Question

20．玉米自交系（遺傳穩(wěn)定的育種材料）B具有高產(chǎn)、抗病等優(yōu)良性狀，但難以直接培育成轉(zhuǎn)基因植株，為使其獲得抗除草劑性狀，需依次進行步驟 I、II試驗．
Ⅰ．獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米自交系A(chǔ)，技術(shù)路線如圖．

（1）為防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化，構(gòu)建表達載體需用2種限制酶，選擇的原則是A（單選）．
①Ti質(zhì)粒內(nèi)，每種限制酶只有一個切割位點
②G基因編碼蛋白質(zhì)的序列中，每種限制酶只有一個切割位點
③酶切后，G基因形成的兩個黏性末端序列不相同
④酶切后，Ti質(zhì)粒形成的兩個黏性末端序列相同
A．①③B．①④C．②③D．②④
（2）如表是4種玉米自交系幼胚組織培養(yǎng)不同階段的結(jié)果．據(jù)表可知，細(xì)胞脫分化時使用的激素是2，4-D，自交系乙的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體．

激素 結(jié)果 自交系	2，4-D（2.0mg/L）	6-BA（0.5mg/L）	IBA（2.0mg/L）
	愈傷組織形成率（%）	芽的分化率（%）	根的誘導(dǎo)率（%）
甲	99	13	90
乙	85	80	87
丙	88	83	12
丁	16	85	83

（3）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化愈傷組織時，T-DNA攜帶插入其內(nèi)的片段轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞．篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織，需使用含除草劑的選擇培養(yǎng)基．
（4）轉(zhuǎn)化過程中，愈傷組織表面常殘留農(nóng)桿菌，導(dǎo)致未轉(zhuǎn)化愈傷組織也可能在選擇培養(yǎng)基上生長．含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達，其產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色．用K分別處理以下愈傷組織，出現(xiàn)藍(lán)色的是BD（多選）．
A．無農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織
B．無農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織
C．農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織
D．農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織
（5）組織培養(yǎng)獲得的轉(zhuǎn)基因植株（核DNA中僅插入一個G基因）進行自交，在子代含G基因的植株中，純合子占$\frac{1}{3}$．繼續(xù)篩選，最終選育出抗除草劑純合自交系A(chǔ)．
II．通過回交使自交系B獲得抗除草劑性狀
（6）抗除草劑自交系A(chǔ)（GG）與自交系B雜交產(chǎn)生F₁，然后進行多輪回交（如圖）．自交系B作為親本多次回交的目的是使后代積累越來越多自交系B的遺傳物質(zhì)/優(yōu)良性狀．

（7）假設(shè)子代生活力一致，請計算上圖育種過程F₁、H₁、H₂、H₃各代中含G基因植株的比例，并在圖1中畫出對應(yīng)的折線圖．若回交后每代不進行鑒定篩選，直接回交，請在圖2中畫出相應(yīng)的折線圖．


（8）如表是鑒定含G基因植株的4種方法．請預(yù)測同一后代群體中，4種方法檢出的含G基因植株的比例，從小到大依次是X₄，X₃，X₂，X₁．

方法	檢測對象	檢測目標(biāo)	檢出的含G基因植株的比例
PCR擴增	基因組DNA	G基因	x1
分子雜交	總mRNA	G基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物	x2
抗原-抗體雜交	總蛋白質(zhì)	G基因編碼的蛋白質(zhì)	x3
噴灑除草劑	幼苗	抗除草劑幼苗	x4

對H_n繼續(xù)篩選，最終選育出高產(chǎn)、抗病、抗除草劑等優(yōu)良性狀的玉米自交系．

Answer 1

分析 1、構(gòu)建基因表達載體時需要同一種限制酶切割目的基因和運載體，用DNA連接酶鏈接．為防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化，切割目的基因兩端常用兩種酶分別切割．
2、據(jù)表中信息可知：細(xì)胞脫分化時使用的激素是2，4-D．比較甲乙丙丁4中自交體系，發(fā)現(xiàn)自交系乙芽的分化率、根的誘導(dǎo)率都較高，因此自交系乙的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體．
3、轉(zhuǎn)化愈傷組織有含有內(nèi)含子的報告基因，可產(chǎn)生該基因表達產(chǎn)物，能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色，即K處理該愈傷組織能呈現(xiàn)藍(lán)色．
4、轉(zhuǎn)基因植株（核DNA中僅插入一個G基因）的基因型為G-，進行自交，子代的基因型及比例為$\frac{1}{4}$GG、$\frac{2}{4}G$-、$\frac{1}{4}$--，其中含G基因的植株為GG、G-．
5、目的基因的檢測和表達：
（1）首先要檢測 轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術(shù)．
（2）其次還要檢測 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用用標(biāo)記的目的基因作探針與 mRNA雜交．
（3）最后檢測 目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的 抗體進行抗原-抗體雜交．

解答 解：（1）如果用一種限制酶來切割目的基因兩端和質(zhì)粒時，目的基因兩端會出現(xiàn)相同的末端．這樣在構(gòu)建基因表達載體時，會出現(xiàn)3種情況：目的基因-目的基因、目的基因-運載體、運載體-運載體，這樣會出現(xiàn)自身環(huán)化現(xiàn)象，因此為防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化，構(gòu)建表達載體需用2種限制酶．故選：A．
（2）高度分化的植物細(xì)胞脫分化可產(chǎn)生愈傷組織，據(jù)表中信息可知：細(xì)胞脫分化時使用的激素是2，4-D．比較甲乙丙丁4種自交體系，發(fā)現(xiàn)自交系乙芽的分化率、根的誘導(dǎo)率都較高，因此自交系乙的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體．
（3）實驗最終想使玉米自交系（遺傳穩(wěn)定的育種材料）B為獲得抗除草劑性狀，可以使用含除草劑的選擇培養(yǎng)基，篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織，如果能存活，說明獲取具有抗除草劑的性狀的愈傷組織．
（4）A、未轉(zhuǎn)化愈傷組織沒有含有內(nèi)含子的報告基因，因此不能產(chǎn)生能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色的物質(zhì)，A錯誤；
B、轉(zhuǎn)化愈傷組織有含有內(nèi)含子的報告基因，可產(chǎn)生該基因表達產(chǎn)物，能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色，即K處理該愈傷組織能呈現(xiàn)藍(lán)色，B正確；
C、農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織能在選擇性培養(yǎng)基上正常生長，但不含有含有內(nèi)含子的報告基因，因此不能產(chǎn)生能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色的物質(zhì)，C錯誤；
D、農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織能在選擇性培養(yǎng)基上正常生長，并含有含有內(nèi)含子的報告基因，能產(chǎn)生能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色的物質(zhì)，故K處理該愈傷組織能呈現(xiàn)藍(lán)色，D正確．
故選：BD．
（5）轉(zhuǎn)基因植株（核DNA中僅插入一個G基因）的基因型為G-，進行自交，子代的基因型及比例為$\frac{1}{4}$GG、$\frac{2}{4}G$-、$\frac{1}{4}$--，其中含G基因的植株（$\frac{1}{4}$GG、$\frac{2}{4}G$-）中，純合子占$\frac{1}{1+2}=\frac{1}{3}$．
（6）根據(jù)圖示可知，自交系B作為親本多次回交的目的是使后代積累越來越多自交系B的遺傳物質(zhì)/優(yōu)良性狀．
（7）抗除草劑自交系A(chǔ)（GG）與自交系B（G^-G^-）雜交產(chǎn)生F₁（GG^-），F(xiàn)₁（GG^-）回交，即與B（G^-G^-）雜交，后代為GG^-和G^-G^-，比例為1：1．
①若回交后每代進行鑒定篩選，則H₁‘為GG^-．因此育種過程F₁、H₁、H₂、H₃各代中含G基因植株的比例分1、$\frac{1}{2}$、$\frac{1}{2}$、$\frac{1}{2}$、之后一直是$\frac{1}{2}$．
②若回交后每代不進行鑒定篩選，直接回交，即GG^-和G^-G^-都與B（G^-G^-）雜交，則后代中含G基因植株的比例為$\frac{1}{4}$．因此育種過程F₁、H₁、H₂、H₃各代中含G基因植株的比例$\frac{1}{2}$、$\frac{1}{4}$、$\frac{1}{8}$…$\frac{1}{{2}^{n}}$．
用圖顯示如下：

（8）根據(jù)表格中信息可知：PCR擴增技術(shù)可以在體外大量增殖目的基因，故x₁含量最多；但已導(dǎo)入到受體細(xì)胞中的目的基因不一定完成轉(zhuǎn)錄，因此x₂＜x₁；已導(dǎo)入到受體細(xì)胞中目的基因雖然完成轉(zhuǎn)錄，但不一定能完成翻譯產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)，故x₃＜x₂；構(gòu)建基因表達載體和將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞的概率較小，故x₄＜x₃．
故答案為：
（1）A
（2）2，4-D   乙
（3）除草劑
（4）BD
（5）$\frac{1}{3}$
（6）積累越來越多自交系B的遺傳物質(zhì)/優(yōu)良性狀
（7）

（8）X₄，X₃，X₂，X₁

點評 本題結(jié)合圖表，考查基因工程、遺傳定律的應(yīng)用的相關(guān)知識，要求考生識記基因工程的操作工具、操作步驟及相關(guān)細(xì)節(jié)；要求考生掌握基因分離定律的實質(zhì)，能熟練解題，屬于考綱理解和應(yīng)用層次的考查．本題同時考查了考生正確分析題圖的能力，再結(jié)合所學(xué)的知識準(zhǔn)確答題．