Question

【題目】在植物基因工程中，抗除草劑基因是常用的標記基因之一。但抗除草劑基因存在于轉(zhuǎn)基因植物體內(nèi)可能會造成生物安全問題。目前科研人員利用Cre/LoxP位點特異性重組系統(tǒng)來解決這一問題，該系統(tǒng)可以在確定目的基因?qū)�入成功后，刪除轉(zhuǎn)基因植物細胞內(nèi)的抗除草劑基因，原理如下圖：

注：①LoxP是具有特異性序列的小DNA片段，自身不表達，也不影響其他基因表達

②Cre酶特異性識別LoxP上的序列并切開LoxP

③啟動子1只能在植物細胞中起作用（具有特種特異性）

回答下列問題：

（1）據(jù)圖分析，目的基因轉(zhuǎn)錄時，____________（填“啟動子1”、“啟動子2”或“啟動子3”）是RNA聚合酶識別、結(jié)合的位點。

（2）抗除草劑基因作為標記基因，可以鑒定和選擇重組DNA的原因是____________。

（3）Cre酶可以切開LoxP，其功能類似于基因工程中的____________酶。經(jīng)Cre酶處理后，抗除草劑基因即使存在植物體內(nèi)也不再表達的原因是____________�？钩�草劑基因若繼續(xù)留在植物體內(nèi)可能會造成的安全問題是____________。

（4）利用農(nóng)桿菌將圖中所示的重組載休導入植物細胞，農(nóng)桿菌內(nèi)重組載體上的抗除草劑基因會不會被刪除?

____________，原因是________________________。

Answer 1

【答案】啟動子2 抗除草劑基因和目的基因在同一個質(zhì)粒上 限制 沒有啟動子 抗除草劑基因可能擴散到雜草（其他物種）中 不會 啟動子1有物種特異性，農(nóng)桿菌內(nèi)沒有Cre酶

【解析】

基因工程技術(shù)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(shù)擴增和人工合成。

（2）基因表達載體的構(gòu)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?qū)�入受體細胞：根據(jù)受體細胞不同，導入的方法也不一樣.將目的基因?qū)�入植物細胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物細胞的方法是感受態(tài)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(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù).個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）啟動子是啟動自己所關(guān)聯(lián)基因片段的轉(zhuǎn)錄，具有方向性。在載體圖譜上，啟動子指向的基因片段即為該啟動子關(guān)聯(lián)基因，所以據(jù)題干圖示，是啟動子2啟動了目的基因的轉(zhuǎn)錄。

（2）抗除草劑基因作為標記基因，其功能是鑒定和選擇重組DNA。若受體細胞具有抗除草劑能力，即可知抗除草劑基因已進入受體細胞。因為目的基因與抗除草劑基因在同一個DNA分子上（重組載體），抗除草劑基因已進入受體細胞，所以目的基因應該也進入了受體細胞。

（3）Cre酶特異性識別LoxP序列、且在LoxP序列的特定位點切開，跟限制酶的功能是一樣的。根據(jù)圖示，Cre酶在LoxP序列的特定位點切開后，啟動子3與抗除草劑基因分離，“不再表達的原因”就是沒有啟動子�？钩�草劑基因存在轉(zhuǎn)基因植物體內(nèi)，可能會通過某種途徑轉(zhuǎn)移到其他生物體內(nèi)，造成基因污染，可能會引發(fā)生物安全問題。

（4）啟動子1具有物種特異性，所以在農(nóng)桿菌內(nèi)，圖示重組基因表達載體中的Cre酶基因不會表達產(chǎn)生Cre酶，沒有Cre酶存在于農(nóng)桿菌內(nèi)，抗除草劑基因不會被刪除。