Question

4．子葉黃色（Y，野生型）和綠色（y，突變型）是孟德爾研究的豌豆相對性狀之一．野生型豌豆成熟后，子葉由綠色變?yōu)辄S色．

（1）在黑暗條件下，野生型和突變型豌豆的葉片總?cè)~綠素含量的變化見圖1．其中，反映突變型豌豆葉片總綠葉素含量變化的曲線是A（字母表示）．
（2）Y基因和y基因的翻譯產(chǎn)物分別是SGR^Y蛋白和SGR^y蛋白，其部分氨基酸序列見圖2．據(jù)圖2推測，Y基因突變?yōu)閥基因的原因是發(fā)生了堿基對的替換和增添．進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，SGR^Y蛋白和SGR^y蛋白都能進(jìn)入葉綠體．可推測，位點(diǎn)③的突變導(dǎo)致了該蛋白的功能異常，從而使該蛋白調(diào)控葉綠素降解的能力減弱，最終使突變型豌豆子葉和葉片維持“常綠”．
（3）水稻Y基因發(fā)生突變，也出現(xiàn)了類似的“常綠”純合突變植株y2，其葉片衰老后仍為綠色．為驗(yàn)證水稻Y基因的功能，提供普通質(zhì)粒和含有Y基因的重組質(zhì)粒，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)，請完善．
（一）培育轉(zhuǎn)基因植株：
1．植株甲：用含有普通質(zhì)粒的農(nóng)桿菌感染突變植株y₂的細(xì)胞，培育并獲得純合植株．
2．植株乙：獲取Y基因，構(gòu)建Y基因的表達(dá)載體，用含有該表達(dá)載體的農(nóng)桿菌感染y₂的細(xì)胞，培育并獲得含有目的基因的純合植株．
（二）預(yù)測轉(zhuǎn)基因植株的表現(xiàn)型：
植株甲：葉片衰老后能維持“常綠”；植株乙：葉片衰老后由綠變黃．
（三）推測結(jié)論：水稻Y基因通過調(diào)控葉綠素降解，使葉片衰老后由綠變黃．

Answer 1

分析 由題意可知，突變型應(yīng)是常綠，葉綠素含量不會下降．由圖可知①②處是堿基對的替換，③處是堿基對的增添，能進(jìn)入葉綠體說明①②處的突變沒影響，應(yīng)是③處突變的結(jié)果．實(shí)驗(yàn)遵循單一變量原則，故植株甲是用含有普通質(zhì)粒的農(nóng)桿菌感染突變植株y2，植株乙是用含Y基因重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌感染突變植株y2細(xì)胞．如果出現(xiàn)甲能維持常綠，乙不能維持常綠．結(jié)論是Y基因能使子葉由綠色變?yōu)辄S色．

解答 解：（1）根據(jù)題干所給信息“野生型豌豆成熟后，子葉由綠色變?yōu)辄S色“，可推測出野生型豌豆成熟后，子葉發(fā)育成的葉片中葉綠素含重降低．分析圖，B從第六天開始總?cè)~綠素含重明顯下降，因此B代表野生型豌豆，A為突變型豌豆．
（2）根據(jù)圖可以看出，突變型的SGR^y蛋白和野生型的SGR^Y有3處変異，①處氨基酸由T變成S，②處氨基酸由N變成K，可以確定是基因相應(yīng)的喊基對發(fā)生了替換，③處多了一個(gè)氨基酸，所以可以確定是發(fā)生了喊基對的增添；從圖中可以看出SGR^Y蛋白的第12和38個(gè)氨基酸所在的區(qū)域的功能是引導(dǎo)該蛋白進(jìn)入葉綠體，根據(jù)題意，SGR^y和SGR^Y都能進(jìn)入葉綠體，說明①、②處的變異沒有改變其功能；所以突變型的SGR^y蛋白功能的改變，就是由③處變異引起的．
（3）本實(shí)驗(yàn)通過具體情景考查對照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力．欲通過轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證Y基因“能使子葉由綠色變?yōu)辄S色“的功能，首先應(yīng)培育純合的常綠突變植株y₂，然后用含有Y基因的農(nóng)桿菌感染純合的常綠突變植株y₂，培育出含有目的基因的純合植株觀察其葉片顏色変化．可以預(yù)測植株甲的葉片衰老后能維持“常綠”，植株乙的葉片衰老后由綠變黃，說明水稻Y基因通過調(diào)控葉綠素降解，使葉片衰老后由綠變黃．
故答案為：
（1）A　
（2）替換　   增添   �、�
（3）（一）突變植株y₂　     獲取Y基因，構(gòu)建Y基因的表達(dá)載體，用含有該表達(dá)載體的農(nóng)桿菌感染y₂的細(xì)胞
（二）葉片衰老后能　   葉片衰老后由綠變黃　  
（三）水稻Y基因通過調(diào)控葉綠素降解，使葉片衰老后由綠變黃

點(diǎn)評 本題考查基因突變與實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識，意在考查學(xué)生的識圖能力和判斷能力，遺傳學(xué)的探究實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容和學(xué)生提取信息的能力，難度中等．