Question

【題目】楊樹是重要的經(jīng)濟樹種，但其害蟲很多，利用基因工程培育抗蟲楊樹是害蟲防治的有效手段。胰蛋白酶抑制劑能干擾昆蟲的代謝，引起昆蟲死亡，但對人體無害。科學家將馬鈴薯胰蛋白酶抑制劑基因（Pin-Ⅱ）通過農(nóng)桿菌導入楊樹細胞，培育成了抗蟲楊樹。圖1表示含目的基因的DNA分子片段，圖2表示質(zhì)粒，其中Apr表示氨芐青霉素抗性基因，Ner表示新霉素抗性基因，復制原點是質(zhì)粒DNA復制的起點，使其能在受體細胞中存在和遺傳。箭頭表示識別序列完全不同的4種限制酶的酶切位點。

（1）利用農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA，就可以使目的基因插入到楊樹細胞的__________上，使目的基因的遺傳特性得以維持穩(wěn)定和表達。

（2）為使目的基因與質(zhì)粒高效重組，最好選用__________（限制酶）作用于含目的基因的DNA和質(zhì)粒，然后在________酶的作用下形成重組質(zhì)粒。

（3）成功導入重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌在分別含有氨芐青霉素和新霉素的培養(yǎng)基上生長狀況是_________。

（4）用轉(zhuǎn)基因楊樹葉片喂養(yǎng)某種楊樹害蟲，發(fā)現(xiàn)害蟲死亡率顯著增加。試從分子水平寫出轉(zhuǎn)基因楊樹和非轉(zhuǎn)基因楊樹的葉片細胞的不同點________________（至少答出兩條）。

Answer 1

【答案】染色體DNA EcoRI和PstI DNA連接酶 前者不可以生長，后者可以生長 比較轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因兩種楊樹的葉片細胞，轉(zhuǎn)基因楊樹細胞中含有胰蛋白酶抑制劑基因、胰蛋白酶抑制劑的mRNA、胰蛋白酶抑制劑

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：
（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴增和人工合成。
（2）基因表達載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。
（3）將目的基因?qū)�入受體細胞：根據(jù)受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因?qū)�入植物細胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物細胞的方法是感受態(tài)細胞法。
（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）利用農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA，就可以使目的基因插入到楊樹細胞的染色體DNA上，使目的基因的遺傳特性得以維持穩(wěn)定和表達。

（2）為使目的基因與質(zhì)粒高效重組，最好選用EcoR I和Pst I作用于含目的基因的DNA和質(zhì)粒，然后在DNA連接酶的作用下形成重組質(zhì)粒。
（3）重組質(zhì)粒構(gòu)建過程中用EcoR I和Pst I進行切割，Pst I會破壞氨芐青霉素抗性基因，所以質(zhì)粒上保留完整的標記基因是新霉素抗性基因，所以成功導入重組質(zhì)粒的細胞會表現(xiàn)為不抗氨芐青霉素，抗新霉素，故成功導入重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌在含有氨芐青霉素培養(yǎng)基上不能生長，在含新霉素培養(yǎng)基上可以生長。

（4）用轉(zhuǎn)基因楊樹葉片喂養(yǎng)某種楊樹害蟲，發(fā)現(xiàn)害蟲死亡率顯著增加。從分子水平比較轉(zhuǎn)基因和非基因楊樹的葉片細胞的三個不同點是比較轉(zhuǎn)基因和非基因兩種楊樹的葉片細胞，轉(zhuǎn)基因楊樹細胞中含有胰蛋白酶抑制劑基因、胰蛋白酶抑制劑的mRNA、胰蛋白酶抑制劑。