Question

【题目】蔗糖是植物光合作用中最先形成的游离糖，蔗糖转运蛋白在蔗糖的跨膜转运等过程中起重要作用。目前，在拟南芥中已经鉴定出9个蔗糖转运蛋白基因。以AtSUC3、AtSUC5 纯合单突变体为亲本，采用传统杂交法并结合PCR技术获得AtSUC 3和AtSUC5纯合双突体。

（1）科研人员构建含已知序列 T-DNA 片段的_____，转化野生型拟南芥，导致被插入 基因发生_____，筛选和自交得到了 2 种纯合突体 AtSUC 3 和 AtSUC5。

（2）为研究 AtSUC3 和 AtSUC5 基因的传递规律，上述 2 种纯合突变体杂交得 F1，F1 自交获得 F2。依据 AtSUC3、AtSUC5、T-DNA片段（完整的T-DNA 过大，不能完成 PCR）序列设计引物分别为 I~VII（如下图所示）。

①PCR1 利用引物_____（填写引物代号）可克隆 AtSUC5，标记为A；PCR2 利用引物_____（填写引物代号）可克隆被 T-DNA 插入的 AtSUC5，标记为 a；PCR3 克隆 AtSUC3，标记为B；PCR4 克隆被 T-DNA 插入的 AtSUC3，标记为 b。

②部分F2 植株的PCR情况见下表

基因型	i	ii	iii	iv	v
PCR1	+	_	+	?	…
PCR2	+	+	-	?	…
PCR3	+	+	-	?	…
PCR4	+	_	+	?	…

“＋”有PCR 产物 “－”无 PCR 产物

表中i植株的基因型为_____（用A、a、B、b表示）。若表中 v植株为AtSUC3/AtSUC5 双突变纯合子，其对应的 PCR1~ PCR4 结果依次为_____（用“+”或“-”表示）。若 AtSUC3/AtSUC5 双突变纯合子在 F2 所占比例为 n2（n2 远远小于 1/16），则亲本型配子的比例为_____，说明AtSUC3 与 AtSUC5 的位置关系为_____。

（3）拟南芥的果实为角果，成熟后可自然开裂传播种子。进一步研究发现，AtSUC3纯合突变体的角果开裂率较野生型明显降低，AtSUC3/AtSUC5双突变纯合子角果开裂率介于两者之间，说明 AtSUC3、AtSUC5基因功能关系为_____（选择填写“协同”或“拮抗”），共同控制拟南芥种子的传播。

Answer 1

【答案】重组DNA分子（重组质粒、重组载体） （基因）突变 I、IV I、V AaBb －＋－＋ 1-2n 位于（一对）同源染色体上 拮抗

【解析】

PCR是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，利用DNA在体外95℃高温时变性会变成单链，低温（60℃左右）时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度（72℃左右），DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链。

（1）由题意可知，使用T-DNA转基因技术中的农杆菌转化法，需要构建含已知序列T-DNA的重组DNA分子（重组质粒、重组载体）；拟南芥被插入基因会发生基因突变；

（2）①根据引物的5’与3’末端与延伸方向可知，PCR1需要利用引物Ⅰ、Ⅳ扩增AtSUC5；克隆被 T-DNA 插入的 AtSUC5，在PCR2中，T-DNA片段的引物只有Ⅴ，扩增方向为5’到3’方向向左，另一条链为AtSUC5的一条链，引物方向只能向右，只有引物I，因此被T-DNA插入的AtSUC5扩增时需使用引物I、V；

②由①可知，i个体基因型为AaBb；v植株表示为AtSUC3/AtSUC5 双突变纯合子，其基因型为aabb，对应的PCR1~4结果依次为-+-+；若 AtSUC3/AtSUC5 双突变纯合子（即aabb）在 F2 所占比例为 n2，则可知F1的AaBb产生ab配子的比例为n，则AB配子的比例也为n，故产生aB、Ab配子的比例为1-2n，由于F1亲本为AAbb和aaBB，故亲本型配子的比例为1-2n；

（3）由题意可知，AtSUC3纯合突变体aaBB可使角果开裂率比野生型AABB高，而双突变纯合子aabb角果裂开率介于二者之间，故可知a基因提升开裂率，b基因降低开裂率，故AtSUC3、AtSUC5基因功能为拮抗关系。