Question

【題目】我國(guó)科學(xué)家屠呦呦因青蒿素的研究榮獲2015年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。青蒿素是目前世界上最有效的治療瘧疾藥物，為青蒿植株的次級(jí)代謝產(chǎn)物，其化學(xué)本質(zhì)是一種萜類(lèi)化合物，其生物合成途徑如圖1所示。正常青蒿植株的青蒿素產(chǎn)量很低，難以滿(mǎn)足臨床需求，科學(xué)家為了提高青蒿素產(chǎn)量，將棉花中的FPP合成酶基因?qū)�入了青蒿植株并讓其成功表達(dá)，獲得了高產(chǎn)青蒿植株，過(guò)程如圖2所示。

(1) 研究人員從棉花基因文庫(kù)中獲取FPP合成酶基因后，可以采用________技術(shù)對(duì)該目的基因進(jìn)行大量擴(kuò)增，利用此技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是：根據(jù)一段已知目的基因的核苷酸序列合成 ，此外還需要提供______ __酶等條件。

(2)基因工程的核心是第二步 ，其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠 作用。形成該過(guò)程中需要________等酶；棉花FPP合成酶基因能夠和質(zhì)粒連接成①的主要原因是切割后具有________。

(3)圖2中①導(dǎo)入青蒿植株細(xì)胞的方法為 ，具體的原理是利用了農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T—DNA可以轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞,并整合到受體細(xì)胞的 上的特點(diǎn)。若這種方法應(yīng)用于單子葉植物，從理論上說(shuō)，可以向單子葉植物的傷口處噴灑 化合物。

(4)若②不能在含有 的培養(yǎng)基上生存，則原因是重組質(zhì)粒沒(méi)有導(dǎo)入農(nóng)桿菌。

(5)要想檢測(cè)導(dǎo)入的FPP合成酶基因是否表達(dá)，在分子水平上可用 方法進(jìn)行檢測(cè)。

(6)由題意可知，除了通過(guò)提高FPP的含量來(lái)提高青蒿素的產(chǎn)量外，還可以通過(guò)哪些途徑來(lái)提高青蒿素的產(chǎn)量？(試舉一例)____ ___。

Answer 1

【答案】(1) PCR 引物 熱穩(wěn)定的DNA聚合 (2) 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 表達(dá)和發(fā)揮（2分） 限制酶和DNA連接酶（答全得分） 相同的粘性末端 (3) 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 染色體DNA（基因組）（2分） 酚類(lèi)（2分） (4) 抗生素Kan（2分） (5) 抗原-抗體雜交（2分） (6) 抑制SQS基因的表達(dá)(或增強(qiáng)ADS基因的表達(dá))

【解析】（1）對(duì)目的基因進(jìn)行大量擴(kuò)增的技術(shù)是PCR技術(shù)，利用此技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是：根據(jù)一段已知目的基因的核苷酸序列合成引物，此外還需要提供原料、熱穩(wěn)定的DNA聚合酶等條件。（2）基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。該過(guò)程中需要限制酶和DNA連接酶。目的基因能夠和質(zhì)粒連接成①的主要原因是切割后具有相同的粘性末端。（3）將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的常用方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，具體的原理是利用了農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T—DNA可以轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞,并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上的特點(diǎn)。由于酚類(lèi)化合物有吸引農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞的作用，所以若這種方法應(yīng)用于單子葉植物，可以向單子葉植物的傷口處噴灑酚類(lèi)化合物。（4）由于導(dǎo)入到農(nóng)桿菌中重組質(zhì)粒含有抗生素Kan基因的標(biāo)記基因，所以導(dǎo)入的受體細(xì)胞②不能在含有抗生素Kan的培養(yǎng)基上生存，則原因是重組質(zhì)粒沒(méi)有導(dǎo)入農(nóng)桿菌。（5）分子水平上檢測(cè)導(dǎo)入的FPP合成酶基因是否表達(dá)產(chǎn)生出特定的蛋白質(zhì)，可用抗原—抗體雜交法進(jìn)行檢測(cè)。（6）由題意可知，除了通過(guò)提高FPP的含量來(lái)提高青蒿素的產(chǎn)量外，還可以通過(guò)抑制SQS基因的表達(dá)或增強(qiáng)ADS基因的表達(dá)的途徑來(lái)提高青蒿素的產(chǎn)量。