三、论述题

1、突变体的分子机理？突变体在基因功能研究方面的用途.

答：1、突变体的分子机制：

（1）碱基替换：异构体中原子的位置及原子之间的键，在DNA复制过程中发生碱基错配，造成碱基替换突变。

转换：碱基替换中一个嘌呤被另一个嘌呤替换，或一个嘧啶被另一个嘧啶替换。 颠换：碱基替换中一个嘧啶被嘌呤或一个嘌呤被嘧啶所替换。 （2）插入或缺失突变：较大一段DNA序列的插入或缺失引起的突变。

（3）移码突变：是由于DNA核苷酸移位造成的氨基酸编码的改变，通常是由碱基插入、 丢失所造成的一种突变现

象。如果碱基插入或丢失的不是3个或3的倍数，则DNA编码的氨基酸序列发生了改变从而导致功能的突变，甚至造成翻译产物的提前终止，对表型的影响也很大。如果碱基插入或丢失的是3个或3的倍数而且数目较少时，则在翻译产物中增加或丢失了一个或少数几个氨基酸，而且这样的氨基酸残基对蛋白质的功能不太重要，这样的突变对表型的影响不大。如果是重要的氨基酸残基则严重影响基因产物的功能，对表型影响也最严重，甚至致死。

2、突变体在基因功能研究方面的用途

1、EMS突变体：特点是突变均匀分布在整个基因组中而不呈现明显的热点。EMS诱变的特点：

（1）操作简单，诱变效率高，可在一个基因组上产生多个突变位点，只需较小的突变群体就可以获得饱和的突

变体库，对供体材料没有特殊要求，适用于任何物种。

（2）可以获得转基因或转座子引起的插入诱变的等位突变，是转基因或转座子引起的插入诱变技术的补充。 （3）检测EMS突变位点比较困难，技术上也比较复杂，需要构建遗传群体，通过图位法将突变位点逐渐定位在

一定得区域，最后通过对这段DNA序列进行测定而获得。

（4）EMS诱变会在一个基因组上产生多个突变位点，使得后续分析时需要进行连续的回交实验。

2、快中子突变体：快中子具有能量高、辐射处理的剂量容易控制和操作简便等特点，在生物诱变上具有独到的

优点；诱变的剂量容易控制，在一个基因组上可以存在多个突变位点，同时诱变后生物材料仍保持较高的活性。

3、T-DNA标签突变体：T-DNA标签技术是以农杆菌介导的遗传转化为基础的一种插入突变研究方法。

（1）特点：插入后比较稳定。在获得稳定的突变表型后，可用报告基因为探针在突变体文库中克隆相应的功能

基因内；如果插入的是无启动子的抗生素抗性等报告基因，而T-DNA插入植物启动子附近，就可导致外源报告基因内的表达，从而可在细胞就可导致外源报告基因的表达，从而可以在细胞或组织水平上进行筛选。

1 需要建立简便、高效的农杆菌介导的遗传转化体系；○2 受体基因组最好较小，由于T-DNA（2）前体条件：○

是以随机的方式插入到基因组中，基因组越大建立饱和突变体所需要的转基因的个数就越多。

1 当T-DNA插入到基因的编码区，有可能造成无义突变或基因功能的部分失活；○2当插入位点在启（3）类型：○

3 当基因组中存在多个T-DNA插入的拷贝时，动子或3’端非翻译区时，有可能导致基因表达量的降低；○

4 还可能引起染色体重排。 可能发生多点敲除，使多个基因同时失活；○

4 、转座子标签突变体：由于转座子活跃的转座活性能导致高频率的基因突变而应用于突变体创制与基因功能研

究。

2、RAPD是现代分子遗传常用的技术，请你，（1）说明该技术的原理；（2）该技术的特点；（3） 该技术的应用范围；试举3个例子

答：1原理：RAPD，即随机扩增多态性DNA技术，是由美国科学家Wiliams和Welsh于1990年分别研究提出的，

又称任意引物 PCR。它的应用是基于这样的一个推理：对于不同模板DNA，用同一引物扩增既可能得到相同的带谱（模板基因组间可能具有同源性），也可能得到不同的带谱。仅在某一特定模板中出现的条带就可作为该模板的分子标记。事实上，不同基因组DNA总是一定差异的，所以用RAPD就可以进行分子标记研究。理论

上讲，在一定的扩增条件下，扩增的条带数取决于基因组的复杂性。对特定的引物，复杂性越高的基因组所产生的扩增条带数也越多。

2、特点：RAPD 技术目前运用相当广泛， 几乎渗透于整个基因组研究的各个方面， 这与它所具有的众多优势

是分不开的。

① 无需专门设计RAPD 扩增反应引物，也无须预先知道被研究生物基因组的核苷酸序列，引物可随机合成和随机选定，长度一般为9- 10 个核苷酸；

② 每个RAPD 反应中，仅加单个引物，就可通过引物和模板DNA 随机配对实现扩增，扩增无特异性；

③ 退火温度低，一般为36℃，这样的温度能保证核苷酸引物与模板的稳定结合，同时允许适当的错误配对，

以扩大引物在基因组DNA中配对的随机性，使RAPD 有较高的检出率； ④ RAPD 技术简便易行、省时省力，不需要RFLP 分析的预备性工作：如克隆的制备、同位素标记、Southern 印

记反应及分子杂交。RAPD 易于程序化，利用一套随机引物可得到大量的分子标记，并可借助于计算机系统进行分析；

⑤ RAPD 分析所需的DNA 样品量极少，仅为RFLP 的1ö 1000 - 1ö 200，这对于生物早期取样鉴

定或在DNA 受限制的情况下是十分有利的。 3、应用：

（1）遗传图谱构建的问题：

RAPD是一种显性标记，符合孟德尔遗传定律，因此可以用于遗传分析及遗传图谱的构建等一些方面。目前，在实践中，主要利用了以下2种方法。①利用单倍体 利用胚乳进行RAPD分析。②将RAPD条带作为单剂量标记，单剂量标记，是从两物种和其杂交产生F1代的分子标记中选择的。选择构建图谱用的标记有2个原则：A、它们必须在一个亲本中存在而在另一个亲本中不存在；B、它们在后代中必须以l：1分离。这种方法相当于一个杂合体和一个隐性纯合体的测交，称为双向假测交。在多倍体植物中，不论基因组是如何组成的（异源多倍体或同源多倍体），也不论材料的多倍性水平如何，单剂量的标记都相当于简单的等位基因（同源多倍体）或相当于二倍体基因座上的杂合等位基因（异源多倍体）。因此根据这些单剂量标记的连锁情况可以构建分子图谱。RAPD条带作为单剂量标记使那些基因组DNA含最大，世代周期长的乔木和多倍体植物的遗传图谱研究走出了几乎停滞的状态。

（2）系统学研究中的问题：系统学是RAPD研究最为迅速的领域，许多作物都用RAPD作过亲缘关系分析，大部

分结果和形态分类结果相类似，仅有少数例外。

（3）中药材鉴定中的作用：复方制剂、粉剂中药材品种的鉴定，动物药材的鉴定，药材的野生类型与栽培品种

的鉴定，道地药材鉴定

（4）分子生药学中的应用:目前，RAPD标记已被广泛应用于分子生药学各方面：RAPD分析样品

①生物多样性：随着植物药研究的不断深入，可持续开发利用药用植物资源的问题越来越受到重视。应用RAPD技术进行药用植物生物多样性研究，可以在遗传多样性水平上了解天然产物多样性与物种、生态及地理分布的关系，挖掘潜在的药物资源，为开发新药寻找途径。RAPD方法可以检测物种的遗传多样性，探讨物种的亲缘关系和进化趋势。因此它是药用植物资源保护和种质资源保存的依据，特别是对濒危物种的研究更具有实际意义。

② RAPD标记可用于生药分类，在DNA分子水平上鉴别生物不同种、亚种、变种甚至株。

③ RAPD标记可用来制作生物类生药系统发育关系上的树状图，特别是种内水平。这为生药亲缘进化关系，寻找新的药用资源开辟了新途径。

④ RAPD标记可用于构建基因图谱，进行基因定位，和对未知序列的DNA片段扩增与测序。

⑤ RAPD标记亦可用于遗传连锁图谱的构建，指导药用植物育种，防止品种间杂化和自交，选育优良性状的品种。