Question

【題目】科研人員將潮霉素抗性基因（H基因，答題涉及“潮霉素抗性基因”一律用字母H表示）轉(zhuǎn)入至擬南芥（2n=10）中，獲得不同株系的擬南芥。

（1）將目的基因?qū)�入擬南芥常用的方法是______________，具體方法為：將目的基因插入到________________上，此結(jié)構(gòu)具有可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體上的特點(diǎn)。

（2）為確定不同擬南芥株系導(dǎo)入的基因在染色體上的相對位置，科研人員篩選并通過自交獲得轉(zhuǎn)基因成功的4個(gè)純合株系：1、2、3、4，做了如下雜交實(shí)驗(yàn)。

①4個(gè)純合株系植株分別與非轉(zhuǎn)基因植株正、反交得F1，F(xiàn)1自交獲得F2。F2中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例為_______，表明每個(gè)株系的H基因均位于一對同源染色體上的同一位點(diǎn)，但不能確定4個(gè)株系的H基因是否位于同一對同源染色體上。

②將上述4個(gè)純合株系植株間進(jìn)行配組形成6個(gè)雜交組合（1×2、1×3、1×4、2×3、2×4、3×4），每個(gè)組合得F1，F(xiàn)1自交獲得F2。

a．除2×4組合外，其它雜交組合F2中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例均為15:1，表明1、2、3三個(gè)株系相比較，它們的H基因位于________________（同源染色體/非同源染色體）上，F(xiàn)2中不抗潮霉素性狀的植株比例為1/16的原因是___________________________（請從F1中與此比例直接相關(guān)的配子類型和比例的角度作答）。

b．2×4組合F2植株全表現(xiàn)抗潮霉素性狀。假設(shè)株系1中H基因在染色體上的位置如圖1（豎線代表染色體，橫線代表基因的位置）所示，請推測株系2中H基因的位置和株系4中H基因的兩種可能的位置（參照圖1的模式在答題卡中的圖2中標(biāo)注）。___

c．根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)推測，利用上述方法導(dǎo)入到擬南芥中的基因的插入位置是_____（隨機(jī)/固定）的。

Answer 1

【答案】農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 Ti質(zhì)粒的T-DNA 3:1 非同源染色體 F1的雌雄配子中不含H基因的配子皆為1/4 隨機(jī)

【解析】

1、基因工程技術(shù)的基本步驟:
（1）目的基因的獲取方法：從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。
（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。

（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣。將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。
（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因常用DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，常用分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，常用抗原-抗體雜交技術(shù)。個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。
2、基因分離定律的實(shí)質(zhì)：在雜合子的細(xì)胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨(dú)立性；生物體在進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時(shí)，等位基因會隨著同源染色體的分開而分離，分別進(jìn)入到兩個(gè)配子中，獨(dú)立地隨配子遺傳給后代。
3、基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)是：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或自由組合是互不干擾的；在減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因自由組合。

（1）根據(jù)分析可知，將目的基因?qū)�入擬南芥常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。根據(jù)農(nóng)桿菌的這一特點(diǎn)，如果將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以把目的基因整合到植物細(xì)胞中染色體的DNA上。

（2）①每個(gè)株系的H基因均位于一對同源染色體上的同一位點(diǎn)，則4個(gè)純合株系植株分別與非轉(zhuǎn)基因植株正、反交得到的F1均為雜合子, F1自交獲得F2，根據(jù)基因分離定律，F(xiàn)2中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例為3：1。

②a.除2×4組合外，其它雜交組合F2中抗潮霉素性狀與不抗潮霉素性狀的植株比例均為15:1，這是“9:3:3:1”的變式，這表明1、2、3三個(gè)株系相比較，它們的H基因位于非同源染色體上，遵循基因自由組合定律。由于F1的雌雄配子中不含H基因的配子皆為1/4，故F2中不抗潮霉素性狀的植株比例為1/16。
b．2×4組合F2植株全表現(xiàn)抗潮霉素性狀，結(jié)合a中的結(jié)果和圖1中H基因所在位置可推測，株系2中的H基因應(yīng)在與圖1中H基因所在染色體的非同源染色體上，符合自由組合定律。株系4中的H基因所在染色體應(yīng)該與株系2的H基因所在染色體是同一對染色體，因此株系2中H基因的位置和株系4中H基因的兩種可能的位置如圖:

c.根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)推測，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入到擬南芥中的基因的插入位置是隨機(jī)的。