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  • 科研人员用基因工程技术构建拟南芥突变体库,并研究光信号(远红光)控制拟南芥种子萌发时下胚轴生长的分子机制。

    (1)拟南芥突变体库的构建过程如下。

    ①将插入了氨苄青霉素抗性基因的T-DNA与农杆菌在液体培养基中振荡培养,获得转化液。将转化液稀释后对野生型拟南芥进行转化,继续培养拟南芥植株并收获其种子,再将种子放入含有___________的培养基中培养筛选出能正常萌发的种子,命名为F1代种子。F1代种子因插入了含有氨苄青霉素抗性基因的T-DNA导致DNA分子_____。
    ②下面是利用F1种子构建纯合突变体库的流程图。

    将每株F1植株所结种子(F2代种子)单株存放,用①中的方法筛选F2代种子,表现为正常萌发和不能正常萌发比例约为________时,F1植株为单拷贝插入(只有一个位点插入T-DNA)的杂合转基因植株;用同样的方法筛选出单株F2植株所结种子(F3代种子),若都能正常萌发,则F3植株为纯合转基因植株;F3自交得到F4 代种子即为纯合突变体库。

    (2)将上述突变体库中的种子置于远红光条件下培养,挑选出拟南芥种子萌发时下胚轴明显变长的甲、乙、丙三个突变体植株。

    ①将甲、乙、丙分别与野生型杂交,其后代种子在远红光下培养,萌发时均表现为下胚轴长度与野生型无明显差异,说明3株突变均为_______突变。

    ②将甲和乙杂交得到种子在远红光下培养,萌发时下胚轴长度与甲和乙两株相比均无明显差异。请在下图画出甲、乙突变基因与其以及对应的染色体的关系(甲的基因用A或a、乙的基因用B或b表示)。

    ③将甲和丙杂交得到种子在远红光下培养,萌发时表现为________ 则可推测甲和丙的突变基因为非等位基因。

    (3)科研人员还获得了甲和丙的双突变体,并在远红光条件下培养,测定其种子萌发时下胚轴的长度,结果如下图。


    有人提出了下面两种种子萌发时基因调控下胚轴生长的示意图(A、a表示甲的相关基因;D、d表示丙的相关基因)。

    为验证上述两种推测是否正确,进行了下列实验。

    ①已知A基因控制A蛋白的合成,D基因控制D蛋白的合成。研究发现远红光下, D蛋白进核后才能调控种子萌发时下胚轴的生长。将绿色荧光蛋白基因与D基因启动子连接,分别转入野生型和突变体甲,将其幼苗在黑暗处理4天,再在远红光处理30分钟,发现两种转基因植株细胞核中均出现绿色荧光且强度无明显差异。该实验结果说明______________________。

    ②分别提取黑暗条件和远红光条件下野生型和突变型甲的细胞质和细胞核蛋白,得到D蛋白的电泳结果如下图。

    上述结果表明,在远红光条件下,磷酸化D蛋白只在_______拟南芥植株的_____________中大量积累,由此推测___________(图1、图2)更为合理。

    【考点】基因、蛋白质和性状的关系,将目的基因导入受体细胞,基因表达载体的构建,基因突变的概念和特点
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    难度:较难
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