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植物春化作用的調控:植物能夠感知周圍環境,控制和協調自身的發育,使其在合適的時間開花結果。有些植物(如一年生植物擬南芥等)在生長期需要經歷一段時期的低溫之后才能開花。這種經歷低溫誘導促使植物開花的作用,稱為春化作用。科研人員對擬南芥春化作用機制進行的相關研究結果如圖1,表明FLC是開花調控的關鍵基因。FLC能抑制成花素基因(FT和FD)的表達,從而防止植物在入冬前或越冬時開花,FLC的表達也受相關基因的調控。

在秋季,擬南芥種子發芽,FLC的上游基因(FRI)編碼的蛋白質與多個染色質修飾因子互作,形成一個超級復合體,超級復合體可對FLC所在染色質(FLC染色質)進行修飾,這些修飾使FLC染色質處于活化狀態,超級復合體并結合到FLC啟動子的特殊區域,促進FLC表達;經過冬季長時間低溫處理,FLC染色質中的組蛋白被修飾,導致FLC染色質空間結構發生改變,使得超級復合體不能識別并作用于FLC染色質,從而實現了對FLC表達的抑制,這種狀態在春季回暖后依然保持;次年春季,日照時間逐漸變長,激活FT表達,FT和FD表達形成異源蛋白二聚體可以激活花發育基因的表達,擬南芥適時開花、結實。研究還發現,擬南芥FLC表達的抑制狀態能維持到下一代胚胎發育的早期。植物的春化作用不是一瞬間完成的,而是一系列過程,其中有很多有趣的問題。例如,植物在冬季感受低溫后,次年春季還能“記得”,即“低溫記憶”。植物開花、結果后,它的下一代仍需要經歷春化作用后才能開花。那么,親本的“低溫記憶”是怎么消除的呢?科學家們一直在為這些問題尋找答案。
(1)據圖2分析,春化作用影響FLC的 轉錄轉錄過程。請在 ( )中選填“+”“-”(+表示促進,-表示抑制),完善春化作用的機制。
(2)FLC介導的春化作用屬于表觀遺傳現象,請說明理由 FLC堿基序列不變,但FLC染色質中的組蛋白被修飾,FLC表達被抑制,擬南芥經過春化作用才開花,并且下一代依然保持FLC表達的抑制狀態,且需要經歷春化作用才能開花FLC堿基序列不變,但FLC染色質中的組蛋白被修飾,FLC表達被抑制,擬南芥經過春化作用才開花,并且下一代依然保持FLC表達的抑制狀態,且需要經歷春化作用才能開花。
(3)自然界中在溫度較為溫和的地區存在著許多擬南芥早花突變體,這些突變體能夠不經春化作用提前開花。請根據文中信息,分析它們提前開花的原因 早花突變體FLC表達受到抑制,同時日照時間長早花突變體FLC表達受到抑制,同時日照時間長。
(4)綜合文中信息,推測親本擬南芥的“低溫記憶”傳給下一代并消除的機理 親本擬南芥FLC表達的抑制狀態(即低溫記憶)通過生殖細胞遺傳給下一代,在下一代胚胎發育的早期,通過去除FLC染色質中的組蛋白修飾,進而解除FLC表達的抑制狀態(重新激活FLC表達),導致下一代需要經歷春化作用才能開花親本擬南芥FLC表達的抑制狀態(即低溫記憶)通過生殖細胞遺傳給下一代,在下一代胚胎發育的早期,通過去除FLC染色質中的組蛋白修飾,進而解除FLC表達的抑制狀態(重新激活FLC表達),導致下一代需要經歷春化作用才能開花。
【考點】環境對遺傳信息表達的影響.
【答案】轉錄;FLC堿基序列不變,但FLC染色質中的組蛋白被修飾,FLC表達被抑制,擬南芥經過春化作用才開花,并且下一代依然保持FLC表達的抑制狀態,且需要經歷春化作用才能開花;早花突變體FLC表達受到抑制,同時日照時間長;親本擬南芥FLC表達的抑制狀態(即低溫記憶)通過生殖細胞遺傳給下一代,在下一代胚胎發育的早期,通過去除FLC染色質中的組蛋白修飾,進而解除FLC表達的抑制狀態(重新激活FLC表達),導致下一代需要經歷春化作用才能開花
【解答】
【點評】
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發布:2024/7/7 8:0:9組卷:59難度:0.5
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