Question

【題目】科學(xué)家通過基因工程，成功利用非轉(zhuǎn)基因棉A植株培育出抗蟲轉(zhuǎn)基因棉B植株，其過程如下圖所示。

回答下列問題：

（1）獲取抗蟲轉(zhuǎn)基因棉B植株的操作程序主要包括四個(gè)步驟，其中核心步驟是____。啟動(dòng)子是一段特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，它是____識(shí)別和結(jié)合的部位。

（2）研究人員發(fā)明了一種新的基因轉(zhuǎn)化法——農(nóng)桿菌介導(dǎo)噴花轉(zhuǎn)基因法，即將農(nóng)桿菌懸浮液用微型噴壺均勻噴灑于棉花柱頭和花藥等器官上，該方法集合了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和___ 兩種轉(zhuǎn)化法的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合上圖，分析其與農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法相比，具有的優(yōu)勢(shì)是________。

（3）通過對(duì)Bt蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)圖及氨基酸序列進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)若將該蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中一段由14個(gè)氨基酸組成的螺旋結(jié)構(gòu)缺失，結(jié)構(gòu)變化后的Bt蛋白質(zhì)能使棉鈴蟲具有更高的致死率。若要根據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)Bt蛋白進(jìn)行改造，以提高其致死率，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是____。

（4）若要確認(rèn)該改造的Bt基因是否在再生植株中正確表達(dá)，應(yīng)檢測(cè)此再生植株中該基因的____，如果檢測(cè)結(jié)果呈陽性，再在田間試驗(yàn)中檢測(cè)植株的____是否得到提高。

Answer 1

【答案】基因表達(dá)載體的構(gòu)建 RNA聚合酶 花粉管通道法 不需要經(jīng)過植物組織培養(yǎng)，轉(zhuǎn)化成功后可直接獲得種子 參照密碼子表，找到合成該14個(gè)氨基酸的堿基對(duì)序列所在的某因位置，將這些堿某對(duì)序列進(jìn)行缺失處理 表達(dá)產(chǎn)物（mRNA和蛋白質(zhì)） 抗蟲性

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、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）獲取抗蟲轉(zhuǎn)基因棉B植株需要采用基因工程技術(shù)，該技術(shù)的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建；啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。

（2）農(nóng)桿菌介導(dǎo)噴花轉(zhuǎn)基因法是指將農(nóng)桿菌懸浮液用微型噴壺均勻噴灑于棉花柱頭和花藥等器官上，可以使目的基因順著花粉管進(jìn)入胚囊中，所以該方法集合了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和花粉管通道法兩種轉(zhuǎn)化法的優(yōu)點(diǎn)。

該方法可以直接形成受精卵，所以具有的優(yōu)勢(shì)是不需要經(jīng)過植物組織培養(yǎng)，轉(zhuǎn)化成功后可直接獲得種子。

（3）蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列，找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白質(zhì)工程特有的途徑；以下按照基因工程的一般步驟進(jìn)行。

再根據(jù)題干信息“將該蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中一段由14個(gè)氨基酸組成的螺旋結(jié)構(gòu)缺失，結(jié)構(gòu)變化后的Bt蛋白質(zhì)能使棉鈴蟲具有更高的致死率”可知，要根據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理對(duì)Bt蛋白進(jìn)行改造，以提高其致死率，可參照密碼子表，找到合成該14個(gè)氨基酸的堿基對(duì)序列所在的基因位置，將這些堿基對(duì)序列進(jìn)行缺失處理。

（4）若要確認(rèn)該改造的Bt基因是否在再生植株中正確表達(dá)，應(yīng)檢測(cè)此再生植株中該基因的表達(dá)產(chǎn)物，如果檢測(cè)結(jié)果呈陽性，說明該基因已經(jīng)成功表達(dá)，還可再從個(gè)體水平上進(jìn)行鑒定，即在田間試驗(yàn)中檢測(cè)植株的抗蟲性是否得到提高。