Question

5．普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏．科學家將抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)�入番茄細胞，培育出了抗軟化、保鮮時間長的轉(zhuǎn)基因番茄．圖1為操作流程圖．

科學家嘗試使用Cre/loxP位點特異性重組系統(tǒng)，在檢測目的基因?qū)�入成功后，刪除轉(zhuǎn)基因細胞內(nèi)的抗除草劑基因．其技術(shù)過程如下圖2（圖中的■代表基因前的啟動子）．請據(jù)圖回答：

（1）圖1中所用質(zhì)粒是農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒，其上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體DNA上．
（2）圖1中步驟①→②使用的生物技術(shù)是植物組織培養(yǎng)．這種技術(shù)可保留番茄植株抗軟化、保鮮時間長的優(yōu)良性狀，其原因是該過程屬于無性繁殖，后代不發(fā)生性狀分離．
（3）作為標記基因，抗除草劑基因用于檢測目的基因是否導入成功的原理是抗除草劑基因和目的基因在同一個質(zhì)粒上．
（4）經(jīng)檢測成功后，抗除草劑基因已沒有用途，繼續(xù)留在植物體內(nèi)可能會造成的安全問題是抗除草劑基因可能轉(zhuǎn)移到雜草中．經(jīng)Cre酶處理后，質(zhì)粒中的兩個loxP序列分別被切開后，可得到如上圖右側(cè)的這兩個DNA分子．由于抗除草劑基因前沒有了啟動子的原因，抗除草劑基因不再表達，之后會在培養(yǎng)過程中消失．
（5）根據(jù)轉(zhuǎn)基因番茄細胞中的信息傳遞過程，分析轉(zhuǎn)基因番茄抗軟化的原因mRNA1和mRNA2結(jié)合，阻礙了多聚半乳糖醛酸酶的翻譯過程，最終使得番茄獲得抗軟化的性狀．
（6）若將得到的二倍體轉(zhuǎn)基因番茄植株自交，F(xiàn)₁中抗軟化與不抗軟化的植株數(shù)量比為3：1，則可推測目的基因整合到了A．
A．一對同源染色體的一條上         B．一對同源染色體的兩條上
C．兩條非同源染色體上             D．一對同源染色體的非姐妹染色體上．

Answer 1

分析 1、基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲取；②基因表達載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)�入受體細胞；④目的基因的檢測與鑒定．基因工程的工具有：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和運載體．基因工程的原理是基因重組．基因表達載體的組成包括：目的基因、啟動子、終止子、標記基因．目的基因?qū)�入植物細胞的最常用方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法．標記基因的作用是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來．
2、分析題圖1：①、②是將受體細胞培養(yǎng)形成轉(zhuǎn)基因植株，需采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其中①是脫分化過程、②是再分化過程，這兩個過程都需要植物激素（生長素和細胞分裂素）的調(diào)節(jié)．由左下圖可知：mRNA1和mRNA2的結(jié)合直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶合成時的翻譯過程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀．

解答 解：（1）圖1中所用質(zhì)粒是農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒，其上的 T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體DNA上．
（2）圖中步驟①→②將離體的組織、細胞培育成完整的個體，使用的生物技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)．由于該過程屬于無性繁殖，后代不發(fā)生性狀分離，該技術(shù)可保留番茄植株抗軟化、保鮮時間長的優(yōu)良性狀．
（3）由于抗除草劑基因和目的基因在同一個質(zhì)粒上，故抗除草劑基因可以用于檢測目的基因是否導入成功．
（4）經(jīng)檢測成功后，抗除草劑基因已沒有用途，繼續(xù)留在植物體內(nèi)可能會造成的安全問題是抗除草劑基因可能轉(zhuǎn)移到雜草中．經(jīng)Cre酶處理后，質(zhì)粒中的兩個loxP序列分別被切開后，可得到如上圖右側(cè)的這兩個DNA分子．基因表達載體的組成包括：目的基因、啟動子、終止子、標記基因．由于抗除草劑基因前沒有了啟動子的原因，因此抗除草劑基因不再表達，之后會在培養(yǎng)過程中消失．
（5）mRNA1和mRNA2結(jié)合，阻礙了多聚半乳糖醛酸酶的翻譯過程，最終使得轉(zhuǎn)基因番茄獲得抗軟化的性狀．
（6）二倍體轉(zhuǎn)基因番茄植株自交，F(xiàn)₁中出現(xiàn)了性狀分離現(xiàn)象，并比例為抗軟化植株：不抗軟化的植株=3：1，遵循基因分離定律現(xiàn)象，說明目的基因整合到了一對同源染色體的一條上．故選：A．
故答案為：
（1）農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒   T-DNA    染色體DNA
（2）植物組織培養(yǎng)   該過程屬于無性繁殖，后代不發(fā)生性狀分離
（3）抗除草劑基因和目的基因在同一個質(zhì)粒上
（4）抗除草劑基因可能轉(zhuǎn)移到雜草中        抗除草劑基因前沒有了啟動子
（5）mRNA1和mRNA2結(jié)合，阻礙了多聚半乳糖醛酸酶的翻譯過程，最終使得番茄獲得抗軟化的性狀
（6）A

點評 本題考查基因工程的相關(guān)知識，題目中考查的要點較多，設(shè)計到多方面的知識，要求學生對生物學知識掌握得比較全面．基因工程是考查的重點知識，與細胞工程、胚胎工程等現(xiàn)代生物技術(shù)都有一定聯(lián)系．復習時可以建立知識框架，幫助記憶和理解．