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高中 | 第一节 孟德尔的豌豆杂交实验(一)题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二 遗传与进化
第一章 遗传因子的发现
第一节 孟德尔的豌豆杂交实验(一)
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。
甘蓝型油菜是由甘蓝($\rm 2n=18$)和白菜($\rm 2n=20$)种间杂交,再经过 处理后形成的 倍体。
二倍体白菜和二倍体甘蓝是两个不同的物种,杂交形成的二倍体不可育,经染色体数目加倍(秋水仙素和低温处理都能使染色体加倍)形成了甘蓝型油菜这个(异源)四倍体新物种。
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$\rm Bn$在油脂积累过程中的作用,用化学试剂$\rm EMS$诱变野生型植株,并筛选出$\rm Bn$基因的突变体$\rm 1$($\rm C$位点突变)和突变体$\rm 2$($\rm D$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 。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$\rm EMS$处理的野生型。
保留突变基因,使其余基因(遗传背景)尽可能与野生型一致
"]]将两种突变体分别与野生型连续杂交再自交,目的是为了保留突变基因,并且使其余基因(遗传背景)尽可能与野生型一致(通过与野生型连续杂交实现)。
进一步通过杂交和基因型鉴定,筛选得到了$\rm C$和$\rm D$双突变纯合子、$\rm C$和$\rm D$双位点正常纯合子,种植后测定种子含油量,结果如图$\rm 1$。
该实验结果说明$\rm Bn$基因表达后促进了种子油脂消减,依据是 。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 。
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
"]]$\rm C$和$\rm D$双突变纯合子不能表达$\rm Bn$基因,$\rm C$和$\rm D$双位点正常纯合子可表达$\rm Bn$基因,结合柱形图可知,①的种子含油量大于②,说明$\rm Bn$基因表达后促进了种子油脂消减。由于诱变具有随机性,在任何部位都可能发生基因突变,可能引起其他油脂代谢的相关基因突变,导致①②的种子含油量均小于③。
研究人员利用$\rm CRISPR/Cas9$技术“编辑”另一活力更强的品系$\rm R$的$\rm Bn$基因,再自交得到$\rm Bn$基因突变纯合子,测定其种子含油量和油体面积,结果如图$\rm 2$、图$\rm 3$。
结果表明,突变的$\rm Bn$基因表达后 ,结合($\rm 3$)($\rm 4$)的实验结果分析,利用$\rm CRISPR/Cas9$技术获得$\rm Bn$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 。
会增大油体面积,提高种子含油量;可以实现某个基因(或$\\rm Bn$基因)的精准编辑,对其他基因影响小
"]]与品系$\rm R$对比可知,$\rm Bn$基因突变纯合子中的种子含油量更多,油体面积也更大,说明突变的$\rm Bn$基因表达后会增大油体面积,提高种子含油量。诱变育种具有随机性,可能会影响其他基因,而$\rm CRISPR/Cas9$技术可以实现某个基因(或$\rm Bn$基因)的精准编辑,对其他基因影响小,因此$\rm CRISPR/Cas9$技术更具有优势。
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$\rm Bn$基因突变纯合子用于农业生产,还需进一步调查 、萌发后根长等种子活力指标。若活力指标与野生型相比 ,则可推广应用。
因为种子成熟末期,油脂合成能够确保种子休眠以防过早发芽,故还需进一步调查出芽率、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),则可推广应用,反之则不可推广应用。
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