Question

【題目】基因工程為培育抗病毒植物開辟了新途徑，下圖為研究人員培育轉花葉病毒外殼蛋白基 因（CMV-CP基因，長度為740個堿基對）番茄的主要過程示意圖(Kanr為卡那霉素抗性基因)。請回答：

（1）將CMV-CP基因導入番茄細胞后，培育的番茄植株具有抗CMV感染能力，這種現(xiàn)象屬于植物的特異性免疫，該免疫過程中抗原是____。

（2）過程①接種的農(nóng)桿菌細胞中，Kanr及CMV-CP基因應整合在Ti質粒的T-DNA內(nèi)部，這是由于 __。使用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)農(nóng)桿菌的目的是____。

（3）為確定用于篩選的Kan適宜濃度，研究人員進行實驗，結果如右表。最終確定過程③④加入的Kan濃度為35mg·L-1，該濃度既可___，又不至于因Kan濃度過高影響導入重組DNA細胞的生長發(fā)育。

Kan濃度/mg．L-1	接種外植體數(shù)	形成愈傷組織數(shù)	外植體狀況
0	55	49	正常形成愈傷組織
25	66	2	只膨大、不易形成愈傷組織
35	66	0	變褐色死亡
50	64	0	變褐色死亡

（4）過程③、④所需的培養(yǎng)基為 __（填“固體”或“液體”）培養(yǎng)基。過程⑤再生植株抗性鑒定時，引物序列設計的主要依據(jù)是_____，引物序列長度及G+C比例直接影響著PCR過程中_______（填“變性”或“退火”或“延伸”）的溫度。

（5）過程⑤電泳結果如圖，其中l號為標準參照，2號為重組Ti質粒的PCR產(chǎn)物，3-6號為抗性植株DNA的PCR產(chǎn)物，可以確定3—6號再生植株中 ____號植株基因組中整合了CMV-CP基因。

Answer 1

【答案】CMV-CP（花葉病毒外殼蛋白） Ti質粒中僅T-DNA片段可以進入植物細胞并整合到植物細胞染色體DNA中 使農(nóng)桿菌大量繁殖，重組Ti質粒擴增 殺死沒有導入重組DNA的普通番茄細胞 固體 基因兩端的部分核苷酸序列 退火 3

【解析】

將目的基因導入植物細胞的方法有農(nóng)桿菌轉化法（原理：農(nóng)桿菌中的Ti質粒上的T-DNA可轉移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體的DNA上；根據(jù)農(nóng)桿菌的這一特點，如果將目的基因插入到Ti質粒的T-DNA上，通過農(nóng)桿菌的轉化作用，就可以把目的基因整合到植物細胞中染色體的DNA上。

（1）據(jù)題干信息可知“將CMV-CP基因導入番茄細胞后，培育的番茄植株具有抗CMV感染能力”，故可推知該過程中抗原是CMV-CP（花葉病毒外殼蛋白）。

（2）由以上分析可知：因Ti質粒中僅T-DNA片段可以進入植物細胞并整合到植物細胞染色體DNA中，故Kanr及CMV-CP基因應整合在Ti質粒的T-DNA內(nèi)部；為使農(nóng)桿菌大量繁殖，重組Ti質粒擴增，需要使用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)農(nóng)桿菌，液體培養(yǎng)基可使菌體與營養(yǎng)物質充分接觸。

（3）據(jù)題干信息可知：Kanr為卡那霉素抗性基因，故若番茄細胞中成功導入重組質粒，則能在Kan培養(yǎng)基上存活，若未成功導入，則將被殺死，據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，在Kan濃度為35mg·L-1時，既可將未導入重組DNA的普通番茄細胞全部被殺死（愈傷組織為0，外植體變褐色死亡），又不至于因Kan濃度過高影響導入重組DNA細胞的生長發(fā)育，故該濃度為適宜濃度。

（4）過程③、④為植物組織培養(yǎng)中的過程，植物組織培養(yǎng)過程所需的培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基；過程⑤再生植株抗性鑒定時，引物應根據(jù)基因兩端的部分核苷酸序列設計；G+C比例越高，引物越容易與模板鏈結合，其比例直接影響著PCR過程中退火的溫度。

（5）據(jù)題干信息知，2號為重組Ti質粒的PCR產(chǎn)物，則基因組中整合了CMV-CP基因的植株電泳應與2號結果相似，對應3號植株。