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C3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）、酵母發酵一蒸餾．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：野生菌液體培養一段時間后接受紫外線照射誘變處理．
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：將紫外照射后的菌液稀釋涂布平板．
步驟4：根據

 

一一篩選出突變菌．
（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人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擴增反應中加人引物和DNA聚合酶的作用分別是什么？

 

．

Answer 1

考點：植物培養的條件及過程,培養基對微生物的選擇作用

專題：

分析：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；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”，就能找第（2）和（3）題的答案；利用酶具有專一性的特點，才能解決第（5）題．第（4）題屬于開放性題目，只要答案合理即可；第（6）題屬于記憶性的題目，只需識記即可．

解答： 解：（1）甘蔗大規模快速繁殖技術為植物組織培養技術，其過程為：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（或通過誘導大量形成胚狀體，制成人工種子，適宜條件下萌發長成幼苗）．
（2）根據題干信息“具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精發酵菌種”可知，制備培養基時，在基本培養基的基礎上，注意添加高濃度蔗糖（葡萄糖）和調低pH值；最后根據酵母菌能否在選擇培養基上生存篩選出突變菌．
（3）上述步驟2的依據是題干中信息提供高糖和酸性的篩選環境；步驟3的目的是獲得單菌落；步驟4的依據是能生長代表該菌落具有耐高糖和耐酸的特性．
（4）防止外來雜菌人侵的方法除了滅菌、保持空間潔凈外，還有①利用突變菌的耐酸特性，降低培養基的pH值，達到抑菌的目的；②利用突變菌的耐高糖特性，通過高滲環境達到抑菌目的；③保持厭氧環境，達到抑菌目的；④在培養基中添加一些抑制物如特殊的抗生素，達到抑菌目的．
（5）由于酵母菌缺乏分解纖維素和半纖維素的酶系，所以酵母菌無法直接利用蔗渣廢棄物中的成分，為了解決這一問題，可以在酵母菌中轉人分解酶系相關基因；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）PCR擴增反應中加人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．
故答案為：
（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（或通過誘導大量形成胚狀體，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值；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；能生長代表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值，達到抑菌的目的；②利用突變菌的耐高糖特性，通過高滲環境達到抑菌目的；③保持厭氧環境，達到抑菌目的；④在培養基中添加一些抑制物如特殊的抗生素，達到抑菌目的
（5）缺乏相應分解酶系（或缺乏纖維素酶和半纖維素酶）．在酵母菌中轉人分解酶系相關基因；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

點評：本題綜合考查考生對生物技術實踐模塊中的植物組織培養、特殊微生物的篩選及應用、酶的應用以及PCR技術的基本操作和應用等內容的掌握；理論聯系實際，針對生物學問題進行初步研究，設計實驗路線，對實驗結果和現象進行正確的分析與判斷，綜合運用所學知識解決實際問題的能力．