Question

20．我國(guó)科學(xué)家屠呦呦及其團(tuán)隊(duì)從青蒿中分離出青蒿素用于瘧疾的治療，這一措施至今挽救了全球數(shù)百萬(wàn)人的生命．青蒿中青蒿素的含量很低，科研工作者一直致力于提高青蒿素含量的研究．某研究小組給青蒿轉(zhuǎn)入青蒿素合成的關(guān)鍵基因fps，通過(guò)該基因的過(guò)量表達(dá)來(lái)提高青蒿素的產(chǎn)量．請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題．
（1）提取青蒿的總RNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下獲得青蒿的cDNA．
（2）根據(jù)基因fps的編碼序列設(shè)計(jì)特定的引物對(duì)，通過(guò)PCR得到目的基因，然后構(gòu)建含有fps基因的表達(dá)載體．為了便于篩選，表達(dá)載體中應(yīng)含有標(biāo)記基因．
（3）將表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌細(xì)胞中，用此農(nóng)桿菌侵染無(wú)菌青蒿苗葉片，培養(yǎng)侵染后的葉片獲得幼苗．培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞發(fā)生的主要變化是細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化．
（4）將獲得的22株生長(zhǎng)健壯的轉(zhuǎn)基因青蒿苗移栽到大田里，待其生長(zhǎng)到現(xiàn)蕾期后收獲植株地上部分，測(cè)定青蒿素的含量，得到的結(jié)果如圖所示：
測(cè)定結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因青蒿植株中青蒿素含量最多約是對(duì)照組的2倍．不同植株中青蒿素的含量有很大差異，這可能是由于T-DNA整合到青蒿基因組的不同位置，使外源基因的表達(dá)效率不同引起的．

Answer 1

分析 基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲��；②基因表達(dá)載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞；④目的基因的檢測(cè)與鑒定．
農(nóng)桿菌特點(diǎn)：易感染雙子葉植物和裸子植物，對(duì)單子葉植物沒(méi)有感染力；Ti質(zhì)粒的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞的染色體上．
轉(zhuǎn)化：目的基因插人Ti質(zhì)粒的T-DNA上 農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→目的基因整合到植物細(xì)胞染色體上→目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)．

解答 解：（1）提取上述提取青蒿的總RNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下獲得cDNA．
（2）根據(jù)基因fps的編碼序列設(shè)計(jì)引物，通過(guò)PCR擴(kuò)增技術(shù)得到目的基因，然后構(gòu)建含有fps基因的表達(dá)載體．為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)，在表達(dá)載體上含有標(biāo)記基因．
（3）離體葉片獲得幼苗，必須通過(guò)植物的組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)成再生植株，該過(guò)程需要要經(jīng)過(guò)脫分化和再分化，即培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞發(fā)生的主要變化是細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化．
（4）據(jù)圖分析，對(duì)照組青蒿素含量為5mg/千克，第22株轉(zhuǎn)基因青蒿苗中青蒿素含量最多，為10mg/千克左右，大約是對(duì)照組的2倍．由圖可知，不同植株中青蒿素的含量不同，這可能是由于T-DNA整合到青蒿基因組的不同位置，使外源基因的選擇性表達(dá)的結(jié)果引起的．
故答案為：
（1）逆轉(zhuǎn)錄
（2）特定的引物對(duì)   PCR    標(biāo)記基因
（3）細(xì)胞分裂   細(xì)胞分化
（4）2    有很大差異    表達(dá)效率不同

點(diǎn)評(píng) 本題考查了基因工程的相關(guān)知識(shí)，要求考生能夠識(shí)記基因工程的操作步驟以及操作工具；明確農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法在植物基因工程中的應(yīng)用；并能夠掌握植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程等知識(shí)．