油菜種子是中國最重要的植物油來源之一。研究者以甘藍型油菜為材料,通過多種育種技術(shù)來提高油菜種子的含油量。
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(1)甘藍型油菜是由甘藍(2n=18)和白菜(2n=20)種間雜交,再經(jīng)過 染色體加倍/秋水仙素/低溫染色體加倍/秋水仙素/低溫處理后形成的 異源四倍體/四倍體異源四倍體/四倍體倍體。
(2)種子油脂的積累包含油脂合成和降解的動態(tài)平衡過程。研究人員欲探究脂類水解酶基因Bn在油脂積累過程中的作用,用化學試劑EMS誘變野生型植株,并篩選出Bn基因的突變體1(C位點突變)和突變體2(D位點突變)。將兩種突變體分別與野生型連續(xù)雜交再自交,目的是 保留突變基因,使其余基因(遺傳背景)盡可能與野生型一致保留突變基因,使其余基因(遺傳背景)盡可能與野生型一致。從自交子代中分離得到不同單突變純合子,種植后檢測種子含油量,卻發(fā)現(xiàn)均小于未經(jīng)過EMS處理的野生型。
(3)進一步通過雜交和基因型鑒定,篩選得到了C和D雙突變純合子、C和D雙位點正常純合子,種植后測定種子含油量,結(jié)果如圖1。
該實驗結(jié)果說明Bn基因表達后促進了種子油脂消減,依據(jù)是 ①的種子含油量大于②①的種子含油量大于②。由于①②的種子含油量均小于③,利用突變體進行的連續(xù)雜交并未達到目的,試從誘變的特點分析可能的原因是 誘變具有隨機性,可能引起其他油脂代謝的相關(guān)基因突變誘變具有隨機性,可能引起其他油脂代謝的相關(guān)基因突變。
(4)研究人員利用CRISPR/Cas9技術(shù)“編輯”另一活力更強的品系R的Bn基因,再自交得到Bn基因突變純合子,測定其種子含油量和油體面積,結(jié)果如圖2、圖3。
結(jié)果表明,突變的Bn基因表達后 會增大油體面積,提高種子含油量會增大油體面積,提高種子含油量。結(jié)合(3)(4)的實驗結(jié)果分析,利用CRISPR/Cas9技術(shù)獲得Bn基因突變純合子,與誘變育種相比,除了縮短育種年限外,還具有的顯著優(yōu)勢是 可以實現(xiàn)某個基因(或Bn基因)的精準編輯,對其他基因影響小可以實現(xiàn)某個基因(或Bn基因)的精準編輯,對其他基因影響小。
(5)種子成熟末期,油脂合成和消減的動態(tài)平衡能夠確保種子休眠以防過早發(fā)芽欲將Bn基因突變純合子用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),還需進一步調(diào)查 出芽率出芽率、萌發(fā)后根長等種子活力指標。若活力指標與野生型相比 無明顯差異(甚至更高)無明顯差異(甚至更高),則可推廣應(yīng)用。
【答案】染色體加倍/秋水仙素/低溫;異源四倍體/四倍體;保留突變基因,使其余基因(遺傳背景)盡可能與野生型一致;①的種子含油量大于②;誘變具有隨機性,可能引起其他油脂代謝的相關(guān)基因突變;會增大油體面積,提高種子含油量;可以實現(xiàn)某個基因(或Bn基因)的精準編輯,對其他基因影響??;出芽率;無明顯差異(甚至更高)
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/15 8:0:9組卷:12引用:2難度:0.5
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