Question

【題目】科學(xué)家從某細(xì)菌中提取抗鹽基因，轉(zhuǎn)入煙草并培育成轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草。下圖是轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的培育過程，虛線箭頭表示轉(zhuǎn)錄的方向。請分析回答下列問題：

（1）在該過程中，研究人員首先獲取了抗鹽基因（目的基因），并采用PCR技術(shù)（中文名稱_____________）對目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，該技術(shù)所用的酶是__酶，引物的設(shè)計(jì)依據(jù)是_____________。

（2）圖中①②過程為防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化，以及提高實(shí)驗(yàn)的成功率。應(yīng)選用_______________兩種酶對外源DNA和質(zhì)粒進(jìn)行切割。

（3）為篩選出成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌，④過程中培養(yǎng)基中需加入_________。

（4）通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化作用，可以使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞，插入到________________，使其遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。

（5）為了確定抗鹽煙草是否培育成功，需要進(jìn)一步做檢測，進(jìn)行如下圖所示的操作。

①使用___________________________作探針進(jìn)行分子雜交；

②將薄膜曝光在顯影膠片上，放射自顯影的結(jié)果表明____________________，繼而對提供該細(xì)胞的轉(zhuǎn)基因植株用_____________________的方法從個(gè)體水平鑒定煙草植株的耐鹽性。

（6）將抗鹽基因?qū)�入煙草�?xì)胞內(nèi)，使煙草植株產(chǎn)生抗鹽性狀，這種新性狀（變異）的來源屬于__________________。

（7）若一個(gè)抗鹽基因隨機(jī)整合的一條染色體上，則其自交，子代抗鹽與不抗鹽個(gè)體的比例約為___________。

Answer 1

【答案】多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) Taq酶 目的基因核苷酸序列 BamHⅠ和Hind Ⅲ M抗生素 植物細(xì)胞染色體DNA上 放射性同位素標(biāo)記的抗鹽基因（或目的基因） 目的基因成功導(dǎo)入受體細(xì)胞 一定濃度的鹽水澆灌（栽培于含有一定鹽的土壤中，觀察該煙草植株的生長狀態(tài)） 基因重組 3：1

【解析】

分析題圖：圖示是轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的培育過程，其中①表示含有目的基因的外源DNA分子；②表示質(zhì)粒；③表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程；④表示采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞；⑤表示脫分化過程；⑥表示再分化過程。

（1）在植物基因工程操作過程中，研究人員首先獲取了抗鹽基因（目的基因），并可以采用PCR（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)對目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，該技術(shù)需要的條件有：兩種引物、酶（熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶或Taq酶）、原料（4種脫氧核苷酸）、模板（目的基因的兩條脫氧核苷酸鏈）；引物是依據(jù)目的基因核苷酸序列設(shè)計(jì)的。

（2）由圖可知，使用Smal酶切割，將會破壞質(zhì)粒的抗性基因（標(biāo)記基因），同時(shí)也會破壞目的基因片段，因此用圖中的質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組DNA分子時(shí)，不能使用SmaI酶切割。標(biāo)記基因和外源DNA目的基因中均含有ECoRI酶切位點(diǎn)，用該酶切割，再在DNA連接酶的作用下，可形成3種環(huán)狀產(chǎn)物，即外源DNA自身連接、質(zhì)粒自身連接、外源DNA和質(zhì)粒連接，因此為了防止目的基因的外源DNA片段和質(zhì)粒自身環(huán)化，應(yīng)選用BamHI和HindⅢ酶對外源DNA和質(zhì)粒進(jìn)行切割，這樣使目的基因兩端的黏性未端不同，可以防止自身環(huán)化。

（3）該重組質(zhì)粒中的標(biāo)記基因是M抗生素抗性基因，故培養(yǎng)基中需加入M抗生素來篩選出成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌。

（4）通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化作用，可以使目的基因插入到植物細(xì)胞染色體DNA上，使其遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。

（5）為確定轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草是否培育成功，有分子水平的檢測，也有個(gè)體水平的鑒定。分子水平的檢測中，利用放射性同位素標(biāo)記的抗鹽基因（或目的基因）作探針進(jìn)行分子雜交檢測，將薄膜曝光在顯影膠片上，圖中放射自顯影的結(jié)果表明目的基因成功導(dǎo)入受體細(xì)胞；個(gè)體水平上鑒定中，將培育的煙草幼苗栽培于含有一定鹽的土壤中（或用一定濃度的鹽水澆灌），觀察該煙草植株的生長狀態(tài)。

（6）將抗鹽基因?qū)�入煙草�?xì)胞內(nèi)，使煙草植株產(chǎn)生抗鹽性狀，這種新性狀（變異）的來源轉(zhuǎn)基因技術(shù)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理是基因重組。

（7）若一個(gè)抗鹽基因隨機(jī)整合的一條染色體上，類似與雜合子，故讓其自交，子代抗鹽與不抗鹽個(gè)體的比例約為3：1。