Question

【題目】我國科學家屠呦呦因青蒿素的研究榮獲2015年諾貝爾生理學和醫學獎。青蒿素是目前世界上最有效的治療瘧疾藥物，為青蒿植株的代謝產物，其化學本質是一種萜類化合物，其生物合成途徑如圖1所示。正常青蒿植株的青蒿素產量很低，難以滿足臨床需求，科學家為了提高青蒿素產量，將棉花中的FPP合成酶基因導入了青蒿植株并讓其成功表達，獲得了高產青蒿植株，過程如圖2所示。

（1）研究人員從棉花基因文庫中獲取FPP合成酶基因后，可以采用________技術對該目的基因進行大量擴增，該技術除了需要提供模板和游離的脫氧核苷酸外，還需要提供__________、________________________等條件。在基因工程中通常選擇細菌質粒作為運載體，原因之一是 ；如果某質粒由1000個核苷酸組成，核苷酸平均分子量為a，則該質粒的質量為 。

（2）圖2中的①為_____________，形成過程中需要____________________等酶；棉花FPP合成酶基因能夠和質粒連接成①的主要原因是_____________________________。

（3）若②不能在含有抗生素Kan的培養基上生存，則原因是_____________________________

____________________。

（4）由題意可知，除了通過提高FPP的含量來提高青蒿素的產量外，還可以通過哪些途徑來提高青蒿素的產量？（試舉一例）________________________________。

Answer 1

【答案】（1）PCR 引物 熱穩定的DNA聚合酶 質粒進入受體細胞（宿主細胞）能穩定保存并復制自己（有多個酶切位點/有標記基因） 1000a—18000

（2）基因表達載體（重組質粒） 限制酶和DNA連接酶 切割后具有相同的粘性末端

（3）重組質粒沒有導入農桿菌

（4）抑制SQS基因的表達（或增強ADS基因的表達）

【解析】

試題分析：（1）PCR技術可在體外快速擴增目的基因，PCR的條件：模板（目的基因）、原料（四種脫氧核苷酸）、引物、熱穩定DNA聚合酶（Taq酶）。

（2）圖2中的①為構建的基因表達載體（重組質粒），形成過程中需要限制酶切割目的基因和運載體，再用DNA連接酶連接．由于切割棉花FPP合酶基因和質粒后，具有相同的粘性末端，兩者能夠連接成①基因表達載體。

（3）重組質粒中含有標記基因，若②不能在含抗生素Kan的培養基上生長，說明重組質粒未導入農桿菌。

（4）據圖分析可知，FPP在ADS基因的表達的情況下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表達，降低FPP生成其他萜類化合物的量．因此要提高青蒿素的產量，可以通過抑制SQS基因的表達（或增強ADS基因的表達）這些途徑。