Question

【題目】轉座子是指一段可移動DNA片段，可在同一染色體的不同位點或不同染色體之間發生轉移。雄性不育植株不能產生正常功能的花粉，但雌蕊發育正常。研究人員利用已知序列的Mu轉座子對雄性不育玉米植株進行了系列研究。

（1）轉座子插入可導致基因斷裂，發生突變，利用雄性不育玉米植株Mo17和具有Mu轉座子活性（有相應的轉移酶，使轉座子能移動）的玉米植株進行了系列雜交實驗，最終獲得育性恢復突變體（無轉移酶，轉座子不能移動），用H表示Mu插入的染色體。突變體植株通過___產生2種類型的花粉；含h染色體的花粉敗育，含H染色體的花粉育性恢復。將該育性恢復突變體植株自交，子代的育性表現為：____。進一步觀察發現，授粉16天后，果穗上出現了種子致死現象且比例為50%，則致死種子細胞中的染色體組成是_____

（2）提取育性恢復突變體與___的DNA進行比對，僅突變體植株含有的特異片段即為___，再將其兩端的堿基序列與玉米全基因組比對，最終確定了導致雄性不育的基因rp16。

（3）進一步研究發現，rp16基因決定育性的機理如下圖所示，圖中①表示___，②發生的場所是___。由此可見，花粉的育性是由____控制的。據圖推測Mu插入導致育性恢復的原因：__

（4）顯微觀察發現，正常發育的種子可清晰地觀察到2-3層BETL細胞（向籽粒輸送營養物質的通道），致死種子BETL細胞數量明顯減少。據此推測（1）中的種子致死的原因：___

（5）將上述育性恢復突變體與另一育性恢復突變體雜交，發現無種子致死現象，說明兩種突變體導致育性恢復的基因是____基因。

Answer 1

【答案】減數分裂 均可育 H/H 不育株Mo17 Mu轉座子 轉錄 核糖體 細胞核基因和線粒體基因共同 Mu插入引起rp16基因突變，不能合成rp16蛋白，從而抑制不育蛋白的合成，使花粉的育性得以恢復 可育基因純合導致BETL細胞層不能正常形成，從而中斷營養物質向籽粒的運輸，種子得不到足夠的養分而死亡 非等位

【解析】

減數第一次分裂前期同源染色體聯會，形成四分體；2.減數第一次分裂中期，四分體處于赤道板上；3.減數第一次分裂后期，同源染色體分離，移向兩極；4.減數第一次分裂末期(也是減數第二次分裂前期)細胞一分為二；5.減數第二次分裂中期染色體排在赤道板上；6.減數第二次分裂后期染色體著絲點分離，染色體移向兩極；7.減數第二次分裂末期，細胞一分為二,形成精細胞或卵細胞。

DNA在細胞核或者線粒體中轉錄成mRNA，帶有氨基酸的tRNA在細胞質中將mRNA上的密碼子翻譯成肽鏈，肽鏈再經過裝配成為蛋白質。

（1）花粉屬于配子，故突變體植株通過減數分裂產生2種類型的花粉；含h染色體的花粉敗育，含H染色體的花粉育性恢復。推測該育性恢復突變體植株基因型為Hh，由于h花粉敗育，故自交子代基因型有HH和Hh兩種，其均表現為可育性。進一步觀察發現，授粉16天后，果穗上出現了種子致死現象且比例為50%，則致死種子細胞中的染色體組成是H/H。

（2）育性恢復突變體接受轉座子Mu，Mu插入導致基因斷裂，發生突變，故提取育性恢復突變體與不育株Mo17的DNA進行比對，僅突變體植株含有的特異片段即為Mu轉座子，再將其兩端的堿基序列與玉米全基因組比對，最終確定了導致雄性不育的基因rp16。

（3）圖中①表示轉錄，其場所是細胞核，②表示翻譯，發生的場所是核糖體。圖示可知ORF蛋白的表達有兩處，一是核基因的轉錄和翻譯，而是線粒體基因的轉錄和翻譯，故花粉的育性是由細胞核基因和線粒體基因共同控制的。據圖推測Mu插入引起rp16基因突變，不能合成rp16蛋白，從而抑制不育蛋白的合成，使花粉的育性得以恢復。

（4）顯微觀察發現，正常發育的種子可清晰地觀察到2-3層BETL細胞（向籽粒輸送營養物質的通道），致死種子BETL細胞數量明顯減少。據此推測（1）中的種子致死的原因：可育基因純合導致BETL細胞層不能正常形成，從而中斷營養物質向籽粒的運輸，種子得不到足夠的養分而死亡。

（5）育性恢復突變體與另一育性恢復突變體雜交，發現無種子致死現象，說明兩種突變體導致育性恢復的基因是非等位基因。