Question

【題目】轉(zhuǎn)座子是指一段可移動DNA片段，可在同一染色體的不同位點(diǎn)或不同染色體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移。雄性不育植株不能產(chǎn)生正常功能的花粉，但雌蕊發(fā)育正常。研究人員利用已知序列的Mu轉(zhuǎn)座子對雄性不育玉米植株進(jìn)行了系列研究。

（1）轉(zhuǎn)座子插入可導(dǎo)致基因斷裂，發(fā)生突變，利用雄性不育玉米植株Mo17和具有Mu轉(zhuǎn)座子活性（有相應(yīng)的轉(zhuǎn)移酶，使轉(zhuǎn)座子能移動）的玉米植株進(jìn)行了系列雜交實驗，最終獲得育性恢復(fù)突變體（無轉(zhuǎn)移酶，轉(zhuǎn)座子不能移動），用H表示Mu插入的染色體。突變體植株通過___產(chǎn)生2種類型的花粉；含h染色體的花粉敗育，含H染色體的花粉育性恢復(fù)。將該育性恢復(fù)突變體植株自交，子代的育性表現(xiàn)為：____。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，授粉16天后，果穗上出現(xiàn)了種子致死現(xiàn)象且比例為50%，則致死種子細(xì)胞中的染色體組成是_____

（2）提取育性恢復(fù)突變體與___的DNA進(jìn)行比對，僅突變體植株含有的特異片段即為___，再將其兩端的堿基序列與玉米全基因組比對，最終確定了導(dǎo)致雄性不育的基因rp16。

（3）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，rp16基因決定育性的機(jī)理如下圖所示，圖中①表示___，②發(fā)生的場所是___。由此可見，花粉的育性是由____控制的。據(jù)圖推測Mu插入導(dǎo)致育性恢復(fù)的原因：__

（4）顯微觀察發(fā)現(xiàn)，正常發(fā)育的種子可清晰地觀察到2-3層BETL細(xì)胞（向籽粒輸送營養(yǎng)物質(zhì)的通道），致死種子BETL細(xì)胞數(shù)量明顯減少。據(jù)此推測（1）中的種子致死的原因：___

（5）將上述育性恢復(fù)突變體與另一育性恢復(fù)突變體雜交，發(fā)現(xiàn)無種子致死現(xiàn)象，說明兩種突變體導(dǎo)致育性恢復(fù)的基因是____基因。

Answer 1

【答案】減數(shù)分裂 均可育 H/H 不育株Mo17 Mu轉(zhuǎn)座子 轉(zhuǎn)錄 核糖體 細(xì)胞核基因和線粒體基因共同 Mu插入引起rp16基因突變，不能合成rp16蛋白，從而抑制不育蛋白的合成，使花粉的育性得以恢復(fù) 可育基因純合導(dǎo)致BETL細(xì)胞層不能正常形成，從而中斷營養(yǎng)物質(zhì)向籽粒的運(yùn)輸，種子得不到足夠的養(yǎng)分而死亡 非等位

【解析】

減數(shù)第一次分裂前期同源染色體聯(lián)會，形成四分體；2.減數(shù)第一次分裂中期，四分體處于赤道板上；3.減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分離，移向兩極；4.減數(shù)第一次分裂末期(也是減數(shù)第二次分裂前期)細(xì)胞一分為二；5.減數(shù)第二次分裂中期染色體排在赤道板上；6.減數(shù)第二次分裂后期染色體著絲點(diǎn)分離，染色體移向兩極；7.減數(shù)第二次分裂末期，細(xì)胞一分為二,形成精細(xì)胞或卵細(xì)胞。

DNA在細(xì)胞核或者線粒體中轉(zhuǎn)錄成mRNA，帶有氨基酸的tRNA在細(xì)胞質(zhì)中將mRNA上的密碼子翻譯成肽鏈，肽鏈再經(jīng)過裝配成為蛋白質(zhì)。

（1）花粉屬于配子，故突變體植株通過減數(shù)分裂產(chǎn)生2種類型的花粉；含h染色體的花粉敗育，含H染色體的花粉育性恢復(fù)。推測該育性恢復(fù)突變體植株基因型為Hh，由于h花粉敗育，故自交子代基因型有HH和Hh兩種，其均表現(xiàn)為可育性。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，授粉16天后，果穗上出現(xiàn)了種子致死現(xiàn)象且比例為50%，則致死種子細(xì)胞中的染色體組成是H/H。

（2）育性恢復(fù)突變體接受轉(zhuǎn)座子Mu，Mu插入導(dǎo)致基因斷裂，發(fā)生突變，故提取育性恢復(fù)突變體與不育株Mo17的DNA進(jìn)行比對，僅突變體植株含有的特異片段即為Mu轉(zhuǎn)座子，再將其兩端的堿基序列與玉米全基因組比對，最終確定了導(dǎo)致雄性不育的基因rp16。

（3）圖中①表示轉(zhuǎn)錄，其場所是細(xì)胞核，②表示翻譯，發(fā)生的場所是核糖體。圖示可知ORF蛋白的表達(dá)有兩處，一是核基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，而是線粒體基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，故花粉的育性是由細(xì)胞核基因和線粒體基因共同控制的。據(jù)圖推測Mu插入引起rp16基因突變，不能合成rp16蛋白，從而抑制不育蛋白的合成，使花粉的育性得以恢復(fù)。

（4）顯微觀察發(fā)現(xiàn)，正常發(fā)育的種子可清晰地觀察到2-3層BETL細(xì)胞（向籽粒輸送營養(yǎng)物質(zhì)的通道），致死種子BETL細(xì)胞數(shù)量明顯減少。據(jù)此推測（1）中的種子致死的原因：可育基因純合導(dǎo)致BETL細(xì)胞層不能正常形成，從而中斷營養(yǎng)物質(zhì)向籽粒的運(yùn)輸，種子得不到足夠的養(yǎng)分而死亡。

（5）育性恢復(fù)突變體與另一育性恢復(fù)突變體雜交，發(fā)現(xiàn)無種子致死現(xiàn)象，說明兩種突變體導(dǎo)致育性恢復(fù)的基因是非等位基因。