Question

【題目】水稻種子在萌發(fā)過(guò)程中，胚會(huì)產(chǎn)生赤霉素(GA)，GA可誘導(dǎo)種子產(chǎn)生a-淀粉酶。為研究GA的作用機(jī)制，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。

(1)選擇____（填“帶”或“不帶”）胚的半粒種子，用外源GA處理，一段時(shí)間后提取種子中的mRNA，結(jié)果如下圖所示：

該結(jié)果顯示_________的產(chǎn)生是受 _________的誘導(dǎo)。

(2)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，GA的作用機(jī)制如下圖所示：

①產(chǎn)生的GA活化了種子細(xì)胞內(nèi)的GIDI蛋白，該蛋白促進(jìn)了___________的降解，解除了對(duì) ______基因的抑制作用，該基因的表達(dá)產(chǎn)物與GARE序列結(jié)合，又開(kāi)啟了______基因的表達(dá)。

②GARE序列幾個(gè)堿基的改變使得GAMYB轉(zhuǎn)錄因子無(wú)法與其結(jié)合。該序列改變的雜合種子萌發(fā)時(shí)， _____（填“能”或“不能”）產(chǎn)生a-淀粉酶，原因是_________________________。

Answer 1

【答案】 不帶 α－淀粉酶的mRNA GAMBY的mRNA 抑制蛋白 GAMYB α－淀粉酶 能 雜合子中有GARE序列沒(méi)有改變的基因，能受GAMYB轉(zhuǎn)錄因子的誘導(dǎo)產(chǎn)生a-淀粉酶

【解析】試題分析：a-淀粉酶基因轉(zhuǎn)錄形成a-淀粉酶mRNA，a-淀粉酶mRNA翻譯形成多肽，轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核中翻譯過(guò)程在在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上；根據(jù)第二幅圖可以看出，GAMYB轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)α-淀粉酶基因的表達(dá)，根據(jù)第一幅圖可以看出，GAMBY的mRNA在細(xì)胞內(nèi)的含量先增加，α-淀粉酶的mRNA的含量隨后增加，證明了α-淀粉酶的mRNA的產(chǎn)生是受GAMBY的mRNA的誘導(dǎo)。基因中啟動(dòng)子是RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)，抑制蛋白與啟動(dòng)子結(jié)合后，導(dǎo)致RNA聚合酶不能與啟動(dòng)子結(jié)合，使轉(zhuǎn)錄不能正常進(jìn)行；赤霉素活化以后，產(chǎn)生G1D1蛋白促進(jìn)抑制蛋白水解，進(jìn)而促進(jìn)GAMBY基因表達(dá)，GAMBY基因表達(dá)的產(chǎn)物是GAMBY轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)α-淀粉酶轉(zhuǎn)錄表達(dá)出α-淀粉酶。

（1）由于水稻種子的胚在萌發(fā)過(guò)程中，胚會(huì)產(chǎn)生赤霉素，所以實(shí)驗(yàn)中要選擇不帶胚的半粒種子；用外源GA處理，一段時(shí)間后提取種子中的mRNA，結(jié)果如圖1所示：GAMBY的mRNA在細(xì)胞內(nèi)的含量先增加，α-淀粉酶的mRNA的含量隨后增加，該結(jié)果顯示α-淀粉酶的mRNA的產(chǎn)生是受GAMBY的mRNA的誘導(dǎo)。

（2）①根據(jù)題意和圖示分析可知：胚產(chǎn)生的GA活化了種子細(xì)胞內(nèi)的GID1蛋白，該蛋白促進(jìn)了抑制蛋白的降解，解除了對(duì)GAMYB基因的抑制作用，使該基因產(chǎn)生GAMYB轉(zhuǎn)錄因子，而GAMYB轉(zhuǎn)錄因子又與GARE序列結(jié)合，從而開(kāi)啟了α-淀粉酶基因的表達(dá)。

②GARE序列幾個(gè)堿基的改變使得GAMYB轉(zhuǎn)錄因子無(wú)法與其結(jié)合，但由于雜合子中有GARE序列沒(méi)有改變的基因，能受GAMYB轉(zhuǎn)錄因子的誘導(dǎo)產(chǎn)生a-淀粉酶，所以該序列改變的雜合種子萌發(fā)時(shí)，能產(chǎn)生a-淀粉酶。