Question

【題目】【生物——選修模塊3：現(xiàn)代生物科技專題】下圖為含鐵量較高轉(zhuǎn)基因水稻的培育過程示意圖，請(qǐng)分析回答：

注：MS培養(yǎng)基為植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基

(1)在構(gòu)建基因的表達(dá)載體時(shí)，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒。已知限制酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—；限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。請(qǐng)據(jù)圖分析：切割目的基因時(shí)宜選擇限制酶_________，切割質(zhì)粒時(shí)宜選擇限制酶_________。

(2)如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，則圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是_____________

(3)鐵結(jié)合蛋白基因來自菜豆，若利用菜豆細(xì)胞內(nèi)形成的mRNA通過逆轉(zhuǎn)錄過程形成 cDNA，將這些cDNA用限制酶處理后儲(chǔ)存在受體菌群體內(nèi)，這些受體菌群被稱為菜豆的________。除了通過上述方法可以獲取鐵結(jié)合蛋白基因外，還可以通過化學(xué)合成的方法獲取鐵結(jié)合蛋白基因，其前提條件是________________________________。

(4)將含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時(shí)，通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得________，該篩選過程是通過在培養(yǎng)基2中加入________實(shí)現(xiàn)的。培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是________。檢測(cè)培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因水稻________。

Answer 1

【答案】 Ⅱ Ⅰ ①④②③ cDNA文庫(kù)(或部分基因文庫(kù)) 該基因的脫氧核苷酸序列已知 含有重組質(zhì)粒(有潮霉素抗性)的愈傷組織 潮霉素 生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度比例 (成熟)種子中鐵含量

【解析】【試題分析】

本題綜合考查基因工程和植物組織培養(yǎng)的相關(guān)知識(shí)。需要結(jié)合題圖和題意，梳理學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)，按照題目要求作答。

1.解答（1）小題的關(guān)鍵是知道限制酶II能夠識(shí)別和切割限制酶I的切割位點(diǎn)。然后再根據(jù)題圖和題目的要求做具體分析、判斷。

2.解答（2）小題的關(guān)鍵是掌握四種酶的作用。

3.如果用某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補(bǔ)DNA（也叫cDNA）片段，與載體連接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中，那么這個(gè)受體菌群體就叫做這種生物的cDNA文庫(kù)。

4.標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(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。

5.生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的協(xié)同調(diào)控作用在植物組織培養(yǎng)中非常重要。生長(zhǎng)素用量比細(xì)胞分裂素用量，比值高時(shí)，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低時(shí)，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值適中時(shí)，促進(jìn)愈傷組織的形成。

（1）根據(jù)題意可知，限制酶II能夠識(shí)別和切割限制酶I的切割位點(diǎn)。據(jù)圖可知，目的基因兩端分別是限制酶I的識(shí)別序列和切點(diǎn)-G↓GATCC-和限制酶II的識(shí)別序列和切點(diǎn)-↓GATC-，只有用限制酶II才能同時(shí)將目的基因切割下來。質(zhì)粒有GeneI和GeneⅡ兩種標(biāo)記基因，其上分別有限制酶II的識(shí)別序列和限制酶I的識(shí)別序列；如果用限制酶II切割，則GeneI 和GeneⅡ都被破壞，造成重組質(zhì)粒無標(biāo)記基因；如果用限制酶I切割，則破壞GeneⅡ，保留GeneI，其黏性末端和切割目的基因所在DNA的黏性末端相同，可以連接形成重組DNA。因此，切割目的基因時(shí)宜選擇限制酶Ⅱ，切割質(zhì)粒時(shí)宜選擇限制酶Ⅰ。

（2）限制性核酸內(nèi)切酶能將DNA鏈的磷酸二酯鍵打開，故可用①表示；DNA聚合酶能將單個(gè)游離的脫氧核苷酸連接到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯鍵，可用④表示；DNA連接酶是能將DNA片段連接起來，可以用圖②表示；解旋酶能將DNA雙鏈解開，故可用圖③表示。因此，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是①④②③。

（3）利用菜豆細(xì)胞內(nèi)形成的mRNA通過逆轉(zhuǎn)錄過程形成 cDNA，將這些cDNA用限制酶處理后儲(chǔ)存在受體菌群體內(nèi)，這些受體菌群被稱為菜豆的cDNA文庫(kù)(或部分基因文庫(kù))；如果鐵結(jié)合蛋白基因比較小，核苷酸序列又已知，也可以通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。

（4）質(zhì)粒上的標(biāo)記基因?yàn)槌泵顾乜剐曰�因，因此通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得含有重組質(zhì)粒的愈傷組織；該篩選過程是通過在培養(yǎng)基2中加入潮霉素實(shí)現(xiàn)的；愈傷組織再分化形成植株過程中需要加入生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素，生長(zhǎng)素比例高時(shí)可促進(jìn)根的分化，細(xì)胞分裂素比例高時(shí)可促進(jìn)芽的分化，因此培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度比例不同；該基因工程的目的基因?yàn)殍F結(jié)合蛋白基因，因此檢測(cè)培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因水稻種子中鐵含量。