Question

【題目】科研人員研究E基因和F基因對擬南芥主根生長的影響。

（1）擬南芥是生命科學研究的模式生物，2000年底已經完成全部基因測序，基因測序需要構建擬南芥的______文庫，理由是 ________。

（2）利用T-DNA轉化擬南芥，PCR篩選E基因突變隱性純合子（甲），原理及結果如圖1.

據圖分析，植株____________分別為野生型純合子和E基因突變隱性純合子。

（3）同樣用上述方法篩選出F基因突變隱性純合子（乙）。將甲和乙雜交，F1的表現型為 _____ （填“野生型”或“突變型”）。F1自交，若F2中突變型的比例約為1/2，說明E基因和F基因在染色體上的位置關系是____，F2中出現少量雙突變體最可能的原因是___________ 。

（4）科研人員利用三種擬南芥研究F基因與主根生長的關系，結果如圖2所示。據此推測F基因____。

（5）將綠色熒光蛋白(GFP)基因和F基因融合，構建表達載體，獲得轉基因擬南芥，熒光鑒定結果如圖3，該結果不足以確定F蛋白位于細胞膜上。繼續用高濃度蔗糖溶液處理液泡較小的轉基因成熟熒光細胞，使其發生____，若觀察到________ ，可證明F蛋白在細胞膜上。同時還需要補充一組__________作為對照。

（6）雙分子熒光互補技術可研究細胞內蛋白質之間是否相互作用。將黃色熒光蛋白基因(YFP)分為2段（YFPN與YFPC），分別與已知抗原基因和該抗原的抗體基因融合構建表達載體，將兩種載體同時導入擬南芥細胞，在515nm激發光下可發出黃色熒光。

①轉基因擬南芥細胞能發出黃色熒光的原因是：_________會使YFPN與YFPC蛋白相互靠近。

②研究者推測E蛋白和F蛋白在細胞內形成二聚體后發揮作用。為驗證該假設，請參照上述技術寫出實驗組的設計思路：____。

Answer 1

【答案】基因組（基因） 基因組文庫理論上含有該生物的全部基因 1 3 野生型 位于一對同源染色體上 F1減數分裂過程中，E（e）基因和F（f）基因所在染色體發生交叉互換，形成同時含有e和f的配子（交叉互換產生同時含有E、F突變基因的重組型配子） （表達產物）抑制主根的生長 質壁分離 只有細胞膜部位有綠色熒光（熒光區域或面積逐漸縮小） 將含GFP基因的質粒導入擬南芥（其他處理同實驗組） 抗原抗體的特異性結合 E基因和F基因分別與YFPN及YFPC基因融合，分別構建表達載體。將2個重組表達載體同時導入擬南芥細胞，在515mm激發光下觀察是否可發出黃色熒光

【解析】

基因工程技術的基本步驟：
（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。
（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。
（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。
（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）擬南芥是生命科學研究的模式生物，2000年底已經完成全部基因測序，基因測序需要構建擬南芥的基因組文庫，理由是基因組文庫理論上含有該生物的全部基因。
（2）根據E基因結構和圖甲結果可以看出，植株1通過PCR條帶只有900一條，與基因E等長，說明該植株是野生型純合子，同理判斷植株3是E基因突變隱性純合子。
（3）將甲和乙雜交，F1的表現型為野生型；F1自交，若F2中突變型（單突變體）的比例約為，說明E基因和F基因在染色體上的位置關系是位于一對同源染色體上，并且E與f位于一條染色體上，e與F位于另一條染色體上；F2中出現少量雙突變體最可能的原因是F1減數分裂過程中，E（e）基因和F（f）基因所在的染色體發生交叉互換，形成同時含有e和f的配子（交叉互換同時產生E、F突變基因的重組型配子）。
（4）由圖2可知，F基因（野生型）表達產物抑制主根生長的生長。
（5）將綠色熒光蛋白（GFP）基因和F基因融合，構建表達載體，獲得轉基因擬南芥，熒光鑒定結果如圖3，該結果不足以確定F蛋白位于細胞膜上。繼續用高濃度蔗糖溶液處理液泡較小的轉基因成熟熒光細胞，使其發生質壁分離，若觀察到只有細胞膜部位有綠色熒光，可證明F蛋白在細胞膜上。同時還需要補充一組將含GFP基因的質粒導入擬南芥細胞作為對照，以消除無關變量的影響。
（6）①轉基因擬南芥細胞能發出黃色熒光的原因是：抗原抗體特異性結合會使YFPN與YFPC蛋白相互靠近。
②驗證E蛋白和F蛋白在細胞內形成二聚體后發揮作用的實驗組的設計思路：E基因和F基因分別與YFPN及YFPC基因融合，分別構建基因表達載體；將兩個重組表達載體同時導入擬南芥細胞，在515nm激發光下觀察是否可發出黃色熒光。