質(zhì)膜內(nèi)在蛋白在植物膜系統(tǒng)中廣泛存在，是植物運(yùn)輸水分和CO₂等小分子的主要通道。為了研究干旱脅迫下質(zhì)膜內(nèi)在蛋白基因ZmPIPI；1（圖1表示已知其中一條鏈的堿基序列）在玉米中的表達(dá)和調(diào)控情況，科研人員建構(gòu)含有ZmPIPI；1基因的超表達(dá)載體（圖2表示該載體的T-DNA序列），通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出了ZmPIPI；1超表達(dá)植株。請(qǐng)回答下列問題。

（1）獲取玉米ZmPIPI；1基因時(shí)，需要先從玉米葉片細(xì)胞中提取

RNA

RNA

，再通過

逆轉(zhuǎn)錄

逆轉(zhuǎn)錄

過程獲得cDNA，進(jìn)而通過PCR擴(kuò)增ZmPIPI；1基因。在進(jìn)行PCR操作時(shí)，通常選擇下列

B

B

組合作為引物對(duì)。
A.5′-TAAGTTGTCT-3′和5′-CTTGGATGAT-3′
B.5′-TCTGTTGAAT-3′和5′-CTTGGATGAT-3′
C.5′-GAACCTACTA-3′和5′-ATTCAACAGA-3′
D.5′-ATCATCCAAG-3′和5′-ATTCAACAGA-3′
（2）根據(jù)基因表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)組成分析，圖2中的Ubiquitin和P35S是

啟動(dòng)子

啟動(dòng)子

，其功能是

RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的序列，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程

RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的序列，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程

。
（3）為檢測(cè)質(zhì)膜內(nèi)在蛋白基因是否導(dǎo)入玉米細(xì)胞，可采用PCR技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)基因玉米株系進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)PCR產(chǎn)物用電泳技術(shù)來鑒定。由圖3電泳結(jié)果可知，

1-4

1-4

號(hào)玉米株系含有目的基因。
（4）為進(jìn)一步檢測(cè)這些玉米株系中ZmPIPI；1基因的表達(dá)量，可采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)。在該反應(yīng)體系中，每加入一對(duì)引物的同時(shí)加入一個(gè)特異性的熒光探針，使每擴(kuò)增一條DNA鏈，就有一個(gè)熒光分子形成。根據(jù)熒光強(qiáng)度可對(duì)基因表達(dá)量進(jìn)行分析，其原因是

玉米株系中ZmPIPI；1基因的表達(dá)量越多，轉(zhuǎn)錄出的mRNA越多，其逆轉(zhuǎn)錄得到的cDNA量也越多：cDNA模板越多，熒光強(qiáng)度越強(qiáng)

玉米株系中ZmPIPI；1基因的表達(dá)量越多，轉(zhuǎn)錄出的mRNA越多，其逆轉(zhuǎn)錄得到的cDNA量也越多：cDNA模板越多，熒光強(qiáng)度越強(qiáng)

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（5）為觀察ZmPIPI；1的表達(dá)場(chǎng)所，研究人員將該基因與綠色熒光蛋白基因連接到同一載體上并導(dǎo)入玉米細(xì)胞。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，綠色熒光蛋白信號(hào)與細(xì)胞膜標(biāo)記的紅色熒光信號(hào)和葉綠體自發(fā)紅色熒光信號(hào)重疊，由此推測(cè)ZmPIPI；1蛋白可被轉(zhuǎn)運(yùn)至

葉綠體（細(xì)胞膜）

葉綠體（細(xì)胞膜）

膜促進(jìn)對(duì)

CO₂

CO₂

的運(yùn)輸和利用，提高玉米植株的光合活力。
（6）對(duì)野生型和ZmPIPI；1超表達(dá)轉(zhuǎn)基因玉米進(jìn)行干旱處理后測(cè)定其地上部分的鮮重，并與正常條件下生長(zhǎng)的野生型植株相比較，計(jì)算相對(duì)地上部分生物量，結(jié)果如右圖4所示。上述結(jié)果說明

干旱處理會(huì)降低玉米地上部分鮮重，而超表達(dá)ZmPIPI；1基因能夠增強(qiáng)玉米植株對(duì)干旱脅迫的耐性

干旱處理會(huì)降低玉米地上部分鮮重，而超表達(dá)ZmPIPI；1基因能夠增強(qiáng)玉米植株對(duì)干旱脅迫的耐性

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