亞麻是一種油料經(jīng)濟作物,其種子中含有人體必需的不飽和脂肪酸——亞油酸和亞麻酸。兩種不飽和脂肪酸在種子中的代謝途徑如圖所示。
(1)脂肪酸是脂類物質(zhì),它們是構(gòu)成細胞膜中
磷脂
磷脂
的重要組成物質(zhì)。
(2)科學(xué)家期望通過基因工程手段進一步提高種子中亞麻酸的含量。將基因FAD2、FAD3導(dǎo)入亞麻中獲得轉(zhuǎn)基因植株,收獲轉(zhuǎn)基因植株種子,測定其相應(yīng)脂肪酸含量,結(jié)果如圖1,該結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因植株的亞麻酸含量降低,油酸含量升高
轉(zhuǎn)基因植株的亞麻酸含量降低,油酸含量升高
,凈含量變化值是與非轉(zhuǎn)基因植株
非轉(zhuǎn)基因植株
相比獲得的數(shù)據(jù)。
(3)研究發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)上述結(jié)果的原因主要與外源FAD2基因的轉(zhuǎn)入有關(guān)。為探究該影響機制,科研人員對FAD2基因的表達水平進行了研究,實驗結(jié)果如圖2。
進一步研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株中存在圖3所示的調(diào)控FAD2基因表達的過程。催化①過程轉(zhuǎn)錄的酶是RNA聚合酶
RNA聚合酶
;②過程由RDR6酶催化,①和②的不同是①是以DNA鏈為模板合成RNA,②是以RNA單鏈為模板合成互補RNA單鏈
①是以DNA鏈為模板合成RNA,②是以RNA單鏈為模板合成互補RNA單鏈
,出現(xiàn)圖1結(jié)果的原因是 外源FAD2基因轉(zhuǎn)錄后的mRNA被錯誤加工,被錯誤加工的mRNA在RDR6酶的催化下,合成互補的RNA單鏈,形成RNA雙鏈,然后被剪切為單鏈短RNA,單鏈短RNA和內(nèi)源FAD2基因轉(zhuǎn)錄的正確加工的mRNA結(jié)合,導(dǎo)致正確加工的mRNA被降解,不能合成FAD2酶,不能催化油酸轉(zhuǎn)化為亞油酸
外源FAD2基因轉(zhuǎn)錄后的mRNA被錯誤加工,被錯誤加工的mRNA在RDR6酶的催化下,合成互補的RNA單鏈,形成RNA雙鏈,然后被剪切為單鏈短RNA,單鏈短RNA和內(nèi)源FAD2基因轉(zhuǎn)錄的正確加工的mRNA結(jié)合,導(dǎo)致正確加工的mRNA被降解,不能合成FAD2酶,不能催化油酸轉(zhuǎn)化為亞油酸
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(4)為驗證RDR6酶是否參與了圖1現(xiàn)象的發(fā)生,請選用以下植株,及FAD2基因表達載體進行實驗,并寫出預(yù)期結(jié)果。
植株:野生型擬南芥,RDR6突變體,F(xiàn)AD2突變體。
實驗設(shè)計思路 將相同生理狀態(tài)的野生型擬南芥、RDR6突變體分別導(dǎo)入相同數(shù)量的FAD2基因表達載體,將轉(zhuǎn)基因植株在相同適宜條件下種植,收獲種子,測定油酸、亞油酸、亞麻酸含量,并進行比較
將相同生理狀態(tài)的野生型擬南芥、RDR6突變體分別導(dǎo)入相同數(shù)量的FAD2基因表達載體,將轉(zhuǎn)基因植株在相同適宜條件下種植,收獲種子,測定油酸、亞油酸、亞麻酸含量,并進行比較
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預(yù)期結(jié)果 可能結(jié)果1:轉(zhuǎn)基因野生型擬南芥的種子中油酸含量比轉(zhuǎn)基因RDR6突變體種子中油酸含量高,而亞油酸、亞麻酸含量低,可能結(jié)果2:轉(zhuǎn)基因野生型擬南芥的種子中油酸、亞油酸、亞麻酸含量和轉(zhuǎn)基因RDR6突變體種子中接近
可能結(jié)果1:轉(zhuǎn)基因野生型擬南芥的種子中油酸含量比轉(zhuǎn)基因RDR6突變體種子中油酸含量高,而亞油酸、亞麻酸含量低,可能結(jié)果2:轉(zhuǎn)基因野生型擬南芥的種子中油酸、亞油酸、亞麻酸含量和轉(zhuǎn)基因RDR6突變體種子中接近
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