水稻是自花传粉作物,杂交水稻育种成功得益于对雄性不育性状的利用,育种工作者就某水稻品系中发现的雄性不育基因开展了下面的一系列研究。
(1)水稻在抽穗期,幼穗中的雄蕊进行减数分裂产生花粉,此期间水稻对温度敏感。温敏雄性不育系S2表现为高温条件下(≥25℃)雄性不育,此雄性不育性状由RNZ基因控制。为了研究高温对RNZ基因表达的影响,研究人员选取长势基本一致的S2植株,均分为两组分别在低温、高温条件下进行处理,请根据后续实验过程分析:
①检测RNZ基因的表达情况。请依据所学知识,写出以基因转录相对数量为指标,检测S2叶片和幼穗RNZ基因表达情况的基本程序。分别提取叶片或幼穗总RNA,进行反转录;根据cDNA序列设计引物,PCR扩增,从而检测RNZ其因表达情况分别提取叶片或幼穗总RNA,进行反转录;根据cDNA序列设计引物,PCR扩增,从而检测RNZ其因表达情况。
②实验记录数据如图。与S2叶片中RNZ基因表达情况比较,温度变化对S2幼穗中RNZ基因表达的影响是无论低温和高温,S2幼穗中RNZ基因表达量均比叶片要少;高温比低温使幼穗RNZ基因表达量减少的更多无论低温和高温,S2幼穗中RNZ基因表达量均比叶片要少;高温比低温使幼穗RNZ基因表达量减少的更多。
(2)已知RNZ基因编码的核糖核酸酶在生物体各组织细胞中广泛存在,催化tRNA的加工。依据上述实验结果,研究人员猜测,由于叶片光合速率不同于幼穗,RNZ编码产物可能也分布于叶绿体中。为验证此推测,研究人员做了如下实验:
①构建RNZ-GFP融合基因表达载体(GFP为绿色荧光蛋白基因)。此表达载体除具有融合基因、启动子、终止子外,还应具有供筛选用的标记基因供筛选用的标记基因。
②将表达载体导入水稻原生质体(水稻体细胞)或外植体水稻原生质体(水稻体细胞)或外植体中,然后通过植物组织培养植物组织培养技术获得转入RNZ-GFP融合基因 的水稻。
③实验者将转基因植物细胞置于适宜的波长光谱的激发下(该操作会使叶绿体会发出红色荧光),观察到红色荧光与绿色荧光重叠红色荧光与绿色荧光重叠,证明RNZ蛋白定位在叶绿体中。
④本实验还应补充一组将只含GFP的表达载体导入水稻幼苗原生质体(水稻体细胞)中表达将只含GFP的表达载体导入水稻幼苗原生质体(水稻体细胞)中表达作为对照,若结果为叶绿体红色荧光与荧光蛋白绿色荧光位置不重叠叶绿体红色荧光与荧光蛋白绿色荧光位置不重叠能支持③的结论成立。
(3)根据以上研究成果,为了最终揭示温敏雄性不育的机制,请写出接下来可以进一步研究的问题。(写出1个即可)RNZ蛋白是通过影响光合速率来影响雄性不育;RNZ蛋白如何在幼穗成熟或减数分裂中发挥作用;叶绿体中温度影响RNZ蛋白的表达的机制;寻找本实验温敏不育品系中与雄性不育相关的其它基因RNZ蛋白是通过影响光合速率来影响雄性不育;RNZ蛋白如何在幼穗成熟或减数分裂中发挥作用;叶绿体中温度影响RNZ蛋白的表达的机制;寻找本实验温敏不育品系中与雄性不育相关的其它基因。
【考点】遗传信息的转录和翻译;生物变异的类型综合.
【答案】分别提取叶片或幼穗总RNA,进行反转录;根据cDNA序列设计引物,PCR扩增,从而检测RNZ其因表达情况;无论低温和高温,S2幼穗中RNZ基因表达量均比叶片要少;高温比低温使幼穗RNZ基因表达量减少的更多;供筛选用的标记基因;水稻原生质体(水稻体细胞)或外植体;植物组织培养;红色荧光与绿色荧光重叠;将只含GFP的表达载体导入水稻幼苗原生质体(水稻体细胞)中表达;叶绿体红色荧光与荧光蛋白绿色荧光位置不重叠;RNZ蛋白是通过影响光合速率来影响雄性不育;RNZ蛋白如何在幼穗成熟或减数分裂中发挥作用;叶绿体中温度影响RNZ蛋白的表达的机制;寻找本实验温敏不育品系中与雄性不育相关的其它基因
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:73引用:3难度:0.6
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