Question

為了實現燃料供應來源多樣化，發展長期替代化石燃料的產品如燃料酒精、生物柴
油、沼氣等已經列入我國未來10年的發展計劃。
廣東省是我國甘蔗主產區之一。甘蔗是一種高光效的C₄植物，單位面積產量很高，種植面積日益擴大，目前已成為南方地區燃料酒精生產的重要原料。利用甘蔗生產燃料酒精的一般工藝流程為：甘蔗→榨汁(蔗糖)→酵母發酵→蒸餾→成品(燃料酒精)。
請根據上述材料，回答下列問題：
(1)簡述甘蔗大規模快速繁殖技術的過程：      。
(2)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精發酵菌種，對野生酵母菌進行誘變后，通過篩選可以得到具有這些特性的突變菌，誘變及篩選過程如下：
步驟1：將野生菌液培養一段時間后，通過接受紫外線照射進行誘變處理。
步驟2：制備選擇培養基。在基本培養基的基礎上，注意   和   ，加瓊脂后滅菌，制成固體平板。
步驟3：將紫外線照射后的菌液稀釋涂布平板。
步驟4：根據       篩選出突變菌。
(3)上述步驟2、3和4的依據分別是    。
(4)利用獲得的突變菌和蔗汁進行酒精發酵實驗，除了將培養基滅菌、保持空間潔凈外，發酵過程中防止外來雜菌入侵還有哪些可行方法?(列舉兩種)                 。
(5)甘蔗榨汁以后還有大量的蔗渣廢棄物，主要成分為木質素、纖維素和半纖維素，但是酵母菌無法直接利用，原因是其    。請提出解決該問題的方法。(列舉兩種方法)    。
(6)突變菌往往帶有一些特殊的基因。在獲得這些基因的過程中，PCR技術相當重要。PCR擴增反應中加入引物和DNA聚合酶的作用分別是什么?                       。

Answer 1

(1)選取甘蔗外植體，通過誘導脫分化產生愈傷組織，然后通過調整植物激素比例，再分化形成芽和根，獲得大量試管苗，(或通過誘導，形成大量胚狀體，制成人工種子，適宜條件下萌發，長成幼苗)
(2)添加高濃度蔗糖(葡萄糖) 調低pH 是否能在選擇培養基上生長
(3)提供高糖和酸性的篩選環境，獲得單菌落，能在選擇培養基上生長表示該菌落具有耐高糖和耐酸的特性
(4)①利用突變菌的耐酸特性，降低培養基的pH，達到抑菌的目的；②利用突變菌的耐高糖特性，通過高糖環境達到抑菌的目的；③保持厭氧環境，達到抑菌的目的；④在培養基中添加一些抑制物如特殊的抗生素，達到抑菌的目的
(5)缺乏相應的分解酶系(或缺乏纖維素酶和半纖維素酶)   在酵母菌中轉入分解酶系的相關基因；利用酶或微生物分解蔗渣；利用物理和化學方法分解蔗渣；將酵母菌與其他能分解蔗渣的微生物混合發酵
(6)引物的作用是結合在模板DNA上，提供DNA延伸起始位點；DNA聚合酶的作用是從引物的3，端開始催化DNA鏈的延伸

解析大規模快速繁殖植物的現代技術手段是利用植物組織培養技術，其關鍵環節是脫分化和再分化，與無土栽培相區別的是必須在基本培養液中加入外源激素，促進細胞的分裂和分化；要善于利用題目信息如“具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精發酵菌種”，就能找到問題答案；利用酶具有專一性的特點，才能解決問題；DNA分子復制時，先在解旋酶的作用下，以單股DNA為模板，在引物酶的作用下合成小段RNA引物，在RNA引物末端，以單股DNA為模板，在DNA聚合酶催化作用下合成DNA片段(岡崎片段)，并在相應酶的催化下切掉引物，然后在DNA連接酶的作用下將岡崎片段連接在一起形成其中的一條子鏈，與作為模板的DNA的一條鏈形成雙鏈DNA分子。