野生生菜通常為綠色,遭遇低溫或干旱等逆境時合成花青素,使葉片變?yōu)榧t色?;ㄇ嗨啬軌蛲ㄟ^光衰減保護光合色素,還具有抗氧化作用。人工栽培的生菜品種中,在各種環(huán)境下均為綠色。科研人員對其機理進行了研究。
(1)用野生型深紅生菜與綠色生菜雜交,F(xiàn)1自交,F(xiàn)2中有的個體始終為綠色,的個體為紅色。
①本實驗中決定花青素有無的基因位于
兩
兩
對同源染色體上。
②本實驗獲得的F2中雜合綠色個體自交,后代未發(fā)生性狀分離,其原因是:當(dāng)含有一對隱性純合基因時表現(xiàn)為綠色,F(xiàn)2中雜合綠色個體含有一對隱性純合基因,自交后代仍含有一對隱性純合基因,所以不發(fā)生性狀分離
當(dāng)含有一對隱性純合基因時表現(xiàn)為綠色,F(xiàn)2中雜合綠色個體含有一對隱性純合基因,自交后代仍含有一對隱性純合基因,所以不發(fā)生性狀分離
。
(2)F2自交,每株的所有種子單獨種植在一起可得到一個株系。所有株系中,株系內(nèi)性狀分離比為3:1的占(比例),把這樣的株系保留,命名為1號、2號……。
(3)取1號株系中綠色與深紅色個體進行DNA比對,發(fā)現(xiàn)二者5號染色體上某基因存在明顯差異,如圖所示。
據(jù)圖解釋:1號株系中綠色個體的r1基因編碼的r1蛋白喪失功能的原因。R1基因中CA堿基缺失,突變形成的r1基因轉(zhuǎn)錄的mRNA中終止密碼UAA提前出現(xiàn),導(dǎo)致翻譯提前終止,r1蛋白肽鏈縮短,所以功能喪失
R1基因中CA堿基缺失,突變形成的r1基因轉(zhuǎn)錄的mRNA中終止密碼UAA提前出現(xiàn),導(dǎo)致翻譯提前終止,r1蛋白肽鏈縮短,所以功能喪失
。
(4)進一步研究發(fā)現(xiàn),與生菜葉色有關(guān)的R1和R2基因編碼的蛋白質(zhì)相互結(jié)合成為復(fù)合體后,促進花青素合成酶基因轉(zhuǎn)錄,使生菜葉片呈現(xiàn)深紅色。在以上保留的生菜所有株系中都有一些紅色生菜葉色較淺,研究人員從中找到了基因R3,發(fā)現(xiàn)R3基因編碼的蛋白質(zhì)也能與R1蛋白質(zhì)結(jié)合。據(jù)此研究人員做出假設(shè):R3蛋白與R2蛋白同時結(jié)合R1蛋白上的不同位點,且R1R2R3復(fù)合物不能促進花青素合成酶基因轉(zhuǎn)錄。為檢驗假設(shè),研究人員利用基因工程技術(shù)向淺紅色植株中轉(zhuǎn)入某一基因使其過表達(dá),實驗結(jié)果如表。
受體植株 |
轉(zhuǎn)入的基因 |
轉(zhuǎn)基因植株葉色 |
淺紅色植株(R1R1R2R2R3R3) |
R1 |
深紅色 |
淺紅色植株(R1R1R2R2R3R3) |
R2 |
深紅色 |
實驗結(jié)果是否支持上述假設(shè),如果支持請說明理由,如果不支持請?zhí)岢鲂碌募僭O(shè)。
不支持 R3蛋白與R2蛋白結(jié)合R1蛋白的同一位點
不支持 R3蛋白與R2蛋白結(jié)合R1蛋白的同一位點
。
【答案】兩;當(dāng)含有一對隱性純合基因時表現(xiàn)為綠色,F(xiàn)2中雜合綠色個體含有一對隱性純合基因,自交后代仍含有一對隱性純合基因,所以不發(fā)生性狀分離;
;R1基因中CA堿基缺失,突變形成的r1基因轉(zhuǎn)錄的mRNA中終止密碼UAA提前出現(xiàn),導(dǎo)致翻譯提前終止,r1蛋白肽鏈縮短,所以功能喪失;不支持 R3蛋白與R2蛋白結(jié)合R1蛋白的同一位點