Question

5．番茄營(yíng)養(yǎng)豐富，是人們喜愛(ài)的一類(lèi)果蔬．但普通番茄細(xì)胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細(xì)胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細(xì)胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏．為滿足人們的生產(chǎn)生活需要，科學(xué)家們通過(guò)基因工程技術(shù)，培育出了抗軟化、保鮮時(shí)間長(zhǎng)的番茄新品種．操作流程如圖，請(qǐng)據(jù)圖回答．

（1）在該實(shí)驗(yàn)中的目的基因是抗多聚半乳糖醛酸酶基因．圖中通過(guò)過(guò)程①形成重組DNA，需要的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶．
（2）將重組DNA導(dǎo)入普通番茄細(xì)胞，采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法．由于土壤農(nóng)桿菌的重組DNA中含有可轉(zhuǎn)移DNA，它可將抗多聚半乳糖醛酸酶基因整合到受體細(xì)胞染色體DNA上．除圖中所示方法以外，將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞還有花粉管通道法和基因槍法．
（3）從圖中可見(jiàn)，mRNA1和mRNA2的結(jié)合直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶合成時(shí)的翻譯過(guò)程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀．據(jù)圖可知多聚半乳糖醛酸酶基因與抗多聚半乳糖醛酸酶基因不是等位基因．其 原因是它們不位于同源染色體的相同位置．
（4）圖中培養(yǎng)②和培養(yǎng)③過(guò)程能順利完成，通常主要取決于培養(yǎng)基成分中的植物激素的種類(lèi)及其濃度配比；要快速繁殖轉(zhuǎn)基因抗軟化番茄植株，目前常用的生物技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，該技術(shù)的原理是細(xì)胞的全能性．
（5）為防止轉(zhuǎn)基因番茄通過(guò)花粉將抗多聚半乳糖醛酸酶基因傳播給其它植物而造成“基因污染”，可以將抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)�入到番茄植物�?xì)胞的線粒體（或葉綠體）（結(jié)構(gòu)）中，從而使目的基因不會(huì)通過(guò)花粉傳遞而在下一代中顯現(xiàn)出來(lái)．

Answer 1

分析 分析題圖：①是基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，需要用限制酶和DNA連接酶；②、③是將受體細(xì)胞培養(yǎng)形成轉(zhuǎn)基因植株，需采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其中②是脫分化過(guò)程、③是再分化過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程都需要植物激素（生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素）的調(diào)節(jié)．由左下圖可知：mRNA1和mRNA2的結(jié)合直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶合成時(shí)的翻譯過(guò)程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀．

解答 解：（1）由圖可知，該基因工程的目的基因是抗多聚半乳糖醛酸酶基因；構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要用到同一種的限制性內(nèi)切酶處理含有目的基因的外源DNA分子和運(yùn)載體，以形成相同的黏性末端，再用DNA連接酶將目的基因和載體連接構(gòu)成重組質(zhì)粒．
（2）由圖可知將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞采用的是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其原理為：農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上．根據(jù)農(nóng)桿菌的這一特點(diǎn)，如果將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過(guò)農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以把目的基因整合到植物細(xì)胞中染色體的DNA上．除圖中所示方法以外，將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞還有花粉管通道法和基因槍法．
（3）mRNA是翻譯的直接模板，因此mRNA1和mRNA2的結(jié)合直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶合成時(shí)的翻譯過(guò)程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀．多聚半乳糖醛酸酶基因與抗多聚半乳糖醛酸酶基因不位于同源染色體的相同位置，因此它們不是等位基因．
（4）圖中②為脫分化過(guò)程，③為再分化過(guò)程，決定植物脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類(lèi)和比例．植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理是植物細(xì)胞具有全能性．
（5）由于受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎都來(lái)自母方，因此為防止轉(zhuǎn)基因番茄通過(guò)花粉將抗多聚半乳糖醛酸酶基因傳播給其它植物而造成“基因污染”，可以將抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)�入到番茄植物�?xì)胞的線粒體（或葉綠體）中，從而使目的基因不會(huì)通過(guò)花粉傳遞而在下一代中顯現(xiàn)出來(lái)．
故答案為：
（1）抗多聚半乳糖醛酸酶基因     限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶
（2）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（或細(xì)菌侵染法）     可轉(zhuǎn)移DNA     基因槍法
（3）翻譯     它們不位于同源染色體的相同位置（合理給分）
（4）種類(lèi)及其濃度配比       細(xì)胞的全能性
（5）線粒體（或葉綠體）

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖解，考查基因工程的相關(guān)知識(shí)，要求考生識(shí)記基因工程的概念、原理、操作工具及操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細(xì)節(jié)，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題．