓雜交①的F1（Dd）給雜交②的F1（Dd）授粉，兩者基因型都為Dd，產生的配子都為D：d=1：1。但是雄配子的可育性D是d的5倍，所以可育的雄配子D：d=5：1，可育的雌配子D：d=1：1。所獲得的F2植株的基因型及比例為DD：Dd：dd=5：6：1。

（4）根據I、Ⅱ、Ⅲ引物的結合位點及題中信息“完整的T-DNA過大，不能完成PCR"，且d基因的產生是T-DNA插入了D基因內部，所以如果以D基因為模板，Ⅱ、Ⅲ引物組合可以擴增出一種片段，以突變后的D基因（d基因）為模板，I、Ⅲ引物組合可以擴增出另外一種片段。如果某植株的基因型是Dd，則從其體內提取出來的作為擴增的模板就有兩種，兩種引物組合都能夠進行擴增。

（5）從題中信息可以看到有一個標準對照實驗。對照組：已知的核蛋白基因+藍色熒光蛋白基因→植物原生質體表達系統；實驗組：D蛋白基因+黃色熒光蛋白基因→植物原生質體表達系統。所以，如果兩種顏色的熒光都出現在細胞核內，就表明D蛋白是核蛋白。