Question

【題目】【生物——選修3：現代生物科技專題】

青蒿素是一種治療瘧疾的藥物成分，是青蒿組織細胞的一種代謝產物。如圖為青蒿細胞中青蒿素的合成途徑，其中FPP是合成青蒿素的必需物質，它在青蒿細胞和酵母細胞中都存在，而ADS酶和CYP71AV1酶只存在于青蒿細胞中。請回答下列問題：

（1）若利用基因工程技術培育能產生青蒿素的酵母菌，則需要向酵母菌中導入____________，要實現這一過程，需要借助____________（工具酶）來構建表達載。在對轉基因酵母菌進行大量培養時，____________（是、否）需要向培養液通入無菌空氣，以利于青蒿素的合成。

（2）還可以利用植物組織培養技術快速繁殖青蒿，生產青蒿的人工種子。首先需要以植物組織培養得到愈傷組織培養得到胚狀體、___________等為材料，包裹人工種皮可制成人工種子。人工種皮的主要成分為___________，還可以加入___________促進植物生長發育。

（3）目前，科學家主要是利用單倍體育種，來培育能穩定遺傳的高產青蒿。通過分離高產青蒿的花藥，通過組織培養獲得單倍體植株，然后利用___________或___________處理單倍體幼苗，使其染色體數目加倍，并進而篩選所需的純合高產品種。

Answer 1

【答案】 ADS酶基因和CYP71AV1酶基因 限制（性核酸內切）酶和DNA連接酶 是 不定芽（頂芽或側芽） 營養物質（水、無機鹽、糖類） 植物激素（植物生長調節劑） 低溫 秋水仙素

【解析】分析：基因工程的工具酶包括限制酶和DNA連接酶．人工種子，概念：人工種子是指以植物組織培養得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經過人工薄膜包裝得到的種子；人工種子的結構：由胚狀體、作為保護外殼的人工種皮和提供發育所需營養的人工胚乳三部分構成；與天然種子相比較，其優越性有：可使在自然條件下不結實或種子昂貴的植物得以繁殖；固定雜種優勢；是一種快捷高效的繁殖方式；可人為控制植物的生長發育和抗逆性等．

（1）根據題意可知，FPP在青蒿細胞和酵母細胞中都存在，而ADS酶和CYP71AV1酶只存在于青蒿細胞中，因此利用基因工程技術培育能產生青蒿素的酵母菌，則需要向酵母菌中導入ADS酶基因和CYP71AV1酶基因，要實現這一過程，需要借助限制（性核酸內切）酶和DNA連接酶來構建表達載體．酵母菌在有氧氣的條件下進行有氧呼吸，并且能夠大量繁殖，因此在對轉基因酵母菌進行大量培養時，需要向培養液通入無菌空氣，以利于青蒿素的合成．
（2）在利用植物組織培養技術快速繁殖青蒿，生產青蒿的人工種子時，首先需要以植物組織培養得到到胚狀體、不定芽（頂芽或腋芽）等為材料，包裹上人工種皮制成人工種子．人工種皮的主要成分為營養物質（水、無機鹽、糖類），還可以加入植物激素（植物生長調節劑）促進植物生長發育．
（3）低溫誘導和秋水仙素使染色體加倍的原理相同，都能夠抑制紡錘體的形成，因此通過花藥離體培養獲得單倍體植株利用低溫或秋水仙素處理單倍體幼苗，使其染色體數目加倍，并進而篩選所需的純合高產品種．