玉米是典型的雌雄同株、雌雄異花植物。研究人員利用化學(xué)誘變法獲得純合突變體M,為進(jìn)一步解析玉米花“性別決定”的分子機(jī)制提供了有價(jià)值的參考。
(1)突變體M的雄穗中雌蕊發(fā)育,雄蕊退化,即雄穗雌性化。用上述純合突變體M與野生型雜交得F
1,所得的F
1隨機(jī)交配,F(xiàn)
2 代的表現(xiàn)型及數(shù)目如表所示:
親本 |
F1 |
F2 |
M×野生型 |
全部表現(xiàn)為雄穗正常 |
雄穗正常 |
雄穗雌性化 |
115株 |
35株 |
據(jù)表分析,雄穗正常的表現(xiàn)型受
顯
顯
性基因控制,該性狀的遺傳遵循分離定律,其依據(jù)是:
F1隨機(jī)交配,F(xiàn)2中雄穗正常:雄穗雌性化的分離比為3:1
F1隨機(jī)交配,F(xiàn)2中雄穗正常:雄穗雌性化的分離比為3:1
。
(2)研究發(fā)現(xiàn)雄穗雌性化與性別決定基因T (該基因表達(dá)產(chǎn)物是抑制雌蕊發(fā)育的信號(hào))有關(guān),推測(cè)突變體M的表現(xiàn)型是T基因突變所致。為驗(yàn)證這一推測(cè),科研人員設(shè)計(jì)引物擴(kuò)增突變體的T基因序列與野生型對(duì)比,其中該基因的非模板鏈部分序列及部分氨基酸的密碼子如圖所示。
①請(qǐng)從基因表達(dá)的角度闡明突變體M雄穗中雌蕊發(fā)育的分子機(jī)制
由于突變體的T基因第196位的堿基對(duì)由G—C突變?yōu)锳—T,使得該基因表達(dá)產(chǎn)物中相應(yīng)位置的氨基酸由甘氨酸變?yōu)榫彼?,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變后就失去了抑制雌蕊發(fā)育的調(diào)控作用,從而導(dǎo)致突變體M雄穗中雌蕊發(fā)育
由于突變體的T基因第196位的堿基對(duì)由G—C突變?yōu)锳—T,使得該基因表達(dá)產(chǎn)物中相應(yīng)位置的氨基酸由甘氨酸變?yōu)榫彼?,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變后就失去了抑制雌蕊發(fā)育的調(diào)控作用,從而導(dǎo)致突變體M雄穗中雌蕊發(fā)育
。
②發(fā)育中的雌蕊會(huì)產(chǎn)生赤霉素,過量的赤霉素抑制雄蕊發(fā)育。由此可知,T基因突變使得玉米的內(nèi)源赤霉素含量
升高
升高
,最終產(chǎn)生雄穗雌性化的表型。
(3)玉米子粒的黃色(A) 對(duì)白色(a) 為顯性,非糯(B)對(duì)糯(b)為顯性,兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。白色糯性玉米不抗某種除草劑,純合黃色非糯玉米抗該除草劑,其抗性基因位于葉綠體DNA上,那么,如何用這兩種玉米作親本通過雜交實(shí)驗(yàn)獲得抗除草劑的白色糯玉米?
選擇純合黃色非糯玉米為母本,白色糯玉米為父本進(jìn)行雜交,獲得F1,再以F1為母本,白色糯性玉米為父本進(jìn)行雜交,獲得的雜交后代中就會(huì)有抗除草劑的白色糯性玉米(或選擇純和黃色非糯玉米為母本,白色糯玉米為父本進(jìn)行雜交,獲得F1,再以F1自交,獲得的雜交后代中就會(huì)有抗除草劑的白色糯性玉米)
選擇純合黃色非糯玉米為母本,白色糯玉米為父本進(jìn)行雜交,獲得F1,再以F1為母本,白色糯性玉米為父本進(jìn)行雜交,獲得的雜交后代中就會(huì)有抗除草劑的白色糯性玉米(或選擇純和黃色非糯玉米為母本,白色糯玉米為父本進(jìn)行雜交,獲得F1,再以F1自交,獲得的雜交后代中就會(huì)有抗除草劑的白色糯性玉米)
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