Question

【題目】黃瓜花葉病毒（CMV）是能侵染多種植物的RNA病毒，可危害番茄的正常生長。轉基因抗病毒番茄由北京大學研發，研究人員通過農桿菌介導將該病毒外殼蛋白的cDNA導入番茄植株中，通過植物組織培養技術成功獲得抗CMV的番茄植株。請回答下列問題：

（1）將轉基因操作后的番茄外植體接種于含有卡那霉素和青霉素的選擇培養基上培養一段時間，只有部分外植體生出愈傷組織。研究人員據此確定這些生出愈傷組織的外植體都已成功導入了cDNA，你認為他們做出以上判斷的理由是___________________。

（2）在植物組織培養過程中切取的番茄莖組織塊要帶有____________，用幼嫩莖段比成熟老枝更易產生愈傷組織，且時間早，誘導率高，原因是_______________________。在愈傷組織成長發育的過程中要進行照光培養，其作用是__________________________。

（3）科學家利用植物組織培養技術制造出了神奇的人工種子，人工種子在適宜條件下可以萌發長成幼苗，與天然種子相比能保持原有的遺傳特性，其原因是_________，人工種子萌發長成的植株不一定可育，請解釋其原因_____________________。

（4）請寫出將含有目的基因的番茄細胞培養成一個完整植株的基本程序________（用流程圖表示）。

（5）若要驗證轉基因番茄具有較好的抗CMV能力，請寫出實驗設計思路。_____________________________________

Answer 1

【答案】重組表達載體同時含有卡那霉素和青霉素抗性基因，只有成功導入了重組質粒的外植體才能在含有卡那霉素和青霉素的選擇培養基上生出愈傷組織 形成層 幼嫩莖段細胞分化程度較低，有較高的全能性 誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用 人工種子是以組織培養得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等為材料用人工薄膜包裹得到的，屬于無性繁殖，后代不會發生性狀分離 人工種子中的胚狀體可能由配子形成，（也可能是體細胞形成） 含目的基因的番茄細胞愈傷組織小植株 用等量強致病力的CMV分別感染轉基因番茄與未轉基因的番茄（普通番茄），在相同且適宜的條件下培養一段時間，觀察它們對CMV的抗性

【解析】

1、植物組織培養過程是：離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織，然后再分化生成根、芽，最終形成植物體。植物組織培養依據的原理是植物細胞的全能性。植物組織培養需要離體培養、無菌條件，植物激素（生長素和細胞分裂素）、一定的營養條件、維持適宜的溫度和一定的光照條件等。
2、基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲取；②基因表達載體的構建；③將目的基因導入受體細胞；④目的基因的檢測與鑒定。

（1）重組表達載體同時含有卡那霉素和青霉素抗性基因，只有成功導入了重組質粒的外植體才能在含有卡那霉素和青霉素的選擇培養基上生出愈傷組織，因此可以確定這些生出愈傷組織的外植體都已成功導入了cDNA。
（2）在植物組織培養過程中切取的番茄莖組織塊要帶有形成層。幼嫩莖段細胞分化程度較低，有較高的全能性。因此用幼嫩莖段比成熟老枝更易產生愈傷組織，且時間早，誘導率高。在愈傷組織成長發育的過程中要進行照光培養，光能誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。
（3）人工種子是以組織培養得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等為材料用人工薄膜包裹得到的，屬于無性繁殖，后代不會發生性狀分離。因此與天然種子相比，人工種子在適宜條件下可以萌發長成幼苗能保持原有的遺傳特性。人工種子中的胚狀體可能由配子形成，也可能是體細胞形成。因此人工種子萌發長成的植株不一定可育。
（4）將含有目的基因的番茄細胞培養成一個完整植株的基本程序為：含目的基因的番茄細胞通過培養形成愈傷組織，再誘導分化成小植株。
（5）要驗證轉基因番茄具有較好的抗CMV能力，實驗設計思路為：用等量強致病力的CMV分別感染轉基因番茄與未轉基因的番茄（普通番茄），在相同且適宜的條件下培養一段時間，觀察它們對CMV的抗性。