油菜种子是中国最重要的植物油来源之一。研究者以甘蓝型油菜为材料,通过多种育种技术来提高油菜种子的含油量。
(1)甘蓝型油菜是由甘蓝(2n=18)和白菜(2n=20)种间杂交,再经过 染色体加倍/秋水仙素/低温染色体加倍/秋水仙素/低温处理后形成的 异源四倍体/四倍体异源四倍体/四倍体倍体。
(2)种子油脂的积累包含油脂合成和降解的动态平衡过程。研究人员欲探究脂类水解酶基因Bn在油脂积累过程中的作用,用化学试剂EMS诱变野生型植株,并筛选出Bn基因的突变体1(C位点突变)和突变体2(D位点突变)。将两种突变体分别与野生型连续杂交再自交,目的是 保留突变基因,使其余基因(遗传背景)尽可能与野生型一致保留突变基因,使其余基因(遗传背景)尽可能与野生型一致。从自交子代中分离得到不同单突变纯合子,种植后检测种子含油量,却发现均小于未经过EMS处理的野生型。
(3)进一步通过杂交和基因型鉴定,筛选得到了C和D双突变纯合子、C和D双位点正常纯合子,种植后测定种子含油量,结果如图1。
该实验结果说明Bn基因表达后促进了种子油脂消减,依据是 ①的种子含油量大于②①的种子含油量大于②。由于①②的种子含油量均小于③,利用突变体进行的连续杂交并未达到目的,试从诱变的特点分析可能的原因是 诱变具有随机性,可能引起其他油脂代谢的相关基因突变诱变具有随机性,可能引起其他油脂代谢的相关基因突变。
(4)研究人员利用CRISPR/Cas9技术“编辑”另一活力更强的品系R的Bn基因,再自交得到Bn基因突变纯合子,测定其种子含油量和油体面积,结果如图2、图3。
结果表明,突变的Bn基因表达后 会增大油体面积,提高种子含油量会增大油体面积,提高种子含油量。结合(3)(4)的实验结果分析,利用CRISPR/Cas9技术获得Bn基因突变纯合子,与诱变育种相比,除了缩短育种年限外,还具有的显著优势是 可以实现某个基因(或Bn基因)的精准编辑,对其他基因影响小可以实现某个基因(或Bn基因)的精准编辑,对其他基因影响小。
(5)种子成熟末期,油脂合成和消减的动态平衡能够确保种子休眠以防过早发芽欲将Bn基因突变纯合子用于农业生产,还需进一步调查 出芽率出芽率、萌发后根长等种子活力指标。若活力指标与野生型相比 无明显差异(甚至更高)无明显差异(甚至更高),则可推广应用。
【考点】生物变异的类型综合;基因的自由组合定律的实质及应用.
【答案】染色体加倍/秋水仙素/低温;异源四倍体/四倍体;保留突变基因,使其余基因(遗传背景)尽可能与野生型一致;①的种子含油量大于②;诱变具有随机性,可能引起其他油脂代谢的相关基因突变;会增大油体面积,提高种子含油量;可以实现某个基因(或Bn基因)的精准编辑,对其他基因影响小;出芽率;无明显差异(甚至更高)
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/15 8:0:9组卷:16引用:2难度:0.5
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