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摘要 本次讨论的是2019年高考天津卷生物学第9题。该题以“B基因表达对卵细胞的影响”为载体。讨论分析如何让B基因在卵细胞中表达，最后得出结论：B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚。 (2019天津理综,9,12分)B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。 据图回答: (1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中 (单选)。 A.含B基因的染色体缺失 B.DNA聚合酶失活 C.B基因发生基因突变 D.B基因的启动子无法启动转录 （2）从水稻体细胞或 中提取总RNA,构建 文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。 (3)在过程①、②转化筛选时,过程 中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程 在培养基中应加入卡那霉素。 (4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是 (多选)。 A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交 B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交 C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交 D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光 (5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明 。 题干分析 实验目的是:“研究B基因表达对卵细胞的影响”，这是理解和分析本题的主要线索。换句话说接下来所有的实验步骤就是让B基因在卵细胞中表达（正常情况下不表达），进而分析B基因表达的产物对卵细胞的影响。 B基因存在于水稻的基因组中，即水稻所有的细胞都含有B基因，包括卵细胞。但仅在体细胞和精子中表达，在卵细胞中不转录。这说明B基因是选择性表达的基因，而基因表达的关键是转录，转录的关键是启动子。因此，B基因在卵细胞中不转录，可能原因就是B基因在卵细胞中的启动子无法启动转录。 过程图分析 构建重组Ti质粒：将融合基因插入到Ti质粒的T-DNA中的特定的启动子和终止子之间。T-DNA中的这个特的“启动子”可使B基因在卵细胞中启动转录，从而使B基因正常表达。 需要注意的是：Ti质粒上有两个抗性基因，都可作为标记基因，但位置不同。潮霉素抗性基因位于T-DNA内，会随T-DNA一起整合到水稻的基因组中。卡那霉素抗性基因位于T-DNA外，将来仅存在于导入(重组)Ti质粒的农杆菌中，不会整合到水稻的基因组中。 “Luc基因”也是标记基因：题目已说明“Luc基因”表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光，而融合基因表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能。”因融合基因是共用一个启动子的，若能成功转录，则应转录出同一条mRNA，所翻译出的蛋白质具有各自的功能。因此，在进行翻译水平的检测时，在加入荧光素后，若转基因水稻卵细胞能发出荧光，则可同时说明B基因在卵细胞中已成功表达出了相应的蛋白质。由此也说明了这里所用的“Luc基因”，从作用上看相当于标记基因。 答题分析 （1）题干已说明B基因在水稻卵细胞中不转录，推测其原因是: 在卵细胞中B基因的启动子不能启动转录。A、C 选项表述为突变问题，因突变具有低频性和随机性，因此不会使所有的B基因在卵细胞中都无法转录。B 选项的DNA聚合酶的功能为催化DNA复制，与转录无关。 （2）在获取B基因时，先通过提取总RNA，经反转录构建cDNA文库，再获得B基因编码蛋白质的序列。因此应从能表达B基因的细胞中提取总RNA，才能确保总RNA中有B基因转录出的相应mRNA。这类细胞在题干中已有明确表述，即体细胞和精子。 (3)过程①需将基因表达载体导入农杆菌,所以可在培养基中加入卡那霉素以筛选成功导入了基因表达载体的农杆菌。过程②农杆菌感染水稻愈伤组织,农杆菌Ti质粒的T-DNA可整合到受体细胞染色体DNA上。 (4)水稻细胞中本来就有B基因,正常植株也会出现杂交带,故A错误；B、D选项是检测Luc基因及其产物，B、D正确；C选项检测对象是卵细胞中mRNA,正常水稻植株卵细胞中无B基因的mRNA,C正确。 (5)一般情况下,水稻卵细胞在未受精时不能发育成胚,而转基因植株未受精的卵细胞能发育成胚,说明B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚。 答案 （1）D (2)精子 cDNA (3)② ① (4)BCD (5)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚 |
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