Question

【題目】普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因（GhMnaA2），其能在纖維細(xì)胞中特異性表達(dá)，產(chǎn)生的 β-甘露糖苷酶催化半纖維素降解，使棉纖維長(zhǎng)度變短。為了培育新的棉花品種，科研人員構(gòu)建了反義GhMnaA2基因表達(dá)載體，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入棉花細(xì)胞，成功獲得轉(zhuǎn)基因棉花品種，具體過(guò)程如下圖所示。請(qǐng)分析回答：

（1）①和②過(guò)程中所用的限制性核酸內(nèi)切酶分別為____________、____________。

（2）過(guò)程①中纖維細(xì)胞E6啟動(dòng)子在質(zhì)粒1上只以一種方向的相連，請(qǐng)解釋GhMnaA2基因在質(zhì)粒2上可以正向和反向兩種方向相連的原因是_______________，這種操作的缺點(diǎn)是目的基因容易發(fā)生___________，從而影響與質(zhì)粒的拼接。

（3）基因表達(dá)載體除了圖示組成外，至少還有________________________。

（4）過(guò)程③中需用CaCl2處理農(nóng)桿菌，使其處于______________________態(tài)，從而使外源基因容易導(dǎo)入。

（5）過(guò)程④利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化棉花細(xì)胞的過(guò)程，整合到棉花細(xì)胞染色體DNA上去的區(qū)段是重組質(zhì)粒中的____________部分。

（6）導(dǎo)入棉花細(xì)胞內(nèi)的反義GhMnaA2基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA能____________，從而阻止____________合成，使棉纖維更長(zhǎng)。

Answer 1

【答案】HindⅢ和 BamHⅠ SmaⅠ 過(guò)程②中目的基因和質(zhì)粒兩側(cè)都形成相同的粘性末端 自身環(huán)化 復(fù)制原點(diǎn)、終止子、標(biāo)記基因 感受 T-DNA 與棉花細(xì)胞內(nèi)的GhMnaA2轉(zhuǎn)錄的mRNA互補(bǔ)配對(duì) β-甘露糖苷酶

【解析】

分析題圖：①和②過(guò)程表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，在①過(guò)程中，纖維細(xì)胞E6啟動(dòng)子前后含有限制酶HindⅢ和BamHⅠ的切割位點(diǎn)，因此可以用這兩種酶切割；②是構(gòu)建GhMnaA2基因表達(dá)載體的過(guò)程， GhMnaA2基因前后有限制酶SmaⅠ的切割位點(diǎn)，因此可以該酶切割獲取目的基因；③是擴(kuò)增、鑒定、篩選反義表達(dá)載體；④是利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞；最后采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將受體細(xì)胞培養(yǎng)形成植物體。

（1）根據(jù)以上分析已知，①過(guò)程使用的限制酶是HindⅢ和 BamHⅠ，②過(guò)程使用的限制酶是SmaⅠ。

（2）②過(guò)程使用的限制酶是SmaⅠ，導(dǎo)致目的基因和質(zhì)粒兩端都產(chǎn)生了相同的粘性末端，所以GhMnaA2基因在質(zhì)粒2上可以正向和反向兩種方向相連；這種操作的缺點(diǎn)是目的基因容易發(fā)生自身環(huán)化，從而影響與質(zhì)粒的拼接。

（3）基因表達(dá)載體的組成成分包括復(fù)制原點(diǎn)、目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因，而圖示基因表達(dá)載體只有啟動(dòng)子和目的基因，還缺少?gòu)?fù)制原點(diǎn)、終止子和標(biāo)記基因。

（4）過(guò)程③將目的基因?qū)�入農(nóng)桿菌時(shí)，需要用氯化鈣處理農(nóng)桿菌，使之處于感受態(tài)，易于外源基因（目的基因）的導(dǎo)入。

（5）農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化棉花細(xì)胞的過(guò)程中，整合到棉花細(xì)胞染色體DNA的區(qū)段是重組質(zhì)粒中含有E6啟動(dòng)子和GhMnaA2基因的T-DNA。

（6）導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)的反義GhMnaA2轉(zhuǎn)錄的mRNA能與細(xì)胞內(nèi)的GhMnaA2轉(zhuǎn)錄的mRNA互補(bǔ)配對(duì)，從而抑制基因的表達(dá)的翻譯過(guò)程，阻止β-甘露糖苷酶合成，使棉纖維更長(zhǎng)。