Question

【題目】青蒿素是從青蒿植株的地上部分提取的一種含有過氧橋結(jié)構(gòu)的倍半萜內(nèi)酯，是目前最有效的治療瘧疾的藥物。我國女科學(xué)家在青蒿素研究方面作出了突出貢獻(xiàn)，因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。由于人工合成青蒿素的難度大，工業(yè)上青蒿素一般從青蒿植株中提取，產(chǎn)量低，價(jià)格高。為了提高青蒿素的產(chǎn)量，科學(xué)家們利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法感染青蒿葉片，獲得了含DXR 基因的轉(zhuǎn)基因青蒿植株中青蒿素的含量大大提高（所用農(nóng)桿菌的 Ti 質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)基因青蒿的大致流程如圖）。請(qǐng)回答下列問題：

（1）對(duì) DXR 基因進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增需要經(jīng)歷變性、退火、延伸三個(gè)階段，其中延伸階段需要加熱至 70～75℃，該溫度是____________酶的適宜溫度。除了該酶外，PCR 擴(kuò)增還需要的條件有模板 DNA 、_________和 dNTP（N 代表 A、T、G、C）等。

（2）如果用青蒿某個(gè)時(shí)期的 mRNA 經(jīng)過反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生雙鏈 cDNA 片段，用該雙鏈 cDNA進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增后與載體連接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中，這個(gè)受體菌群就叫做青蒿的____________________。

（3）Ti 質(zhì)粒上的四環(huán)素抗性基因(TetR)的作用是__________________________。由于圖中①過程的產(chǎn)物中不僅有重組 Ti 質(zhì)粒，還混有其他 DNA。因此②過程產(chǎn)生的農(nóng)桿菌還需要利用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基進(jìn)行初步篩選，該培養(yǎng)基上長(zhǎng)出菌落可能是導(dǎo)入了重組Ti 質(zhì)粒的農(nóng)桿菌，也可能是____________________的農(nóng)桿菌。

（4）DXR 基因成功導(dǎo)入青蒿組織細(xì)胞后，通過____________________技術(shù)培育出轉(zhuǎn)基因青蒿幼苗。DXR 基因在青蒿組織得以穩(wěn)定遺傳和表達(dá)的關(guān)鍵是___

Answer 1

【答案】熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或Taq或耐高溫的DNA聚合酶） （特定）引物 cDNA文庫（或部分基因文庫） 作為標(biāo)記基因，將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌篩選出來(或鑒別和篩選含有目的基因的農(nóng)桿菌細(xì)胞） 導(dǎo)入了（普通）Ti質(zhì)粒 植物組織培養(yǎng) 棉花的染色體DNA上是否插入了DXR（目的）基因（或DXR基因整合到棉花的染色體DNA上）

【解析】

分析圖解：①過程是目的基因（DXR基因）與運(yùn)載體（Ti質(zhì)粒）結(jié)合，②過程是重組的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌中，③過程是土壤農(nóng)桿菌感染青蒿體細(xì)胞，④過程是植物組織培養(yǎng)得到轉(zhuǎn)基因青蒿植株。

（1）延伸階段指的是脫氧核苷酸聚合形成核苷酸鏈的過程，需要具有熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶，所以加熱至70～75℃就是為了達(dá)到DNA聚合酶的最適溫度。除了該DNA聚合酶外，PCR擴(kuò)增還需要的條件有模板DNA、特定引物和dNTP。

（2）將目的基因儲(chǔ)存在受體菌群中，這個(gè)受體菌群叫基因文庫，由于目的基因的反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA，所以又叫cDNA基因文庫或者部分基因文庫。

（3）Ti質(zhì)粒上的四環(huán)素抗性基因(TetR)是一種標(biāo)記基因，其作用是鑒別和篩選含有目的基因的農(nóng)桿菌細(xì)胞。由于有的Ti質(zhì)粒沒有與目的基因連接，所以在重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入到土壤農(nóng)桿菌的過程中，可能有部分農(nóng)桿菌中導(dǎo)入的不是重組Ti質(zhì)粒，而是普通Ti質(zhì)粒。

（4）DXR基因成功導(dǎo)入青蒿組織細(xì)胞后，通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出轉(zhuǎn)基因青蒿幼苗。DXR基因在青蒿組織得以穩(wěn)定遺傳和表達(dá)的關(guān)鍵是棉花的染色體DNA上是否插入了DXR（目的）基因。