Question

【題目】雌雄同株植物擬南芥是遺傳學研究的常用材料，野生型擬南芥的種皮為褐色（AA），突變型的種皮為黃色（aa）。某研究小組利用轉基因技術，將蘿卜體內的一個基因（控制紅色種皮）定向插入野生型擬南芥的M基因中（M基因與種皮顏色無關，A基因與M基因在染色體上的位置關系如下圖），通過培養獲得轉基因植株X。

（1）基因工程的操作過程中，蘿卜基因與運載體DNA與同種 酶切割后，黏性末端可以相互黏合，這種黏合只能使 連接起來。

（2）轉基因植株X產生配子的過程中，四分體時期含有 個基因，基因與正常M基因的分離發生在 期。

（3）研究發現a基因是A基因發生一個堿基對的替換后形成的，這種變異稱 �；�因表達時，以DNA一條鏈為模板合成mRNA的過程稱為 。若A基因形成的mRNA末端序列為“-AGCGCGACCAGACUCUAA-”，且A比a多編碼2個氨基酸，由此可知，突變后替換位置的堿基對是 （起始密碼位置相同，UGA、UAA為終止密碼）。

（4）研究人員進一步研究發現，基因插入M基因中會導致M基因功能喪失。為了推測M基因的功能，研究人員利用轉基因植株X設計了如下的實驗：

由實驗結果推測，植株X產生的雄配子所含控制種皮顏色的基因是 ，進而推測基因M的功能可能與 有關。基因相對于A基因為

性，若植株X自交，子代中紅色種皮植株所占的比例 。

擬南芥的葉片正常對葉片卷曲為顯性，葉形與種皮性狀獨立遺傳。轉基因植株X葉片卷曲，用它做母本與純合正常的突變型植株雜交得到，再將中紅色種皮植株自交得到，中表現型為紅色種皮正常葉的植株所占的比例是 。

Answer 1

【答案】

（1）限制 互補的堿基

（2）2 減數第一次分裂后

（3）基因突變 轉錄 A/T（或T/A）

（4）A 雄配子的正常發育（或花粉的活性） 顯 1/2

（5）3/8

【解析】

（1）基因工程的操作過程中，構建基因表達載體時，應該用同種限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和運載體，以產生相同的黏性末端；黏性末端可以相互黏合，但這種黏合只能使互補的堿基連接起來。

（2）轉基因植株X是將蘿卜體內的一個A基因定向插入野生型擬南芥的M基因中再通過培養獲得的，即轉基因植株X的體細胞中只含有1個A0基因．經過減數第一次分裂間期的復制，在四分體時期（減數第一次分裂前期），細胞中含有2個A0基因；A基因與正常M基因位于一對同源染色體上，它們的分離發生在減數第一次分裂后期，隨著同源染色體的分開而分離。

（3）基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失或替換，因此a基因是A基因發生基因突變后形成的．基因表達包括轉錄和翻譯兩個步驟，其中轉錄是以DNA-條鏈為模板合成mRNA的過程．a基因和A基因形成的mRNA中起始密碼位置相同，且A比a多編碼2個氨基酸，又已知終止密碼為UGA、UAA，若A基因形成的mRNA末端序列為“-AGCGCGACCAGACUCUAA”，則由此可知，A基因倒數第9個堿基突變后，相應的密碼子由AGA變為UGA，即替換位置的堿基對是A/T（或T/A）。

（4）測交實驗可以驗證F1產生的配子種類及比例．由實驗結果可知，當母本為植株X時，后代比例符合測交的結果；當父本為植株X時其后代都是褐色，說明植株X含有A0基因的花粉致死，因為插入M基因中會導致M基因功能喪失，由此可以推測M基因可能與雄配子的正常發育有關，且A0基因（紅色）相對于A基因（褐色）為顯性，則植株X產生的雄配子所含控制種皮顏色的基因是A．若植株X自交（A0AMM），由于含有A0基因的花粉致死，則子代中紅色種皮植株：褐色種皮植株=1：1，即紅色種皮植株所占的比例1/2。

（5）擬南芥的葉片正常對葉片卷曲為顯性（用B、b表示），葉形與種皮性狀獨立遺傳．轉基因植株X葉片卷曲（A0Abb），用它做母本與純合葉片正常的突變型植株（aaBB）雜交得到F1（紅色正常葉A0aBb、褐色正常葉AaBb），再將F1中紅色種皮植株（A0aBb）自交得到F2，由于含有A0基因的花粉致死，F2中表現型為紅色種皮正常葉的植株所占的比例是1/2×3/4＝3/8。