學(xué)習(xí)以下材料,回答以下問(wèn)題。
植物春化作用的調(diào)控:植物能夠感知周?chē)h(huán)境,控制和協(xié)調(diào)自身的發(fā)育,使其在合適的時(shí)間開(kāi)花結(jié)果。有些植物(如一年生植物擬南芥等)在生長(zhǎng)期需要經(jīng)歷一段時(shí)期的低溫之后才能開(kāi)花。這種經(jīng)歷低溫誘導(dǎo)促使植物開(kāi)花的作用,稱(chēng)為春化作用??蒲腥藛T對(duì)擬南芥春化作用機(jī)制進(jìn)行的相關(guān)研究結(jié)果如圖1,表明FLC是開(kāi)花調(diào)控的關(guān)鍵基因。FLC能抑制成花素基因(FT和FD)的表達(dá),從而防止植物在入冬前或越冬時(shí)開(kāi)花,F(xiàn)LC的表達(dá)也受相關(guān)基因的調(diào)控。
在秋季,擬南芥種子發(fā)芽,F(xiàn)LC的上游基因(FRI)編碼的蛋白質(zhì)與多個(gè)染色質(zhì)修飾因子互作,形成一個(gè)超級(jí)復(fù)合體,超級(jí)復(fù)合體可對(duì)FLC所在染色質(zhì)(FLC染色質(zhì))進(jìn)行修飾,這些修飾使FLC染色質(zhì)處于活化狀態(tài),超級(jí)復(fù)合體并結(jié)合到FLC啟動(dòng)子的特殊區(qū)域,促進(jìn)FLC表達(dá);經(jīng)過(guò)冬季長(zhǎng)時(shí)間低溫處理,F(xiàn)LC染色質(zhì)中的組蛋白被修飾,導(dǎo)致FLC染色質(zhì)空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,使得超級(jí)復(fù)合體不能識(shí)別并作用于FLC染色質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)FLC表達(dá)的抑制,這種狀態(tài)在春季回暖后依然保持;次年春季,日照時(shí)間逐漸變長(zhǎng),激活FT表達(dá),F(xiàn)T和FD表達(dá)形成異源蛋白二聚體可以激活花發(fā)育基因的表達(dá),擬南芥適時(shí)開(kāi)花、結(jié)實(shí)。研究還發(fā)現(xiàn),擬南芥FLC表達(dá)的抑制狀態(tài)能維持到下一代胚胎發(fā)育的早期。植物的春化作用不是一瞬間完成的,而是一系列過(guò)程,其中有很多有趣的問(wèn)題。例如,植物在冬季感受低溫后,次年春季還能“記得”,即“低溫記憶”。植物開(kāi)花、結(jié)果后,它的下一代仍需要經(jīng)歷春化作用后才能開(kāi)花。那么,親本的“低溫記憶”是怎么消除的呢?科學(xué)家們一直在為這些問(wèn)題尋找答案。
(1)據(jù)圖2分析,春化作用影響FLC的
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過(guò)程。請(qǐng)?jiān)?( ?。┲羞x填“+”“-”(+表示促進(jìn),-表示抑制),完善春化作用的機(jī)制。
(2)FLC介導(dǎo)的春化作用屬于表觀(guān)遺傳現(xiàn)象,請(qǐng)說(shuō)明理由 FLC堿基序列不變,但FLC染色質(zhì)中的組蛋白被修飾,F(xiàn)LC表達(dá)被抑制,擬南芥經(jīng)過(guò)春化作用才開(kāi)花,并且下一代依然保持FLC表達(dá)的抑制狀態(tài),且需要經(jīng)歷春化作用才能開(kāi)花
FLC堿基序列不變,但FLC染色質(zhì)中的組蛋白被修飾,F(xiàn)LC表達(dá)被抑制,擬南芥經(jīng)過(guò)春化作用才開(kāi)花,并且下一代依然保持FLC表達(dá)的抑制狀態(tài),且需要經(jīng)歷春化作用才能開(kāi)花
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(3)自然界中在溫度較為溫和的地區(qū)存在著許多擬南芥早花突變體,這些突變體能夠不經(jīng)春化作用提前開(kāi)花。請(qǐng)根據(jù)文中信息,分析它們提前開(kāi)花的原因 早花突變體FLC表達(dá)受到抑制,同時(shí)日照時(shí)間長(zhǎng)
早花突變體FLC表達(dá)受到抑制,同時(shí)日照時(shí)間長(zhǎng)
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(4)綜合文中信息,推測(cè)親本擬南芥的“低溫記憶”傳給下一代并消除的機(jī)理 親本擬南芥FLC表達(dá)的抑制狀態(tài)(即低溫記憶)通過(guò)生殖細(xì)胞遺傳給下一代,在下一代胚胎發(fā)育的早期,通過(guò)去除FLC染色質(zhì)中的組蛋白修飾,進(jìn)而解除FLC表達(dá)的抑制狀態(tài)(重新激活FLC表達(dá)),導(dǎo)致下一代需要經(jīng)歷春化作用才能開(kāi)花
親本擬南芥FLC表達(dá)的抑制狀態(tài)(即低溫記憶)通過(guò)生殖細(xì)胞遺傳給下一代,在下一代胚胎發(fā)育的早期,通過(guò)去除FLC染色質(zhì)中的組蛋白修飾,進(jìn)而解除FLC表達(dá)的抑制狀態(tài)(重新激活FLC表達(dá)),導(dǎo)致下一代需要經(jīng)歷春化作用才能開(kāi)花
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