Question

20．科學(xué)家將魚抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄，使番茄理科的耐寒能力大大提高，可以在相對寒冷的環(huán)境中生長．質(zhì)粒上有Pst I、sma II、Hind III、Alul 等四種限制酶切割位點，如圖是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程的示意圖（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程中的相關(guān)步驟，I、II 表示相關(guān)結(jié)構(gòu)或細(xì)胞．請據(jù)圖作答：

（l）在構(gòu)建基因表達載體時，可用一種或者多種限制酶進行切割．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，在此實例中，應(yīng)該選用限制酶，分別對含PstI、SmaI魚抗凍蛋白基因的DNA、質(zhì)粒進行切割，切割后產(chǎn)生的DNA 片段分別為4、2種．
（2）培養(yǎng)基中的氨芐青霉素會抑制番茄愈傷組織細(xì)胞的生長，要利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入含魚的抗凍蛋白基因的番茄細(xì)胞，應(yīng)使基因表達載體I 中含有抗氨節(jié)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)化法將魚抗凍蛋白基因?qū)�入番茄�?xì)胞內(nèi)．通常采用抗原一抗體雜交技術(shù)，在分子水平檢測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)過程中香蕉組織細(xì)胞的脫分化、再分化過程．

Answer 1

分析 分析圖解：魚的抗凍蛋白基因上具有三種限制酶切割位點，PstⅠ酶的切割位點存在于目的基因的兩側(cè)，SmaⅠ酶的切割位點存在于目的基因的左側(cè)，而AluⅠ酶的切割位點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，在選擇限制酶時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）在構(gòu)建基因表達載體中，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目的基因和載體切割，以獲得不同的黏性末端，故應(yīng)選用PstⅠ和SmaⅠ對含魚抗凍蛋白基因的DNA、質(zhì)粒進行切割，PstⅠ和SmaⅠ在魚抗凍蛋白基因的DNA上共有3個酶切位點，切割后產(chǎn)生4個DNA片段，而環(huán)狀質(zhì)粒上有兩個酶切位點，切割后產(chǎn)生2個DNA片段．
（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．
（4）植物組織形成愈傷組織的過程是脫分化，而愈傷組織經(jīng)再分化形成胚狀體．
故答案為：
（1）含PstI、SmaI 魚抗凍蛋白基因的DNA、質(zhì)粒     4、2 
（2）抗氨節(jié)青霉素基因（ampr ）
（3）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化（或基因槍法等，答案合理即給分）    抗原一抗體雜交
（4）脫分化、再分化

點評 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，解答的難點是能夠根據(jù)目的基因和質(zhì)粒上的切割位點選擇合適的限制酶．