Question

【題目】菊花很美，但其害蟲較多，利用基因工程培育抗蟲菊花是害蟲防治的有效手段。胰蛋白酶抑制劑能干擾昆蟲的代謝，引起昆蟲死亡，但對人體無害。科學家將馬鈴薯胰蛋白酶抑制劑基因（Pin﹣Ⅱ）通過農桿菌導入菊花細胞，培育成了抗蟲菊花。圖1表示含目的基因的DNA分子，圖2表示質粒，圖中Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Neor表示新霉素抗性基因，復制原點是質粒DNA復制的起點，使其能在受體細胞中存在和遺傳。箭頭表示識別序列完全不同的4種限制酶的酶切位點。請回答下列有關問題：

（1）上述基因工程中，受體細胞是______________，屬于__________（填“動物”“植物”或“微生物”）基因工程。

（2）為使目的基因與質粒高效重組，最好選用_______________（限制酶）作用于含目的基因的DNA和質粒，然后在___________的作用下形成重組質粒。

（3）用農桿菌感染時，應優先選用菊花___________（填“受傷的”或“完好的”）葉片與含重組質粒的農桿菌共培養，選用這種葉片的理由是_________________________________。成功導入重組質粒的細胞會表現為______________________________。

（4）用轉基因菊花葉片喂養某種菊花害蟲，發現害蟲死亡率顯著增加。試從分子水平寫出轉基因和非轉基因菊花的葉片細胞的不同點：___________________________________。

Answer 1

【答案】菊花細胞 植物 EcoRI和PstI DNA連接酶 受傷的 葉片傷口處的細胞釋放出大量酚類物質，可吸引農桿菌移向這些細胞 不抗氨芐青霉素，抗新霉素 比較轉基因和非轉基因兩種菊花的葉片細胞，轉基因菊花細胞中含有胰蛋白酶抑制劑基因、胰蛋白酶抑制劑的mRNA、胰蛋白酶抑制劑

【解析】

基因工程技術的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成；

（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等；

（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣．將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法；

（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術．個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）該基因工程需要將胰蛋白酶抑制劑基因導入菊花細胞，使菊花具有抗蟲性，所以受體細胞是菊花細胞，屬于植物基因工程。

（2）目的基因的兩端含有EcoRI、TthIII I、PstI三種限制酶的酶切位點，為了避免目的基因自身環化，不能只用EcoRI這一種限制酶進行切割，若用EcoRI和TthIII I切割目的基因，相應的在對質粒進行切割時會將復制原點切去，因此、為使目的基因與質粒高效重組，最好選用EcoRI和PstI作用于含目的基因的DNA和質粒，然后在DNA連接酶的作用下形成重組質粒。

（3）用農桿菌感染時，應優先選用菊花受傷的葉片與含重組質粒的農桿菌共同培養，選用這種葉片的理由是葉片傷口處的細胞釋放出大量酚類物質，可吸引農桿菌移向這些細胞；重組質粒構建過程中用EcoRI和PstI進行切割，PstI會破壞氨芐青霉素抗性基因，因此質粒上保留完整的標記基因是新霉素抗性基因，據此可知成功導入重組質粒的細胞會表現為不抗氨芐青霉素，抗新霉素。

（4）題意顯示用轉基因菊花葉片喂養某種菊花害蟲，發現害蟲死亡率顯著增加，說明轉基因菊花葉片中的目的基因成功表達出來胰蛋白酶抑制劑，進而干擾昆蟲代謝，引起了昆蟲死亡，因此，從分子水平可知轉基因和非轉基因菊花的葉片細胞的不同點是轉基因菊花細胞中含有胰蛋白酶抑制劑基因、胰蛋白酶抑制劑的mRNA、胰蛋白酶抑制劑。