Question

12．某質(zhì)粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三種限制酶切割位點，同時還含有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素基因．利用此質(zhì)粒獲得轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的過程如圖1所示，請回答下列問題．

（1）將抗鹽基因?qū)�入煙草�?xì)胞內(nèi)，使煙草植株產(chǎn)生抗鹽性狀，這種新性狀（變異性狀）的來源屬于基因重組．
（2）在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，應(yīng)選用SalⅠ和HindⅢ（填SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ）兩種酶對質(zhì)粒和含抗鹽基因的DNA進(jìn)行切割，以保證重組DNA序列的唯一性．
（3）基因工程中的檢測篩選是一個重要的步驟．為篩選出導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌，圖2表示運用影印培養(yǎng)法（使一系列培養(yǎng)皿的相同位置上能出現(xiàn)相同菌落的一種接種培養(yǎng)方法）檢測基因表達(dá)載體是否導(dǎo)入了農(nóng)桿菌．培養(yǎng)基除了含有細(xì)菌生長繁殖必需的成分外，培養(yǎng)基A和培養(yǎng)基B分別還含有氨芐青霉素、四環(huán)素．
從檢測篩選的結(jié)果分析，含有目的基因的是4和6（填序號）菌落中的細(xì)菌．為了確定抗鹽煙草是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的作探針進(jìn)行分子雜交檢測抗鹽基因，又要用一定濃度的鹽水澆灌煙草植株的方法從個體水平鑒定煙草植株的耐鹽性．
（4）將轉(zhuǎn)入抗鹽基因的煙草細(xì)胞培育成完整的植株需要用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，愈傷組織經(jīng)細(xì)胞的增殖和分化進(jìn)而形成完整植株，此過程除營養(yǎng)物質(zhì)外還必須向培養(yǎng)基中添加植物激素．
（5）圖3表示該抗蟲水稻主要培育流程，據(jù)圖回答：組建理想的載體需要對天然的質(zhì)粒進(jìn)行改造．圖4是天然土壤農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒結(jié)構(gòu)示意圖（圖示部分基因及部分限制性內(nèi)切酶作用位點），據(jù)圖分析：
①人工改造時，要使抗蟲基因表達(dá)，還應(yīng)插入啟動子．
②人工改造時用限制酶Ⅱ處理，其目的之一是去除質(zhì)粒上的tms和tmr（基因），保證T-DNA進(jìn)入水稻細(xì)胞后不會引起細(xì)胞的無限分裂和生長．
③若用限制酶Ⅰ分別切割改造過的理想質(zhì)粒和帶有抗蟲基因的DNA分子，并構(gòu)成重組Ti質(zhì)粒．分別以含四環(huán)素和卡那霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)已成功導(dǎo)入抗蟲基因的水稻胚細(xì)胞，觀察到的細(xì)胞生長的現(xiàn)象是在含卡那霉素的培養(yǎng)基中能夠生長，而在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中不能生長．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：圖1所示為轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的培育過程，首先構(gòu)建基因表達(dá)載體；其次采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞（煙草細(xì)胞）；再采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將含有目的基因的煙草細(xì)胞培養(yǎng)成轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草．
圖2所示為篩選含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌的過程，培養(yǎng)基A和B中應(yīng)該分別加入氨芐青霉素、四環(huán)素．
圖3所示，①時基因表達(dá)載體的構(gòu)建，②將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，③用農(nóng)桿菌侵染水稻胚細(xì)胞，④植物組織培養(yǎng)．
圖4是基因表達(dá)載體，其組成：目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因．標(biāo)記基因可以篩選出含有目的基因的細(xì)胞．

解答 解：（1）基因工程的原理是基因重組．
（2）由于BamHⅠ酶識別的DNA序列在抗鹽基因中間，用該酶切割會破壞目的基因，所以在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，應(yīng)選用SalⅠ和HindⅢ兩種酶對質(zhì)粒和含抗鹽基因的DNA進(jìn)行切割，以保證重組DNA序列的唯一性．
（3）用SalI和HindⅢ兩種限制酶對質(zhì)粒進(jìn)行切割時，會破壞四環(huán)素抗性基因，但不會破壞氨芐青霉素抗性基因，因此導(dǎo)入重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能生存，但不能在含有四環(huán)素培養(yǎng)基上生存．所以培養(yǎng)基A和培養(yǎng)基B分別還含有氨芐青霉素、四環(huán)素，含目的基因的是4和6菌落中的細(xì)菌．探針是指用放射性同位素標(biāo)記的目的基因（抗鹽基因）．除了從分子水平上進(jìn)行檢測，還可以從個體水平上進(jìn)行鑒定，即用一定濃度的鹽水澆灌煙草植株來鑒定煙草的耐鹽性．
（4）將轉(zhuǎn)入抗鹽基因的煙草細(xì)胞培育成完整的植株需要利用植物細(xì)胞的全能性，用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，愈傷組織經(jīng)細(xì)胞的增殖和分化進(jìn)而形成完整植株，此過程除營養(yǎng)物質(zhì)外還必須向培養(yǎng)基中添加適宜比例的生長素和細(xì)胞分裂素．
（5）①基因表達(dá)載體組成：目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因，要使抗蟲基因能成功表達(dá)，還應(yīng)插入啟動子．
②tms的編碼產(chǎn)物控制合成吲哚乙酸和tmr的編碼產(chǎn)物控制合成細(xì)胞分裂素．因此用限制酶Ⅱ處理tms和tmr基因，可以保證T-DNA進(jìn)入水稻細(xì)胞后不會促進(jìn)細(xì)胞的分裂和生長．
③若用限制酶Ⅰ分別切割經(jīng)過②過程，破壞了四環(huán)素抗性基因，受體細(xì)胞不具有抗四環(huán)素功能，但可以抗卡那霉素．分別以含四環(huán)素和卡那霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)已成功導(dǎo)入抗蟲基因的水稻胚細(xì)胞，觀察到的細(xì)胞在含卡那霉素的培養(yǎng)基中能夠生長，而在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中不能生長．
故答案為：
（1）基因重組
（2）SalⅠHindⅢ
（3）氨芐青霉素　四環(huán)素（氨芐青霉素和四環(huán)素）　4和6　抗鹽基因
（4）植物組織培養(yǎng)　　植物激素
（5）①啟動子
②tms和tmr
③在含卡那霉素的培養(yǎng)基中能夠生長，而在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中不能生長

點評 本題結(jié)合轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的培育過程圖，考查基因工程、植物組織培養(yǎng)等知識，要求考生識記基因工程的原理、工具及操作步驟，能根據(jù)圖中限制酶的位置及題干要求選擇正確的限制酶；能根據(jù)題中信息判斷培養(yǎng)基中抗生素的名稱；識記植物組織培養(yǎng)過程及條件．