Question

【題目】在天宮二號上進行的擬南芥培育實驗中，為監(jiān)控植物的開花過程，科研人員給擬南芥安裝了“追蹤器”，即利用控制植物開花基因相同的“啟動子”（啟動子是RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列，決定基因的轉(zhuǎn)錄與否）帶動綠色熒光蛋白（GFP）基因在微重力條件下表達并獲得實時熒光圖像。轉(zhuǎn)基因擬南芥植物在構(gòu)建過程中首先需分別構(gòu)建植株A和植株B，安裝“追蹤器”和構(gòu)建植株A過程如圖1所示。

【1】據(jù)圖1分析，圖中步驟①進行的切割，選擇的限制酶是 。

A.EcoRⅠ酶B.HindⅢ酶

C.EcoRⅠ酶和HindⅢ酶D.HindⅢ酶和BamHⅠ酶

【2】獲得轉(zhuǎn)基因擬南芥植株A的基因工程目的基因是___________；受體細(xì)胞是___________�；�因工程步驟④是___________。

【3】在步驟⑤中，讓含重組Ti質(zhì)粒1的農(nóng)桿菌侵入擬南芥愈傷組織而非擬南芥葉肉細(xì)胞的主要原因是______________________；步驟⑥主要運用的技術(shù)是____________。

科研人員進一步構(gòu)建植株B，構(gòu)建過程如圖2所示，圖2中啟動子序列與圖1中相同。

【4】已知步驟⑤為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。因為Ti質(zhì)粒既有在細(xì)菌中表達的基因，同時又有在高等植物中表達的基因，所以需要將重組質(zhì)粒2與Ti質(zhì)粒重組后，再導(dǎo)入受體細(xì)胞。下列關(guān)于所選Ti質(zhì)粒的說法正確的是

A.Ti質(zhì)粒本身應(yīng)具有綠色熒光蛋白基因

B.Ti質(zhì)粒本身應(yīng)具有植物開花基因

C.Ti質(zhì)粒為雙鏈閉環(huán)DNA分子

D.Ti質(zhì)粒的受體細(xì)胞應(yīng)為農(nóng)桿菌細(xì)胞

【5】科研人員對重組質(zhì)粒2直接進行基因測序，以篩選獲得重組質(zhì)粒2。除此方法外，利用圖2所給信息，試舉出其他篩選重組質(zhì)粒2的方法。____________________________________。

【6】科研人員成功獲得植株A和植株B后，如何獲得純合轉(zhuǎn)基因擬南芥植株?純合轉(zhuǎn)基因擬南芥植株有何優(yōu)點?________________________________________________。

Answer 1

【答案】

【1】D

【2】 綠色熒光蛋白基因 擬南芥愈傷組織細(xì)胞 篩選含重組Ti質(zhì)粒1的農(nóng)桿菌

【3】 愈傷組織的全能性較強，更容易組織培養(yǎng)成功，葉肉細(xì)胞高度分化 植物組織培養(yǎng)技術(shù)

【4】CD

【5】將重組質(zhì)粒2導(dǎo)入大腸桿菌（其他合適的受體細(xì)胞也可），能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長，不能在含四環(huán)素或含卡那霉素的培養(yǎng)基中生長的為重組質(zhì)粒2

【6】科研人員成功獲得植株A和植株B后，再通過雜交及純合體篩選試驗（經(jīng)過純合體篩選獲得的植株親本性狀能夠穩(wěn)定遺傳），進而獲得純合轉(zhuǎn)基因擬南芥植株。

轉(zhuǎn)基因擬南芥植株的優(yōu)點：因為用相同的啟動子，所以當(dāng)要開花的時候，開花基因會表達，而熒光蛋白基因也會表達，科學(xué)家能夠通過監(jiān)控實時熒光圖像，監(jiān)控擬南芥植株的開花過程，操作方便，信息準(zhǔn)確

【解析】

分析圖1可知，①將目的基因?qū)�入質(zhì)粒；②構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒；③將重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌細(xì)胞；④篩選含重組Ti質(zhì)粒1的農(nóng)桿菌；⑤導(dǎo)入受體細(xì)胞（農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法）；⑥植物組織培養(yǎng)。

【1】分析圖1可知，EcoRⅠ酶會破壞GFP基因，A、C錯誤；HindⅢ酶單獨切割，不能獲得啟動子序列，B錯誤；要獲得GFP基因和啟動子序列，需要HindⅢ酶和BamHⅠ酶共同切割，D正確。

故選D。

【2】根據(jù)圖1分析可知，通過基因工程獲得轉(zhuǎn)基因擬南芥植株A的目的基因是，具有與植物開花基因相同“啟動子”的綠色熒光蛋白基因；由⑤過程可知，受體細(xì)胞是擬南芥愈傷組織細(xì)胞；基因工程步驟④是篩選含重組Ti質(zhì)粒1的農(nóng)桿菌。

【3】在步驟⑤中，以擬南芥的愈傷組織作受體細(xì)胞，是因為愈傷組織的全能性較強，更容易通過組織培養(yǎng)形成轉(zhuǎn)基因植株，葉肉細(xì)胞高度分化，全能性不易表達；步驟⑥是將擬南芥愈傷組織通過再分化形成植株A，利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)。

【4】A、由圖1可知，綠色熒光蛋白基因位于質(zhì)粒1上，Ti質(zhì)粒本身不具有該基因，A錯誤；

B、由圖2可知，植物開花基因為目的基因，Ti質(zhì)粒本身不具有該基因，B錯誤；

C、Ti質(zhì)粒是獨立于細(xì)菌擬核之外的小型雙鏈閉環(huán)DNA分子，C正確；

D、由過程③可知，Ti質(zhì)粒的受體細(xì)胞應(yīng)為農(nóng)桿菌細(xì)胞，D正確。

故選CD。

【5】當(dāng)質(zhì)粒2中插入啟動子序列和開花基因后，Tcr基因和Kan基因被破壞，Ampr基因正常，所以可以將重組質(zhì)粒2導(dǎo)入大腸桿菌，并分別在含氨芐青霉素、四環(huán)素、卡那霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌，篩選出能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長，而不能在含四環(huán)素或含卡那霉素的培養(yǎng)基中生長的，即為重組質(zhì)粒2。

【6】將成功獲得的植株A和植株B進行雜交，篩選出后代能夠穩(wěn)定遺傳的親本個體，進而獲得純合轉(zhuǎn)基因擬南芥植株。因為熒光蛋白基因和開花基因用了相同的啟動子，所以當(dāng)擬南芥植株要開花時，熒光蛋白基因和開花基因會一起表達，科學(xué)家能夠通過監(jiān)控實時熒光圖像，監(jiān)控擬南芥植株的開花過程，操作方便，信息準(zhǔn)確。

本題結(jié)合擬南芥的太空培育實驗，主要考查基因工程和植物組織培養(yǎng)的相關(guān)知識，掌握基因工程的操作方法和原理是解題的關(guān)鍵。