Question

【題目】科學家通過基因工程，成功利用非轉基因棉A植株培育出抗蟲轉基因棉B植株，其過程如下圖所示。

回答下列問題：

（1）獲取抗蟲轉基因棉B植株的操作程序主要包括四個步驟，其中核心步驟是____。啟動子是一段特殊結構的DNA片段，它是____識別和結合的部位。

（2）研究人員發明了一種新的基因轉化法——農桿菌介導噴花轉基因法，即將農桿菌懸浮液用微型噴壺均勻噴灑于棉花柱頭和花藥等器官上，該方法集合了農桿菌轉化法和___ 兩種轉化法的優點。結合上圖，分析其與農桿菌轉化法相比，具有的優勢是________。

（3）通過對Bt蛋白質三維結構圖及氨基酸序列進行分析，發現若將該蛋白質結構中一段由14個氨基酸組成的螺旋結構缺失，結構變化后的Bt蛋白質能使棉鈴蟲具有更高的致死率。若要根據蛋白質工程的原理設計實驗對Bt蛋白進行改造，以提高其致死率，實驗設計思路是____。

（4）若要確認該改造的Bt基因是否在再生植株中正確表達，應檢測此再生植株中該基因的____，如果檢測結果呈陽性，再在田間試驗中檢測植株的____是否得到提高。

Answer 1

【答案】基因表達載體的構建 RNA聚合酶 花粉管通道法 不需要經過植物組織培養，轉化成功后可直接獲得種子 參照密碼子表，找到合成該14個氨基酸的堿基對序列所在的某因位置，將這些堿某對序列進行缺失處理 表達產物（mRNA和蛋白質） 抗蟲性

【解析】

基因工程技術的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。

（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。

（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。

（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）獲取抗蟲轉基因棉B植株需要采用基因工程技術，該技術的核心步驟是基因表達載體的構建；啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位。

（2）農桿菌介導噴花轉基因法是指將農桿菌懸浮液用微型噴壺均勻噴灑于棉花柱頭和花藥等器官上，可以使目的基因順著花粉管進入胚囊中，所以該方法集合了農桿菌轉化法和花粉管通道法兩種轉化法的優點。

該方法可以直接形成受精卵，所以具有的優勢是不需要經過植物組織培養，轉化成功后可直接獲得種子。

（3）蛋白質工程的基本途徑：從預期的蛋白質功能出發，設計預期的蛋白質結構，推測應有的氨基酸序列，找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白質工程特有的途徑；以下按照基因工程的一般步驟進行。

再根據題干信息“將該蛋白質結構中一段由14個氨基酸組成的螺旋結構缺失，結構變化后的Bt蛋白質能使棉鈴蟲具有更高的致死率”可知，要根據蛋白質工程的原理對Bt蛋白進行改造，以提高其致死率，可參照密碼子表，找到合成該14個氨基酸的堿基對序列所在的基因位置，將這些堿基對序列進行缺失處理。

（4）若要確認該改造的Bt基因是否在再生植株中正確表達，應檢測此再生植株中該基因的表達產物，如果檢測結果呈陽性，說明該基因已經成功表達，還可再從個體水平上進行鑒定，即在田間試驗中檢測植株的抗蟲性是否得到提高。