光是影響植物種子萌發(fā)的一種重要環(huán)境因素,科研人員為探究光對(duì)植物種子萌發(fā)的調(diào)節(jié)機(jī)制,進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)。
(1)光可以作為一種
光信號(hào)
光信號(hào)
,激活光敏色素,調(diào)控細(xì)胞內(nèi)特定基因的表達(dá)。
(2)研究者推測(cè)光敏色素phyB可能與轉(zhuǎn)錄因子ER5和ER8結(jié)合,影響兩者的表達(dá),調(diào)控種子的萌發(fā),為驗(yàn)證該推測(cè),進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。選取ER5和ER8的單基因突變體(er5、er8)、雙基因突變體er5-er8及ER8過表達(dá)突變體,在圖1所示的光照情況下,測(cè)定種子的萌發(fā)率,結(jié)果如圖2。
①結(jié)果表明:在紅光下,phyB光敏色素被激活,er5、er8和er5-er8雙突變體的種子萌發(fā)率顯著升高,說明ER5和ER8均可 抑制
抑制
(促進(jìn)、抑制或不影響)種子的萌發(fā),且只在黑暗條件下起作用。
②在黑暗條件下,er5-er8雙突變體的萌發(fā)率高的原因是 黑暗條件下,ER5和ER8兩種轉(zhuǎn)錄因子抑制種子的萌發(fā),雙基因突變體的ER5和ER8基因功能喪失后對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用消失,故種子的萌發(fā)率升高
黑暗條件下,ER5和ER8兩種轉(zhuǎn)錄因子抑制種子的萌發(fā),雙基因突變體的ER5和ER8基因功能喪失后對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用消失,故種子的萌發(fā)率升高
。
(3)脫落酸(ABA)是抑制種子萌發(fā)的一種重要激素,為探究轉(zhuǎn)錄因子ER8與ABA之間的互作關(guān)系,研究人員進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。ABA的合成酶基因(AB2),其啟動(dòng)子中具一段序列——DRE,可能是轉(zhuǎn)錄因子ER8識(shí)別及結(jié)合的區(qū)域,科研人員利用凝膠遷移技術(shù),檢測(cè)兩者的關(guān)系。據(jù)圖3電泳結(jié)果分析ER8轉(zhuǎn)錄因子經(jīng)由AB2途徑抑制種子萌發(fā)的機(jī)制 ER8與AB2的啟動(dòng)子結(jié)合,促進(jìn)AB2基因的轉(zhuǎn)錄,使AB2(脫落酸合成酶)含量升高,ABA的量也隨之增加,而抑制種子的萌發(fā)
ER8與AB2的啟動(dòng)子結(jié)合,促進(jìn)AB2基因的轉(zhuǎn)錄,使AB2(脫落酸合成酶)含量升高,ABA的量也隨之增加,而抑制種子的萌發(fā)
。
(4)為探究phyB、ER8、AB2和ABA的關(guān)系,科研人員利用野生型和ER8轉(zhuǎn)基因植株(將ER8基因轉(zhuǎn)入野生型)為實(shí)驗(yàn)材料,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),為上述研究結(jié)果提供新的證據(jù)。請(qǐng)補(bǔ)充完善下列表格。
組別 |
條件 |
實(shí)驗(yàn)材料 |
預(yù)期結(jié)果1 |
預(yù)期結(jié)果2 |
1 |
紅光激活phyB |
野生型 |
① AB2脫落酸合成酶基因的相對(duì)表達(dá)量低 AB2脫落酸合成酶基因的相對(duì)表達(dá)量低 |
將不同組種子的萌發(fā)率情況進(jìn)行排序③ 1>3>2 1>3>2 |
2 |
無紅光 |
② 轉(zhuǎn)入ER8基因的植株 轉(zhuǎn)入ER8基因的植株 |
AB2脫落酸合成酶基因的相對(duì)表達(dá)量高 |
3 |
紅光激活phyB |
轉(zhuǎn)入ER8基因的植株 |
AB2脫落酸合成酶基因的相對(duì)表達(dá)量介于1和2組之間 |