质膜内在蛋白在植物膜系统中广泛存在，是植物运输水分和CO₂等小分子的主要通道。为了研究干旱胁迫下质膜内在蛋白基因ZmPIPI；1（图1表示已知其中一条链的碱基序列）在玉米中的表达和调控情况，科研人员建构含有ZmPIPI；1基因的超表达载体（图2表示该载体的T-DNA序列），通过转基因技术培育出了ZmPIPI；1超表达植株。请回答下列问题。

（1）获取玉米ZmPIPI；1基因时，需要先从玉米叶片细胞中提取

RNA

RNA

，再通过

逆转录

逆转录

过程获得cDNA，进而通过PCR扩增ZmPIPI；1基因。在进行PCR操作时，通常选择下列

B

B

组合作为引物对。
A.5′-TAAGTTGTCT-3′和5′-CTTGGATGAT-3′
B.5′-TCTGTTGAAT-3′和5′-CTTGGATGAT-3′
C.5′-GAACCTACTA-3′和5′-ATTCAACAGA-3′
D.5′-ATCATCCAAG-3′和5′-ATTCAACAGA-3′
（2）根据基因表达载体的结构组成分析，图2中的Ubiquitin和P35S是

启动子

启动子

，其功能是

RNA聚合酶识别和结合的序列，启动转录过程

RNA聚合酶识别和结合的序列，启动转录过程

。
（3）为检测质膜内在蛋白基因是否导入玉米细胞，可采用PCR技术对转基因玉米株系进行检测，并对PCR产物用电泳技术来鉴定。由图3电泳结果可知，

1-4

1-4

号玉米株系含有目的基因。
（4）为进一步检测这些玉米株系中ZmPIPI；1基因的表达量，可采用实时荧光定量PCR技术。在该反应体系中，每加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针，使每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子形成。根据荧光强度可对基因表达量进行分析，其原因是

玉米株系中ZmPIPI；1基因的表达量越多，转录出的mRNA越多，其逆转录得到的cDNA量也越多：cDNA模板越多，荧光强度越强

玉米株系中ZmPIPI；1基因的表达量越多，转录出的mRNA越多，其逆转录得到的cDNA量也越多：cDNA模板越多，荧光强度越强

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（5）为观察ZmPIPI；1的表达场所，研究人员将该基因与绿色荧光蛋白基因连接到同一载体上并导入玉米细胞。检测发现，绿色荧光蛋白信号与细胞膜标记的红色荧光信号和叶绿体自发红色荧光信号重叠，由此推测ZmPIPI；1蛋白可被转运至

叶绿体（细胞膜）

叶绿体（细胞膜）

膜促进对

CO₂

CO₂

的运输和利用，提高玉米植株的光合活力。
（6）对野生型和ZmPIPI；1超表达转基因玉米进行干旱处理后测定其地上部分的鲜重，并与正常条件下生长的野生型植株相比较，计算相对地上部分生物量，结果如右图4所示。上述结果说明

干旱处理会降低玉米地上部分鲜重，而超表达ZmPIPI；1基因能够增强玉米植株对干旱胁迫的耐性

干旱处理会降低玉米地上部分鲜重，而超表达ZmPIPI；1基因能够增强玉米植株对干旱胁迫的耐性

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