Question

【题目】白叶枯细菌可导致水稻籽粒重量降低、减产，研究水稻的抗白叶枯病基因及其机理具有重要意义。

（1）水稻A品系感病，B品系抗病，两者只有极少数基因存在差异，研究者将从A品种中获得的基因D连接到Ti质粒中，用________法将D基因转入到B品系中。检测发现有30株转入成功的突变体，表型均为感病。将其中的4个突变株自交，向其子一代接种____________，检测感病情况并统计，结果如下表。

	突变株1的子一代	突变株2的子一代	突变株3的子一代	突变株4的子一代
总数	14	19	40	15
感病株数	11	13	28	12
抗病株数	3	6	12	3

由表中结果可知，____________是显性性状，根据上述4个突变株的____________可以推测控制该性状的基因遵循分离定律。

（2）为研究D/d基因与水稻抗病的关系，研究者通过序列对比，在B品系中发现了与D基因序列非常相似的基因d，两基因在编码区和非编码区均存在差异。

①研究人员发现D基因编码区中一个碱基对的替换造成该处编码的氨基酸由丙氨酸（密码子为GCU、GCC、GCA、GCG）变为苏氨酸（密码子为ACU、ACC、ACA、ACG）。研究人员据此信息推测品系B产生抗病性的原因可能是_______。

②研究人员使用了RNA干扰技术来减少D、d基因的翻译。使用RNA干扰后，发现A品系植株表型由感病变为抗病，B品系的植株抗性进一步增强。由此可知，D/d基因与抗病性的关系为____________。说明d基因在_______区的序列与D基因不同，导致其基因表达的调节不同于D而使B品系具有抗病性。

（3）为进一步确定白叶枯细菌和D/d基因表达调控的关系，科研人员对两品系分别接种了白叶枯细菌，然后提取了它们的____________，经反转录合成cDNA片段。以cDNA片段为模板，分别用D、d基因的特异性引物进行PCR，结果见图。对照组除未接种病菌外其他处理与实验组相同。由图可知____________。

（4）综合上述研究结果，请你提出一种防治水稻白叶枯病的思路____________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】农杆菌转化 白叶枯细菌 感病 子一代性状分离比 B品系中的d基因发生了碱基替换A//T→G//C，导致相应蛋白的氨基酸序列中该位置的苏氨酸替换为丙氨酸，从而导致蛋白结构发生变化，进而引起蛋白功能发生改变，导致品系B的植株产生抗病性 D表达量降低会导致抗病，d基因表达量下降会导致抗性增强 非编码区 总RNA 白叶枯细菌能够促进D基因的转录；白叶枯细菌不能促进d基因的转录 降低D基因的表达水平(转录和翻译)：修改感病品系中D基因的启动子的突变序列或导入D基因转录形成的mRNA的反义RNA

【解析】

基因表达是指将来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程，基因表达产物通常是蛋白质。基因表达包括转录和翻译。转录过程由RNA聚合酶进行，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则，合成相对应的RNA分子。翻译过程是以信使RNA（mRNA）为模板，指导合成蛋白质的过程。每个mRNA携带由遗传密码编码的蛋白质合成信息即三联体。编码区的每个核苷酸三联体称为密码子，并且对应于与转运RNA中的反密码子三联体互补的结合位点。

（1）用农杆菌转化法可以将含D基因的重组质粒转入到B品系中。将其中的4个突变株自交，向其子一代接种白叶枯细菌，检测感病情况并统计，观察子代的感病情况推测4个突变株的基因型。由表中结果可知，突变株为感病，子代却有抗病，因此感病是显性性状。根据上述4个突变株的子一代性状分离比可以推测亲本产生配子过程中发生了等位基因的分离，控制该性状的基因遵循分离定律。

（2）①B品系中的d基因发生了碱基替换A//T→G//C，导致相应蛋白的氨基酸序列中该位置的苏氨酸替换为丙氨酸，从而导致蛋白结构发生变化，进而引起蛋白功能发生改变，导致品系B的植株产生抗病性。

②使用了RNA干扰技术来减少D、d基因的翻译。使用RNA干扰后，发现A品系（含D基因）植株表型由感病变为抗病，B品系（含d基因）的植株抗性进一步增强。说明D表达量降低会导致抗病，d基因表达量下降会导致抗性增强。进一步说明d基因在非编码区的序列与D基因不同，导致其基因表达的调节不同于D而使B品系具有抗病性。

（3）反转录是以RNA为模板合成DNA的过程，因此提取了它们的总RNA，经反转录合成cDNA片段。由图可知接种白叶枯细菌的A品系的PCR循环次数减少，而B品系的不变，可知接种白叶枯细菌的A品系的RNA含量较多，而B品系的RNA含量与对照组相同。由此可知，白叶枯细菌能够促进D基因的转录；白叶枯细菌不能促进d基因的转录。

（4）白叶枯细菌能够促进D基因的转录，可以这样防治水稻白叶枯病：降低D基因的表达水平(转录和翻译)：修改感病品系中D基因的启动子的突变序列或导入D基因转录形成的mRNA的反义RNA。