Question

【題目】閱讀下面的材料，完成（1）~（4）題

茄科植物是經濟價值最大的植物類群之一，常見的有番茄、茄子、辣椒，還有酸漿屬植物如毛酸漿（俗稱姑娘果）等。茄科的花萼在受精后一般不落，成為果實的附屬結構。酸漿屬植物的果萼會顯著膨大，甚至形成完美的“中國燈籠”狀結構，這種權為罕見的進化現象稱為形態創新。

研究發現，酸漿屬“中國燈籠”的進化發育受激素和遺傳雙重調控，其起源與雄性育性偶聯。首先，“中國燈籠”僅在受精后才能形成，表明其發育受到受精信號的調控。其次，“中國燈籠”的起源有其遺傳調控基礎，“中國燈籠”的起源與M2基因在花器官中的異位表達密切相關。進一步研究發現“中國燈籠”的發育還與M3基因有關。在毛酸漿中，M3基因只表達在花器官中，它編碼M3蛋白，可以和M2基因的啟動子結合。而在番茄等茄屬植物中，M2的同源基因S6在花中表達極低，這可能是由于M3蛋白結合了S6基因啟動子上的G-BOX元件，抑制了該基因的表達，沒有形成“中國燈籠”。在毛酸漿中，M3蛋白與MAS蛋白互作形成二聚體，結合在M2基因啟動子中變異了的G-BOX元件，所以對M2基因表達的抑制顯著降低，使得M2基因異位表達到花部器官，從而形成“中國燈籠”。這些與“中國燈籠”形成和發育有關的基因，還調控雄性育性。敲降M2基因后，“中國燈籠”變小，花粉數目顯著降低，甚至無花粉，無“中國燈籠”形成；過量表達M2的同源基因使得馬薯和擬南芥均產生膨大的花莩。敲降M3基因，花粉中的淀粉積累受阻，花萼增大；同時M2基因的表達在花萼和雄蕊中顯著升高。M2和M3雙基因敲降后，可以產生形態正常的花，成熟花粉的比例提高，但仍有約30%的花粉不能成熟。

請回答下列問題

（1）酸漿屬植物具有明顯區別于其他茄科植物的“中國燈籠”狀結構，這一性狀的形成是長期_______的結果，其原因是M2基因發生了_________，形成___________特定環境的新類型。

（2）M2基因在酸漿屬花的發育中具有兩個重要作用：“中國燈籠”的形成和__________________________。

（3）根掲“中國燈籠”的遺傳機制，用衛頭、+（表示促進）和ー（表示抑制）和必要的文字說明番茄等茄屬植物沒有形成“中國燈籠”的原因：M3基因---______________ ---- “中國燈籠

（4）由于“中國燈籠”的起源與雄性育性相偶聯，一種觀點認為這一結構的形成只是生物育性改變的進化過程中的副產品，是“搭車效應”的結果；另一種觀點認為“中國燈籠”確實對果實的保護起到微環境的作用，屬于有利變異才得以保留。你認為哪種觀點正確？請說明你的理由。_____________

Answer 1

【答案】自然選擇 突變（變異、基因突變） 適應 雄性育性的決定（只要與育性相關即可） 第一種觀點正確。敲降M2基因后，花粉數目顯著降低，甚至無花粉。敲降M3基因，花粉中的淀粉積累受阻。M2和M3雙基因敲降后，可以產生形態正常的花夢，但仍有約30%的花粉不能成熟。這說明相關基因主要影響雄性育性。

第二種觀點正確。發育中的“中國燈籠”可通過光合作用、微環境效應等保護果實發育，尤其是在極端低溫等環境下可以顯著提高植物的適合度。成熟的“中國燈籠”一方面可以延緩漿果由于直接暴露導致的果實腐爛和失水干癟，為動物提供了盡可能新鮮的果實，有利于傳播種子；另一方面，成熟的“中國燈籠”則可通過水流和風有效地輔助果實實現長距離傳播，因此確實為有利變異

【解析】

1、適應性是指生物體與環境表現相適合的現象。適應性是通過長期的自然選擇，需要很長時間形成的。

2、基因對性狀的控制有兩種方式：間接控制，基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀；直接控制，基因還能通過控制蛋白質結構直接控制生物體的性狀。

3、考查現代生物進化理論的內容。

種群是生物進化的基本基本單位，生物進化的實質是基因頻率發生改變的過程；突變和基因重組是生物進化的原材料；自然選擇決定生物進化的方向；隔離是物種形成的必要條件，生殖隔離的產生是新物種產生的標志。突變和基因重組、自然選擇、隔離是物種形成的三個基本環節。共同進化導致了生物多樣性的形成，不同物種之間、生物與無機環境之間在相互影響中不斷進化和發展，這就是共同進化。

1）酸漿屬植物具有明顯區別于其他茄科植物的“中國燈籠”狀結構，這一性狀的形成是長期自然選擇的結果，由信息：“M2基因在花器官中的異位表達”可知：中國燈籠的形成與M2基因發生了突變（變異、基因突變，進而形成適應特定環境的新類型。

（2）由題意可知：M2基因在酸漿屬花的發育中具有兩個重要作用：“中國燈籠”的形成和雄性育性的決定（只要與育性相關即可）。

（3）根據“中國燈籠”的遺傳機制，用箭頭、+（表示促進）和-（表示抑制）和必要的文字說明番茄等茄屬植物沒有形成“中國燈籠”的原因：

（4）由于“中國燈籠”的起源與雄性育性相偶聯，一種觀點認為這一結構的形成只是生物育性改變的進化過程中的副產品，是“搭車效應”的結果；另一種觀點認為“中國燈籠”確實對果實的保護起到微環境的作用，屬于有利變異才得以保留。你認為哪種觀點正確？請說明你的理由。第一種觀點正確。敲降M2基因后，花粉數目顯著降低，甚至無花粉。敲降M3基因，花粉中的淀粉積累受阻。M2和M3雙基因敲降后，可以產生形態正常的花夢，但仍有約30%的花粉不能成熟。這說明相關基因主要影響雄性育性。

第二種觀點正確。發育中的“中國燈籠”可通過光合作用、微環境效應等保護果實發育，尤其是在極端低溫等環境下可以顯著提高植物的適合度。成熟的“中國燈籠”一方面可以延緩漿果由于直接暴露導致的果實腐爛和失水干癟，為動物提供了盡可能新鮮的果實，有利于傳播種子；另一方面，成熟的“中國燈籠”則可通過水流和風有效地輔助果實實現長距離傳播，因此確實為有利變異