Question

【題目】科研人員研究E基因和F基因?qū)�擬南芥主根生長(zhǎng)的影響。

（1）擬南芥是生命科學(xué)研究的模式生物，2000年底已經(jīng)完成全部基因測(cè)序，基因測(cè)序需要構(gòu)建擬南芥的______文庫(kù)，理由是 ________。

（2）利用T-DNA轉(zhuǎn)化擬南芥，PCR篩選E基因突變隱性純合子（甲），原理及結(jié)果如圖1.

據(jù)圖分析，植株____________分別為野生型純合子和E基因突變隱性純合子。

（3）同樣用上述方法篩選出F基因突變隱性純合子（乙）。將甲和乙雜交，F(xiàn)1的表現(xiàn)型為 _____ （填“野生型”或“突變型”）。F1自交，若F2中突變型的比例約為1/2，說(shuō)明E基因和F基因在染色體上的位置關(guān)系是____，F(xiàn)2中出現(xiàn)少量雙突變體最可能的原因是___________ 。

（4）科研人員利用三種擬南芥研究F基因與主根生長(zhǎng)的關(guān)系，結(jié)果如圖2所示。據(jù)此推測(cè)F基因____。

（5）將綠色熒光蛋白(GFP)基因和F基因融合，構(gòu)建表達(dá)載體，獲得轉(zhuǎn)基因擬南芥，熒光鑒定結(jié)果如圖3，該結(jié)果不足以確定F蛋白位于細(xì)胞膜上。繼續(xù)用高濃度蔗糖溶液處理液泡較小的轉(zhuǎn)基因成熟熒光細(xì)胞，使其發(fā)生____，若觀察到________ ，可證明F蛋白在細(xì)胞膜上。同時(shí)還需要補(bǔ)充一組__________作為對(duì)照。

（6）雙分子熒光互補(bǔ)技術(shù)可研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)之間是否相互作用。將黃色熒光蛋白基因(YFP)分為2段（YFPN與YFPC），分別與已知抗原基因和該抗原的抗體基因融合構(gòu)建表達(dá)載體，將兩種載體同時(shí)導(dǎo)入擬南芥細(xì)胞，在515nm激發(fā)光下可發(fā)出黃色熒光。

①轉(zhuǎn)基因擬南芥細(xì)胞能發(fā)出黃色熒光的原因是：_________會(huì)使YFPN與YFPC蛋白相互靠近。

②研究者推測(cè)E蛋白和F蛋白在細(xì)胞內(nèi)形成二聚體后發(fā)揮作用。為驗(yàn)證該假設(shè)，請(qǐng)參照上述技術(shù)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)組的設(shè)計(jì)思路：____。

Answer 1

【答案】基因組（基因） 基因組文庫(kù)理論上含有該生物的全部基因 1 3 野生型 位于一對(duì)同源染色體上 F1減數(shù)分裂過(guò)程中，E（e）基因和F（f）基因所在染色體發(fā)生交叉互換，形成同時(shí)含有e和f的配子（交叉互換產(chǎn)生同時(shí)含有E、F突變基因的重組型配子） （表達(dá)產(chǎn)物）抑制主根的生長(zhǎng) 質(zhì)壁分離 只有細(xì)胞膜部位有綠色熒光（熒光區(qū)域或面積逐漸縮�。� 將含GFP基因的質(zhì)粒導(dǎo)入擬南芥（其他處理同實(shí)驗(yàn)組） 抗原抗體的特異性結(jié)合 E基因和F基因分別與YFPN及YFPC基因融合，分別構(gòu)建表達(dá)載體。將2個(gè)重組表達(dá)載體同時(shí)導(dǎo)入擬南芥細(xì)胞，在515mm激發(fā)光下觀察是否可發(fā)出黃色熒光

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：
（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。
（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等。
（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣。將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。
（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定：分子水平上的檢測(cè)：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）擬南芥是生命科學(xué)研究的模式生物，2000年底已經(jīng)完成全部基因測(cè)序，基因測(cè)序需要構(gòu)建擬南芥的基因組文庫(kù)，理由是基因組文庫(kù)理論上含有該生物的全部基因。
（2）根據(jù)E基因結(jié)構(gòu)和圖甲結(jié)果可以看出，植株1通過(guò)PCR條帶只有900一條，與基因E等長(zhǎng)，說(shuō)明該植株是野生型純合子，同理判斷植株3是E基因突變隱性純合子。
（3）將甲和乙雜交，F1的表現(xiàn)型為野生型；F1自交，若F2中突變型（單突變體）的比例約為，說(shuō)明E基因和F基因在染色體上的位置關(guān)系是位于一對(duì)同源染色體上，并且E與f位于一條染色體上，e與F位于另一條染色體上；F2中出現(xiàn)少量雙突變體最可能的原因是F1減數(shù)分裂過(guò)程中，E（e）基因和F（f）基因所在的染色體發(fā)生交叉互換，形成同時(shí)含有e和f的配子（交叉互換同時(shí)產(chǎn)生E、F突變基因的重組型配子）。
（4）由圖2可知，F基因（野生型）表達(dá)產(chǎn)物抑制主根生長(zhǎng)的生長(zhǎng)。
（5）將綠色熒光蛋白（GFP）基因和F基因融合，構(gòu)建表達(dá)載體，獲得轉(zhuǎn)基因擬南芥，熒光鑒定結(jié)果如圖3，該結(jié)果不足以確定F蛋白位于細(xì)胞膜上。繼續(xù)用高濃度蔗糖溶液處理液泡較小的轉(zhuǎn)基因成熟熒光細(xì)胞，使其發(fā)生質(zhì)壁分離，若觀察到只有細(xì)胞膜部位有綠色熒光，可證明F蛋白在細(xì)胞膜上。同時(shí)還需要補(bǔ)充一組將含GFP基因的質(zhì)粒導(dǎo)入擬南芥細(xì)胞作為對(duì)照，以消除無(wú)關(guān)變量的影響。
（6）①轉(zhuǎn)基因擬南芥細(xì)胞能發(fā)出黃色熒光的原因是：抗原抗體特異性結(jié)合會(huì)使YFPN與YFPC蛋白相互靠近。
②驗(yàn)證E蛋白和F蛋白在細(xì)胞內(nèi)形成二聚體后發(fā)揮作用的實(shí)驗(yàn)組的設(shè)計(jì)思路：E基因和F基因分別與YFPN及YFPC基因融合，分別構(gòu)建基因表達(dá)載體；將兩個(gè)重組表達(dá)載體同時(shí)導(dǎo)入擬南芥細(xì)胞，在515nm激發(fā)光下觀察是否可發(fā)出黃色熒光。