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高中 | 第1 节 基因突变和基因重组题目答案及解析如下,仅供参考!
必修二 遗传与进化
第五章 基因突变及其他变异
第1 节 基因突变和基因重组
袁隆平利用水稻(两性花)培育出了“三系”杂交水稻。“三系”是指雄性不育系(雌蕊正常可育)、恢复系(该品系与雄性不育系杂交,后代全部可育)和保持系(该品系与雄性不育系杂交,后代全部表现为雄性不育)。水稻花粉育性受细胞质基因($\rm S$、$\rm N$)和细胞核基因共同控制。$\rm S$、$\rm N$分别表示细胞质不育基因和可育基因,$\rm A$、$\rm B$表示细胞核中可育基因,其等位基因($\rm a$、$\rm b$)控制细胞核的雄性不育,$\rm A$对$\rm a$为显性,$\rm B$对$\rm b$为显性,其中,细胞核可育基因($\rm A$、$\rm B$)能够抑制细胞质不育基因($\rm S$)的表达,只有当细胞质与细胞核中基因全为不育基因时,植株才表现出雄性不育,即$\rm S$($\rm aabb$)为雄性不育。(注:受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞。)据此回答以下问题:
水稻杂交育种时,选用雄性不育植株的优点是 。三系法中为了延续雄性不育系水稻,应当使用基因型为 的植株与雄性不育系交配。
无需进行去雄处理,大大减轻了杂交操作的工作量;$\\rm N(\\rm aabb)$
"]]水稻是两性花的植物,杂交过程中需要对母本进行去雄处理,利用雄性不育系,无需进行去雄,大大减轻了杂交操作的工作量。雄性不育系的基因型是$\rm S(aabb)$,雄性不育植株只能做母本,故子代一定有$\rm S$基因,为了保证子代都是雄性不育个体且该杂交个体可育,该杂交个体应为$\rm N(aabb)$。
利用水稻雄性不育株与纯种恢复系为亲本进行杂交实验获取雄性可育$\rm F_{1}$,若雄性可育$\rm F_{1}$自交发现$\rm F_{2}$中雄性可育性状能稳定遗传的个体所占比例约为$\rm \dfrac{7}{16}$,则亲本中恢复系的基因型为 。
若雄性可育$\rm F_{1}$自交,发现$\rm F_{2}$中雄性可育性状能稳定遗传的个体所占比例约为$\rm \dfrac{7}{16}$,总数有$\rm 16$份,可推知雄性可育$\rm F_{1}$的基因型为双杂合子$\rm \_( AaBb)$,因$\rm S(aabb)$为雄性不育,故亲本中恢复系的基因型为$\rm S(AABB)$或$\rm N(AABB)$。
$\rm CRISPR/Cas9$基因编辑系统也被用于水稻分子育种,该系统主要包含单链向导$\rm RNA(sgRNA)$和$\rm Cas9$蛋白两个部分(如图$\rm 1$),$\rm sgRNA$能特异性识别并结合特定的$\rm DNA$序列,引导$\rm Cas9$蛋白到相应位置剪切$\rm DNA$,实现对靶基因序列的编辑。为了获得某水稻不育系,研究人员利用$\rm CRISPR/Cas9$系统对该水稻品种的$\rm TMS5$基因进行编辑,基因编辑过程如图$\rm 2$。
①$\rm Cas9$蛋白对$\rm TMS5$基因剪切后($\rm a$),断裂后的$\rm DNA$分子自动修复过程中在$\rm b$所示位点插入碱基$\rm A$,之后两个片段在 酶作用下得到编辑成功的$\rm TMS5$基因,此过程导致的变异属于 。插入碱基$\rm A$,会导致翻译提前终止,最终导致水稻花粉不育。事实上,利用基因编辑技术针对$\rm TMSS$基因上游的启动子进行相应的编辑,导致其启动子区被破坏,也能得到花粉不育的水稻,其原理是 。
②$\rm CRISRP/Cas9$基因编辑技术中常用的$\rm sgRNA$长度一般为$\rm 20bp$左右,有人建议用更短的$\rm RNA$序列做向导,但遭到专家反对,反对的原因是 (答出$\rm 1$点即可)。
$\\rm DNA$连接;基因突变;启动子是$\\rm RNA$聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出相应的$\\rm mRNA$,当启动子被破坏后,$\\rm TMSS$基因无法表达出蛋白质,最终导致水稻花粉不育;$\\rm sgRNA$序列越短,在目的$\\rm DNA$分子上可匹配的位点越多,识别目的基因的概率越小
"]]①$\rm DNA$连接酶可连接两个$\rm DNA$片段,断裂后的$\rm DNA$分子片段需要在$\rm DNA$连接酶的作用下连接。此过程中碱基对的排列顺序发生了改变,属于基因突变。基因的上游具有启动子,启动子是$\rm RNA$聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出相应的$\rm mRNA$,当启动子被破坏后,$\rm TMS5$基因无法表达出蛋白质,最终导致水稻花粉不育。
②$\rm sgRNA$序列具有识别的作用,依据的原理是碱基互补配对原则,若越短脱靶率越高即是$\rm sgRNA$序列越短,在目的$\rm DNA$分子上可匹配的位点越多。
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