Question

【題目】某些植物在進化過程中已經形成抵抗干旱、低溫和高鹽等逆境的調控機制，感受并響應各種外界刺激。轉錄因子OrERF是一類蛋白質，在植物抵抗逆境時發揮重要作用。科研人員對水稻OrERF基因進行系列研究。

（1）科研人員對水稻OrERF基因上游部分中的轉錄模板鏈進行測序，結果如下：

OrERF基因轉錄出的mRNA中的起始密碼子是_______。①②③三個元件分別在高鹽、干旱、低溫不同信號的誘導下，導致此基因表達出不同的OrERF蛋白，以適應高鹽、干旱、低溫環境，此現象說明_______________。

（2）科研人員欲將水稻OrERF基因導入擬南芥體內，獲得抗逆性強的植株，設計的實驗方案如下圖：

① 可利用_________技術獲得并擴增此基因。如果開始的OrERF基因只有一個，第n次循環需要引物_____________對。

② OrERF基因需插入Ti質粒的T-DNA片段中，原因是________________________。

③ 圖中d階段需要應用植物組織培養技術，其培養基中除加入必須的營養物質、植物激素和瓊脂外，還需添加_________物質，一段時間后，可獲得抗高鹽的擬南芥植株。

（3）實驗檢測轉基因擬南芥植株中OrERF基因在高鹽條件下的表達水平，結果如圖。實驗結果表明，高鹽處理后______小時OrERF基因的表達顯著增加。

（4） 植物感受外界干旱、高鹽、低溫等信號，通過一系列信息傳遞合成轉錄因子。轉錄因子OrERF對下游基因調節過程如圖，其通過_________________________，啟動轉錄的 過程。最后通過基因產物的作用對外界信號在生理生化等方面作出適合的調節反應。

Answer 1

【答案】 AUG 一個基因可以控制多個性狀，基因和環境共同決定生物的性狀 PCR 2n-1 T-DNA可轉移到受體細胞，并整合到受體細胞染色體的DNA上 高鹽（高濃度的NaCl） 12 激活RNA 聚合酶轉錄復合物(或答與RNA 聚合酶結合)

【解析】試題分析：理清基因的表達、基因與性狀的關系、基因工程的基本操作程序、植物組織培養技術等相關的基礎知識、形成清晰的知識網絡。在此基礎上，從題圖和題意中提取有效信息作為解題的切入點，圍繞上述相關知識，對各問題情境進行分析作答。

(1) 模板鏈中轉錄成起始密碼子的堿基序列為TAC，根據堿基互補配對原則，起始密碼子是AUG；①②③三個元件分別在高鹽、干旱、低溫不同信號的誘導下，導致此基因表達出不同的OrERF蛋白，以適應高鹽、干旱、低溫環境，此現象說明一個基因可以控制多個性狀，基因和環境共同決定生物的性狀。

(2) ①可利用PCR技術在體外大量擴增目的基因。PCR技術的原理是DNA雙鏈復制，而DNA復制為半保留復制。可見，如果開始的OrERF基因只有一個，第n次循環共形成2n個OrERF基因，其中含有最初模板鏈的2個OrERF基因各含有1個引物，其余(2n－2)個OrERF基因均含有2個引物，因此需要引物[(2n－2)＋2]÷2＝2n-1對。

② OrERF基因需插入Ti質粒的T-DNA片段中的原因是：T-DNA可轉移到受體細胞，并整合到受體細胞染色體的DNA上。

③欲獲得抗高鹽的擬南芥植株，在圖中d階段進行植物組織培養時，其培養基中除加入必須的營養物質、植物激素（生長素和細胞分裂素）和瓊脂外，還需添加高鹽（高濃度的NaCl）物質，以便將抗高鹽的擬南芥植株篩選出來。

(3)分析柱形圖可知：高鹽處理后12小時OrERF基因的表達顯著增加。

(4) 由圖可知，轉錄因子OrERF通過激活RNA聚合酶轉錄復合物，啟動轉錄的過程。