Question

【題目】科學家從某細菌中提取抗鹽基因，轉入煙草并培育成轉基因抗鹽煙草。下圖是轉基因抗鹽煙草的培育過程，虛線箭頭表示轉錄的方向。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（中文名稱_____________）對目的基因進行擴增，該技術所用的酶是__酶，引物的設計依據是_____________。

（2）圖中①②過程為防止質粒和含目的基因的外源DNA片段自身環化，以及提高實驗的成功率。應選用_______________兩種酶對外源DNA和質粒進行切割。

（3）為篩選出成功導入重組質粒的農桿菌，④過程中培養基中需加入_________。

（4）通過農桿菌轉化作用，可以使目的基因進入植物細胞，插入到________________，使其遺傳特性得以穩定維持和表達。

（5）為了確定抗鹽煙草是否培育成功，需要進一步做檢測，進行如下圖所示的操作。

①使用___________________________作探針進行分子雜交；

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

（6）將抗鹽基因導入煙草細胞內，使煙草植株產生抗鹽性狀，這種新性狀（變異）的來源屬于__________________。

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

Answer 1

【答案】多聚酶鏈式反應 Taq酶 目的基因核苷酸序列 BamHⅠ和Hind Ⅲ M抗生素 植物細胞染色體DNA上 放射性同位素標記的抗鹽基因（或目的基因） 目的基因成功導入受體細胞 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） 基因重組 3：1

【解析】

分析題圖：圖示是轉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表示質粒；③表示基因表達載體的構建過程；④表示采用農桿菌轉化法將目的基因導入受體細胞；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（多聚酶鏈式反應）技術對目的基因進行擴增，該技術需要的條件有：兩種引物、酶（熱穩定性的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）；引物是依據目的基因核苷酸序列設計的。

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

（3）該重組質粒中的標記基因是M抗生素抗性基因，故培養基中需加入M抗生素來篩選出成功導入重組質粒的農桿菌。

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

（5）為確定轉基因抗鹽煙草是否培育成功，有分子水平的檢測，也有個體水平的鑒定。分子水平的檢測中，利用放射性同位素標記的抗鹽基因（或目的基因）作探針進行分子雜交檢測，將薄膜曝光在顯影膠片上，圖中放射自顯影的結果表明目的基因成功導入受體細胞；個體水平上鑒定中，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。

（6）將抗鹽基因導入煙草細胞內，使煙草植株產生抗鹽性狀，這種新性狀（變異）的來源轉基因技術，轉基因技術的原理是基因重組。

（7）若一個抗鹽基因隨機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體的比例約為3：1。