Question

【題目】【生物——選修模塊3：現代生物科技專題】下圖為含鐵量較高轉基因水稻的培育過程示意圖，請分析回答：

注：MS培養基為植物組織培養所用培養基

(1)在構建基因的表達載體時，需使用特定的限制酶切割目的基因和質粒。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—；限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。請據圖分析：切割目的基因時宜選擇限制酶_________，切割質粒時宜選擇限制酶_________。

(2)如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發生的變化，則圖中依次表示限制性核酸內切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是_____________

(3)鐵結合蛋白基因來自菜豆，若利用菜豆細胞內形成的mRNA通過逆轉錄過程形成 cDNA，將這些cDNA用限制酶處理后儲存在受體菌群體內，這些受體菌群被稱為菜豆的________。除了通過上述方法可以獲取鐵結合蛋白基因外，還可以通過化學合成的方法獲取鐵結合蛋白基因，其前提條件是________________________________。

(4)將含有重組Ti質粒的農桿菌與水稻愈傷組織共同培養時，通過培養基2的篩選培養，可以獲得________，該篩選過程是通過在培養基2中加入________實現的。培養基3與培養基2的區別是________。檢測培育轉基因水稻的目的是否達到，需要檢測轉基因水稻________。

Answer 1

【答案】 Ⅱ Ⅰ ①④②③ cDNA文庫(或部分基因文庫) 該基因的脫氧核苷酸序列已知 含有重組質粒(有潮霉素抗性)的愈傷組織 潮霉素 生長素和細胞分裂素的濃度比例 (成熟)種子中鐵含量

【解析】【試題分析】

本題綜合考查基因工程和植物組織培養的相關知識。需要結合題圖和題意，梳理學過的基礎知識，按照題目要求作答。

1.解答（1）小題的關鍵是知道限制酶II能夠識別和切割限制酶I的切割位點。然后再根據題圖和題目的要求做具體分析、判斷。

2.解答（2）小題的關鍵是掌握四種酶的作用。

3.如果用某種生物發育的某個時期的mRNA反轉錄產生的多種互補DNA（也叫cDNA）片段，與載體連接后儲存在一個受體菌群中，那么這個受體菌群體就叫做這種生物的cDNA文庫。

4.標記基因的作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。

5.生長素和細胞分裂素的協同調控作用在植物組織培養中非常重要。生長素用量比細胞分裂素用量，比值高時，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低時，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值適中時，促進愈傷組織的形成。

（1）根據題意可知，限制酶II能夠識別和切割限制酶I的切割位點。據圖可知，目的基因兩端分別是限制酶I的識別序列和切點-G↓GATCC-和限制酶II的識別序列和切點-↓GATC-，只有用限制酶II才能同時將目的基因切割下來。質粒有GeneI和GeneⅡ兩種標記基因，其上分別有限制酶II的識別序列和限制酶I的識別序列；如果用限制酶II切割，則GeneI 和GeneⅡ都被破壞，造成重組質粒無標記基因；如果用限制酶I切割，則破壞GeneⅡ，保留GeneI，其黏性末端和切割目的基因所在DNA的黏性末端相同，可以連接形成重組DNA。因此，切割目的基因時宜選擇限制酶Ⅱ，切割質粒時宜選擇限制酶Ⅰ。

（2）限制性核酸內切酶能將DNA鏈的磷酸二酯鍵打開，故可用①表示；DNA聚合酶能將單個游離的脫氧核苷酸連接到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯鍵，可用④表示；DNA連接酶是能將DNA片段連接起來，可以用圖②表示；解旋酶能將DNA雙鏈解開，故可用圖③表示。因此，圖中依次表示限制性核酸內切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是①④②③。

（3）利用菜豆細胞內形成的mRNA通過逆轉錄過程形成 cDNA，將這些cDNA用限制酶處理后儲存在受體菌群體內，這些受體菌群被稱為菜豆的cDNA文庫(或部分基因文庫)；如果鐵結合蛋白基因比較小，核苷酸序列又已知，也可以通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成。

（4）質粒上的標記基因為潮霉素抗性基因，因此通過培養基2的篩選培養，可以獲得含有重組質粒的愈傷組織；該篩選過程是通過在培養基2中加入潮霉素實現的；愈傷組織再分化形成植株過程中需要加入生長素和細胞分裂素，生長素比例高時可促進根的分化，細胞分裂素比例高時可促進芽的分化，因此培養基3與培養基2的區別是生長素和細胞分裂素的濃度比例不同；該基因工程的目的基因為鐵結合蛋白基因，因此檢測培育轉基因水稻的目的是否達到，需要檢測轉基因水稻種子中鐵含量。