Question

【題目】菊花很美，但其害蟲較多，利用基因工程培育抗蟲菊花是害蟲防治的有效手段。胰蛋白酶抑制劑能干擾昆蟲的代謝，引起昆蟲死亡，但對(duì)人體無(wú)害。科學(xué)家將馬鈴薯胰蛋白酶抑制劑基因（Pin﹣Ⅱ）通過(guò)農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花細(xì)胞，培育成了抗蟲菊花。圖1表示含目的基因的DNA分子，圖2表示質(zhì)粒，圖中Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Neor表示新霉素抗性基因，復(fù)制原點(diǎn)是質(zhì)粒DNA復(fù)制的起點(diǎn)，使其能在受體細(xì)胞中存在和遺傳。箭頭表示識(shí)別序列完全不同的4種限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：

（1）上述基因工程中，受體細(xì)胞是______________，屬于__________（填“動(dòng)物”“植物”或“微生物”）基因工程。

（2）為使目的基因與質(zhì)粒高效重組，最好選用_______________（限制酶）作用于含目的基因的DNA和質(zhì)粒，然后在___________的作用下形成重組質(zhì)粒。

（3）用農(nóng)桿菌感染時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用菊花___________（填“受傷的”或“完好的”）葉片與含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，選用這種葉片的理由是_________________________________。成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)胞會(huì)表現(xiàn)為______________________________。

（4）用轉(zhuǎn)基因菊花葉片喂養(yǎng)某種菊花害蟲，發(fā)現(xiàn)害蟲死亡率顯著增加。試從分子水平寫出轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因菊花的葉片細(xì)胞的不同點(diǎn)：___________________________________。

Answer 1

【答案】菊花細(xì)胞 植物 EcoRI和PstI DNA連接酶 受傷的 葉片傷口處的細(xì)胞釋放出大量酚類物質(zhì)，可吸引農(nóng)桿菌移向這些細(xì)胞 不抗氨芐青霉素，抗新霉素 比較轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因兩種菊花的葉片細(xì)胞，轉(zhuǎn)基因菊花細(xì)胞中含有胰蛋白酶抑制劑基因、胰蛋白酶抑制劑的mRNA、胰蛋白酶抑制劑

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：

（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成；

（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等；

（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法；

（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定：分子水平上的檢測(cè)：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)．個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）該基因工程需要將胰蛋白酶抑制劑基因?qū)�入菊花�?xì)胞，使菊花具有抗蟲性，所以受體細(xì)胞是菊花細(xì)胞，屬于植物基因工程。

（2）目的基因的兩端含有EcoRI、TthIII I、PstI三種限制酶的酶切位點(diǎn)，為了避免目的基因自身環(huán)化，不能只用EcoRI這一種限制酶進(jìn)行切割，若用EcoRI和TthIII I切割目的基因，相應(yīng)的在對(duì)質(zhì)粒進(jìn)行切割時(shí)會(huì)將復(fù)制原點(diǎn)切去，因此、為使目的基因與質(zhì)粒高效重組，最好選用EcoRI和PstI作用于含目的基因的DNA和質(zhì)粒，然后在DNA連接酶的作用下形成重組質(zhì)粒。

（3）用農(nóng)桿菌感染時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用菊花受傷的葉片與含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌共同培養(yǎng)，選用這種葉片的理由是葉片傷口處的細(xì)胞釋放出大量酚類物質(zhì)，可吸引農(nóng)桿菌移向這些細(xì)胞；重組質(zhì)粒構(gòu)建過(guò)程中用EcoRI和PstI進(jìn)行切割，PstI會(huì)破壞氨芐青霉素抗性基因，因此質(zhì)粒上保留完整的標(biāo)記基因是新霉素抗性基因，據(jù)此可知成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)胞會(huì)表現(xiàn)為不抗氨芐青霉素，抗新霉素。

（4）題意顯示用轉(zhuǎn)基因菊花葉片喂養(yǎng)某種菊花害蟲，發(fā)現(xiàn)害蟲死亡率顯著增加，說(shuō)明轉(zhuǎn)基因菊花葉片中的目的基因成功表達(dá)出來(lái)胰蛋白酶抑制劑，進(jìn)而干擾昆蟲代謝，引起了昆蟲死亡，因此，從分子水平可知轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因菊花的葉片細(xì)胞的不同點(diǎn)是轉(zhuǎn)基因菊花細(xì)胞中含有胰蛋白酶抑制劑基因、胰蛋白酶抑制劑的mRNA、胰蛋白酶抑制劑。