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  • 1. (2020高三下·北京开学考) 植物在遇到不良环境影响时,会引起系列胁迫响应相关基因的表达改变,这一程称为胁迫响应。而胁迫相关基因的转录与其启动子区DNA分子的甲基化修饰(DNA分子上连入甲基基团)密切相关。为研究植物种子萌发过程中的胁迫响应机制,    科研人员进行了相关研究。

    1. (1) ABA是一种植物激素,对植物生命活动起作用。当植物处于胁迫状态时,体内ABA含量会升高,ABA处理可模拟外界不良环境,使植物产生胁迫响应。
    2. (2) 研究发现,拟南芥R基因编码的D酶能够切除某些基因启动子区DNA分子上的甲基基团,即DNA去甲基化,从而改变染色质结构,使能够与该部分启动子结合,从而开启相关基因的转录。

      ①科研人员以R基因突变体及野生型拟南芥种子为材料,用不同浓度ABA进行处理, 统计种子萌发率,所得实验结果如图1所示。实验结果显示,,推测R基因突变体由于D酶活性丧失,种子萌发对较高浓度的ABA胁迫更加敏感,可能与胁迫响应基因启动子的甲基化程度有关。甲基化程度影响了植物对ABA的响应。

      ②研究发现NIC基因是胁迫条件下种子萌发所需的关键基因之一。科研人员检测了1.2μM ABA处理后,拟南芥R基因突变体及野生型种子中NIC基因启动子不同区域的DNA甲基化程度,结果如图2所示。

      (注:图中甲基化程度用数字表示,绝对值越大,表明甲基化程度越高。DNA中一条单链的甲基化程度用0~1表示,另一条用-1~0表示。)

      图2结果显示,突变体NIC基因启动子的A、D区域

      ③ 结 合 上 述 研 究 , 推 测 在 种 子 萌 发 过 程 中 , R 基 因 突 变 体 由 于 ,因此对ABA胁迫更加敏感。

    3. (3) 科研人员进一步选取不同拟南芥种子为材料验证了上述推测。

      ①实验处理及结果如下表所示,请选择a~f中的种子填入Ⅰ~Ⅲ处,在IV、V处填写正确的ABA处理浓度,选择检测指标g、h填入VI处。

      组别

      种子

      ABA浓度(µM)

      检测指标

      萌发率

      1组

      I

      IV

      VI

      80%

      2组

      II

      1.2

      10%

      3组

      III

      V

      65%

      种子类型:

      a.野生型    b.R基因突变体    c.NIC基因突变体       d.基因突变体中转入含无甲基化修饰启动子的NIC基因      e.野生型中转入含无甲基化修饰启动子的NIC基因     f .NIC基因突变体中转入含无甲基化修饰启动子的R基因检测指标        g.NIC基因转录的mRNA    h.R基因转录的mRNA

      ②请解释表中各组实验的萌发率结果:

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