Question

【題目】【生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專題】植物的抗旱機(jī)制很大程度上依賴植物激素脫落酸。2016年2月，中、美兩國(guó)科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)了PYL9蛋白（脫落酸的一種受體蛋白），利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)子pRD29A控制PYL9過(guò)量表達(dá)，讓水稻自身產(chǎn)生大量PYL9蛋白，顯著提高了其抗旱性。請(qǐng)回答：

（1）已知PYL9蛋白的氨基酸序列，培育轉(zhuǎn)基因抗旱水稻可用_____________法來(lái)獲得PYL9基因。

（2）一個(gè)PYL9基因進(jìn)行擴(kuò)增最簡(jiǎn)便的方法是使用_______技術(shù)，如果這個(gè)過(guò)程中消耗了引物62個(gè)，則進(jìn)行了______輪的DNA復(fù)制。

（3）科學(xué)家通過(guò)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法成功培育了該轉(zhuǎn)基因水稻。構(gòu)建的基因表達(dá)載體上除了圖示標(biāo)注外，還必須含有_____________________ ，所填充的這些序列________ (需要/不需要)全部轉(zhuǎn)入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T－DNA區(qū)域。

（4）導(dǎo)入目的基因的重組細(xì)胞可通過(guò)_________________技術(shù)培育成完整植株。

（5）檢測(cè)水稻細(xì)胞是否含有PYL9基因的分子工具是______________。從個(gè)體水平上檢測(cè)轉(zhuǎn)基因水稻是否有抗性及抗性程度的方法是________________。

Answer 1

【答案】 人工合成 PCR 5 啟動(dòng)子pRD29A、PYL9基因、終止子 需要 植物組織培養(yǎng) DNA分子探針/基因探針 轉(zhuǎn)基因水稻植株分別種植在干旱程度（或含水量）不同的田地里（觀察其生長(zhǎng)狀況以檢測(cè)其是否有抗性及抗性程度）

【解析】試題分析：PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理是DNA雙鏈復(fù)制，具體過(guò)程:①加熱至℃DNA解鏈；②冷卻到℃,引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈；③加熱至℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。

（1）在已知PYL9蛋白的氨基酸序列,可以推測(cè)基因的脫氧核苷酸序列,因此培育轉(zhuǎn)基因抗旱水稻可用人工合成方法來(lái)獲得目的基因。

（2）一個(gè)PYL9基因進(jìn)行擴(kuò)增最簡(jiǎn)便的方法是使用PCR技術(shù)。第一輪：1個(gè)DNA含2條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得2個(gè)DNA 4條脫氧核苷酸鏈消耗2個(gè)引物；第二輪：2個(gè)DNA含4條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得4個(gè)DNA 8條脫氧核苷酸鏈消耗2 (22-2) +2=6個(gè)引物；第三輪：22個(gè)DNA含8條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得23個(gè)DNA 16條脫氧核苷酸鏈消耗2 (23-2) +2=14個(gè)引物；第四輪：23個(gè)DNA含16條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得24個(gè)DNA 32條脫氧核苷酸鏈消耗2 (24-2) +2=30個(gè)引物；第五輪：24個(gè)DNA含32條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得25個(gè)DNA 4條脫氧核苷酸鏈消耗2 (25-2) +2=62個(gè)引物。

（3）基因表達(dá)載體的組成包括目的基因（PYL9基因)、標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子pRD29A和終止子等。科學(xué)家通過(guò)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法成功培育了該轉(zhuǎn)基因水稻。需要將目的基因轉(zhuǎn)入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA區(qū)域，之后才可以轉(zhuǎn)移到水稻細(xì)胞的染色體上。

（4）導(dǎo)入目的基因的重組細(xì)胞培育成完整植株，所用的技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù),這一過(guò)程體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性。

（5）檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞常用DNA分子雜交技術(shù)，該方法常用的分子工具是基因探針；從個(gè)體水平上檢測(cè)轉(zhuǎn)基因水稻是否有抗性及抗性程度的方法是轉(zhuǎn)基因水稻植株分別種植在干旱程度(或含水量)不同的田地里，觀察其生長(zhǎng)狀況以檢測(cè)其是否有抗性及抗性程度。