Question

17．油菜由白菜（2n=AA=20）和甘藍（2n=CC=18）天然雜交進化而來，如何在短時間內提高油菜籽的產油率、改善油菜籽的品質是科學家研究的熱門話題．請分析回答下列問題：
（1）在利用植物體細胞雜交技術將白菜和甘藍體細胞融合前，需用纖維素酶和果膠酶除去各自的細胞壁，常用化學促溶劑PEG（聚乙二醇）促進二者融合成雜種植物細胞．在由雜種植物細胞生成再生植株的過程中，細胞內最多含有8個染色體組．
（2）研究發現，油脂的生成量與蛋白質的合成量呈反相關，主要控制基因（獨立遺傳）及代謝路徑如圖1．
 ①葉肉細胞中的丙酮酸主要來自葡萄糖的酵解（分解）．
 ②高油油菜的基因型為MMnn、Mmnn．基因型為MmNn的油菜自交，后代中宜于留種的純合高油油菜占$\frac{1}{16}$．
（3）油酸為不飽和脂肪酸，能降低人體血液中膽固醇、減少患心血管病風險．F基因控制合成的油酸酯氫酶催化油酸形成飽和脂肪酸，轉反義F基因油菜能提高菜籽油中油酸含量．
①利用油菜細胞的染色體DNA直接獲取大量F基因的方法為PCR．
②構建反義F基因表達載體時，需要限制酶、DNA連接酶酶；將反義F基因表達載體導入油菜根細胞的方法除基因槍法外，還可利用農桿菌轉化（花粉管通道法）．從圖2看出，構建反義F基因表達載體時沒有設計標志基因，目的是無標記基因表達產物，有利于食品安全．
③Le啟動子為種子特異性啟動子，將F基因反向連接在Le啟動子之后構建了反義F基因．檢測轉反義F基因油菜細胞內F基因轉錄的mRNA含量，結果表明，因雜交形成雙鏈RNA，細胞內F基因的mRNA水平下降．由此推測，反義F基因的轉錄抑制了F基因的翻譯（填復制、轉錄或翻譯）過程．若F基因轉錄時，兩條單鏈（a₁、a₂）中a₁為轉錄的模板鏈，推測反義F基因轉錄時的模板鏈為a₂．

Answer 1

分析 分析圖1：基因M控制合成的酶能使丙酮酸轉化為油脂，基因N控制合成的酶能使丙酮酸轉化為蛋白質，因此高油油菜的基因型為M_nn：．
分析圖2：圖2表示反義F基因的表達載體，由啟動子、反義F基因、終止子和標記基因組成．

解答 解：（1）細胞壁會阻礙原生質體的融合，因此在植物體細胞雜交過程中需用纖維素酶和果膠酶除去各自的細胞壁；誘導原生質體融合常用化學促溶劑PEG（聚乙二醇）促進二者融合成雜種植物細胞．油菜由白菜（2n=AA=20）和甘藍（2n=CC=18）形成的雜種細胞含有4個染色體組，其在有絲分裂后期最多有8個染色體組．
（2）①丙酮酸是有氧呼吸和無氧呼吸第一階段的產物，因此葉肉細胞中的丙酮酸主要來自葡萄糖的酵解（分解）．
 ②由圖1可知，基因M控制合成的酶能使丙酮酸轉化為油脂，基因N控制合成的酶能使丙酮酸轉化為蛋白質，因此高油油菜的基因型為M_nn，即MMnn、Mmnn．基因型為MmNn的油菜自交，后代中宜于留種的純合高油油菜（MMnn）占$\frac{1}{4}×\frac{1}{4}=\frac{1}{16}$．
（3）①PCR技術可在體外大量擴增目的基因．
②構建基因表達載體時，首先需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和運載體，其次還需要用DNA連接酶將目的基因與運載體連接形成重組DNA分子．將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法．從圖2看出，構建反義F基因表達載體時沒有設計標志基因，這樣不會產生標記基因表達產物，有利于食品安全．
③mRNA是翻譯的模板，轉反義F基因油菜細胞內F基因轉錄的mRNA含量下降，可見反義F基因的轉錄抑制了F基因的翻譯過程．F基因轉錄形成的RNA能與反義F基因轉錄形成的RNA互補配對，若F基因轉錄時，兩條單鏈（a₁、a₂）中a₁為轉錄的模板鏈，推測反義F基因轉錄時的模板鏈為a₂．
故答案為：
（1）纖維素酶和果膠酶   PEG（聚乙二醇）    8
（2）①葡萄糖的酵解（分解）  ②MMnn、Mmnn   $\frac{1}{16}$
（3）①PCR  ②限制酶、DNA連接酶  農桿菌轉化（花粉管通道法）  無標記基因表達產物，有利于食品安全   ③翻譯    a₂

點評 本題結合圖解，考查基因工程的相關知識，要求考生識記基因工程的原理、操作工具及操作步驟，能正確分析題圖，再結合所學的知識準確答題，屬于考綱識記和理解層次的考查．