Question

13．科學(xué)家將魚(yú)抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相對(duì)寒冷的環(huán)境中生長(zhǎng)．質(zhì)粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四種限制酶切割位點(diǎn)，圖是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過(guò)程的示意圖（ampr為抗氨芐青霉素基因），其中①-④是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過(guò)程中的相關(guān)步驟，Ⅰ、Ⅱ表示相關(guān)結(jié)構(gòu)或細(xì)胞．請(qǐng)據(jù)圖作答：

（1）在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，可用一種或者多種限制酶進(jìn)行切割．該酶的特點(diǎn)識(shí)別特定的DNA序列并在特定位點(diǎn)切割．為了避免目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，在此實(shí)例中，應(yīng)該選用限制酶PstI、SamI對(duì)含魚(yú)抗凍蛋白基因的DNA、質(zhì)粒進(jìn)行切割，然后用DNA連接酶 將它們連接起來(lái)．
（2）培養(yǎng)基中的氨芐青霉素會(huì)抑制番茄愈傷組織細(xì)胞的生長(zhǎng)，要利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入含魚(yú)的抗凍蛋白基因的番茄細(xì)胞，應(yīng)使基因表達(dá)載體Ⅰ中含有抗氨芐青霉素基因（ampr）作為標(biāo)記基因．
（3）研究人員通常采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化（或基因槍法等）法將魚(yú)抗凍蛋白基因?qū)�入番茄�?xì)胞內(nèi)．通常采用抗原-抗體雜交技術(shù)，在分子水平檢測(cè)目的基因是否翻譯形成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)．
（4）利用組織培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入含魚(yú)的抗凍蛋白基因的番茄組織細(xì)胞培育成植株．圖中③、④依次表示組織培養(yǎng)過(guò)程中番茄組織細(xì)胞的脫分化、再分化過(guò)程．在培養(yǎng)過(guò)程中，除了提供水分、無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、維生素以及氨基酸外，還需要在培養(yǎng)基中加入植物激素．同時(shí)，在培養(yǎng)過(guò)程中，除必需的溫度、光照和氧氣等外界條件外，成功的另一個(gè)關(guān)鍵是操作過(guò)程必須保證無(wú)菌．
（5）與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基相比，用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液除含有水分、無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、維生素以及氨基酸等之外，通常還要添加動(dòng)物血清．

Answer 1

分析 分析題圖：魚(yú)的抗凍蛋白基因上具有三種限制酶切割位點(diǎn)，PstⅠ酶的切割位點(diǎn)存在于目的基因的兩側(cè)，SmaⅠ酶的切割位點(diǎn)存在于目的基因的左側(cè)，而AluⅠ酶的切割位點(diǎn)存在于目的基因的中央，因此不宜選用AluⅠ酶．
質(zhì)粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四種限制酶切割位點(diǎn)，在選擇限制酶時(shí)一般選擇同種限制酶，以便形成相同的黏性末端．圖中①～④分別表示：基因表達(dá)載體的構(gòu)建、目的基因?qū)�入受體細(xì)胞、脫分化、再分化．

解答 解：（1）限制酶的特點(diǎn)是：識(shí)別特定的DNA序列并在特定位點(diǎn)切割；在構(gòu)建基因表達(dá)載體中，如果目的基因和載體用同一種限制酶切割，獲得的黏性末端相同，將會(huì)發(fā)生自身環(huán)化現(xiàn)象，故應(yīng)選用不同的限制酶分別對(duì)目的基因和載體切割，以獲得不同的黏性末端，因此應(yīng)選用PstⅠ和SmaⅠ對(duì)含魚(yú)抗凍蛋白基因的DNA、質(zhì)粒進(jìn)行切割，然后再用DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體連接形成重組DNA分子．
（2）能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中細(xì)胞具有抗氨芐青霉素基因，故基因表達(dá)載體Ⅰ中應(yīng)含有抗氨芐青霉素基因作為標(biāo)記基因．
（3）將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法．通常采用抗原-抗體雜交技術(shù)，在分子水平檢測(cè)目的基因是否翻譯形成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)．
（4）植物組織形培養(yǎng)包括脫分化和再分化兩個(gè)過(guò)程；在培養(yǎng)過(guò)程中，除了提供水分、無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、維生素以及氨基酸外，還需要在培養(yǎng)基中加入植物激素．同時(shí)，在培養(yǎng)過(guò)程中，除必需的溫度、光照和氧氣等外界條件外，成功的另一個(gè)關(guān)鍵是操作過(guò)程必須保證無(wú)菌．
（5）與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基相比，用于動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液除含有水分、無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、維生素以及氨基酸等之外，通常還要添加動(dòng)物血清．
故答案為：
（1）識(shí)別特定的DNA序列并在特定位點(diǎn)切割     Pst I、Sam I     DNA連接酶
（2）抗氨芐青霉素基因（ampr）
（3）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化（或基因槍法等）           抗原-抗體雜交
（4）脫分化、再分化       植物激素        無(wú)菌
（5）動(dòng)物血清

點(diǎn)評(píng) 本題具有一定的難度，屬于考綱中理解層次的要求，考查了基因工程的工具酶、目的基因?qū)�入受體細(xì)胞以及利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植株的相關(guān)知識(shí)，解答的難點(diǎn)是能夠根據(jù)目的基因和質(zhì)粒上的切割位點(diǎn)選擇合適的限制酶．