21.植物在遇到不良環(huán)境影響時,會引起系列脅迫響應(yīng)相關(guān)基因的表達改變,這一程稱為脅迫響應(yīng)。而脅迫相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄與其啟動子區(qū)DNA分子的甲基化修飾(DNA分子上連入甲基基團)密切相關(guān)。為研究植物種子萌發(fā)過程中的脅迫響應(yīng)機制,科研人員進行了相關(guān)研究。
(1)ABA是一種植物激素,對植物生命活動起
作用。當植物處于脅迫狀態(tài)時,體內(nèi)ABA含量會升高,ABA處理可模擬外界不良環(huán)境,使植物產(chǎn)生脅迫響應(yīng)。
(2)研究發(fā)現(xiàn),擬南芥R基因編碼的D酶能夠切除某些基因啟動子區(qū)DNA分子上的甲基基團,即DNA去甲基化,從而改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu),使
能夠與該部分啟動子結(jié)合,從而開啟相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。
①科研人員以R基因突變體及野生型擬南芥種子為材料,用不同濃度ABA進行處理,統(tǒng)計種子萌發(fā)率,所得實驗結(jié)果如圖1所示。實驗結(jié)果顯示,
,推測R基因突變體由于D酶活性喪失,種子萌發(fā)對較高濃度的ABA脅迫更加敏感,可能與脅迫響應(yīng)基因啟動子的甲基化程度有關(guān)。甲基化程度影響了植物對ABA的響應(yīng)。
②研究發(fā)現(xiàn)NIC基因是脅迫條件下種子萌發(fā)所需的關(guān)鍵基因之一??蒲腥藛T檢測了1.2μMABA處理后,擬南芥R基因突變體及野生型種子中NIC基因啟動子不同區(qū)域的DNA甲基化程度,結(jié)果如圖2所示。
(注:圖中甲基化程度用數(shù)字表示,絕對值越大,表明甲基化程度越高。DNA中一條單鏈的甲基化程度用0~1表示,另一條用-1~0表示。)
圖2結(jié)果顯示,突變體NIC基因啟動子的A、D區(qū)域
。
③結(jié)合上述研究,推測在種子萌發(fā)過程中,R基因突變體由于
,因此對ABA脅迫更加敏感。
(4)科研人員進一步選取不同擬南芥種子為材料驗證了上述推測。
①實驗處理及結(jié)果如表所示,請選擇a~f中的種子填入Ⅰ~Ⅲ處,在Ⅳ、V處填寫正確的ABA處理濃度,選擇檢測指標g、h填入Ⅵ處。
組別 |
種子 |
ABA濃度(μM) |
檢測指標 |
萌發(fā)率 |
1組 |
Ⅰ |
Ⅳ |
Ⅵ |
80% |
2組 |
Ⅱ |
1.2 |
10% |
3組 |
Ⅲ |
V |
65% |
種子類型:
a.野生型
b.R基因突變體
c.NIC基因突變體
d.基因突變體中轉(zhuǎn)入含無甲基化修飾啟動子的NIC基因
e.野生型中轉(zhuǎn)入含無甲基化修飾啟動子的NIC基因
f.NIC基因突變體中轉(zhuǎn)入含無甲基化修飾啟動子的R基因檢測指標
g.NIC基因轉(zhuǎn)錄的mRNA
h.R基因轉(zhuǎn)錄的mRNA
②請解釋表中各組實驗的萌發(fā)率結(jié)果:
。