Question

【題目】植物組織培養(yǎng)與基因工程技術(shù)在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。為使水稻獲得抗除草劑性狀，科研人員將除草劑草甘膦抗性基因轉(zhuǎn)入水稻植株，獲得抗草甘膦轉(zhuǎn)基因水稻。請回答問題。

注：GUS基因表達(dá)產(chǎn)物經(jīng)染色能從無色變成藍(lán)色

（1）將草甘膦抗性基因作為____________，與Ti質(zhì)粒用相同的____________和DNA連接酶處理構(gòu)建基因表達(dá)載體。

（2）取某品種水稻的幼胚，先進(jìn)行____________處理，然后接種到培養(yǎng)基中，水稻幼胚細(xì)胞發(fā)生____________形成愈傷組織。培養(yǎng)過程中曾出現(xiàn)下圖所示的不同培養(yǎng)結(jié)果，該不同結(jié)果的出現(xiàn)主要是由于培養(yǎng)基中兩種激素用量的不同造成的，這兩種激素是____________和____________。

（3）利用PCR技術(shù)，可以鑒定被侵染的愈傷組織中是否含有草甘膦抗性基因。草甘膦抗性基因的部分序列如下：

5'—ATGGCT．．．．．．．．．AGGAAC—3'

3'—TACCGA．．．．．．．．．TCCTTG—5'

根據(jù)上述序列應(yīng)選擇引物____________（填字母）進(jìn)行PCR。

A．引物：5'-TACCGA-3' B．引物：5'-GTTCCT-3'

C．引物：5'-AUGGCU-3' D．引物：5’-ATGGCT-3’

（4）除了鑒定愈傷組織中是否含有目的基因以外，還可以利用GUS基因表達(dá)產(chǎn)物的鑒定進(jìn)行圖中的篩選2，以確定目的基因是否____________。兩次篩選后得到的轉(zhuǎn)基因愈傷組織經(jīng)過細(xì)胞的____________過程，獲得轉(zhuǎn)基因水稻。

（5）為獲得具有抗除草劑性狀的轉(zhuǎn)基因水稻，還需要在個體水平進(jìn)行抗性測試。請你設(shè)計一個實驗方案，篩選出對草甘膦具有抗性的轉(zhuǎn)基因水稻（只寫出實驗思路即可）。_______________________。

Answer 1

【答案】目的基因 限制酶 消毒 脫分化 生長素 細(xì)胞分裂素 BD 表達(dá) 再分化 選取長勢相同的野生型和轉(zhuǎn)基因水稻，用等量相同濃度的草甘膦農(nóng)藥噴灑，相同環(huán)境條件下培養(yǎng)一段時間后，觀測水稻的生長情況

【解析】

1.基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲取，②基因表達(dá)載體的構(gòu)建，③將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，④目的基因的檢測與鑒定。

2.分子水平上的檢測：①檢測轉(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檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA：分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)：抗原-抗體雜交技術(shù)。

（1）根據(jù)題干信息和圖形分析可知，草甘膦抗性基因為目的基因，將其與Ti質(zhì)粒連接成重組質(zhì)粒（基因表達(dá)載體）時需要用同一種限制酶進(jìn)行切割。

（2）取某品種水稻的幼胚，進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時，要注意無菌操作，先將外植體進(jìn)行消毒，然后接種到培養(yǎng)基中培養(yǎng)，幼胚發(fā)生脫分化形成愈傷組織；圖B和圖C形成的結(jié)果不同，是因為培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素和生長素的用量不同導(dǎo)致的。

（3）根據(jù)題意分析，已知草甘膦抗性基因的部分序列，由于PCR技術(shù)中，子鏈合成的方向是從5'到3' ，因此應(yīng)選擇引物BD進(jìn)行PCR技術(shù)。

（4）據(jù)圖分析可知，目的基因插入的位置在GUS基因旁邊，而GUS基因表達(dá)產(chǎn)物經(jīng)染色能從無色變成藍(lán)色，因此可以利用GUS基因表達(dá)產(chǎn)物的鑒定進(jìn)行圖中的篩選2，以確定目的基因是否表達(dá)；兩次篩選后得到的轉(zhuǎn)基因愈傷組織經(jīng)過再分化形成胚狀體，進(jìn)而獲得完整的轉(zhuǎn)基因水稻植株。

（5）根據(jù)題意分析，現(xiàn)要從個體水平進(jìn)行抗性測試，篩選出對草甘膦具有抗性的轉(zhuǎn)基因水稻，則應(yīng)該對其噴灑草甘膦農(nóng)藥，具體操作如下：首先選取長勢相同的野生型和轉(zhuǎn)基因水稻,然后用等量的相同濃度的草甘膦農(nóng)藥噴灑，并在相同環(huán)境條件下培養(yǎng)一段時間后，通過觀測水稻的生長情況進(jìn)行篩選。