Question

15．科學家從深海魚體內發現一種抗凍蛋白基因afp，能對農作物的抗寒能力進行改造．進一步研究發現，該抗凍蛋白中某段氨基酸序列重復次數越多，抗寒能力越強，科學家對afp進行改造后得到safp基因，并用該基因對棉花進行改造，過程如下：

（1）獲得safp基因后，為了保障實驗需求，通常利用PCR技術獲得大量safp基因的拷貝．
（2）構建重組質粒后，要先將其導入農桿菌，需要用鈣離子處理農桿菌，完成轉化后再進而導入棉花細胞，這種轉化法稱為農桿菌轉化法．
（3）將重組質粒導入棉花細胞時，需要將轉化后的農桿菌與棉花愈傷組織混合培養，再通過DNA分子雜交技術檢測、篩選導入safp基因的棉花細胞；并進一步用抗原-抗體雜交技術檢測、篩選safp基因表達成功的棉花細胞；最后還要通過個體水平鑒定，才能確認改造成功．
（4）最后，通過個體水平的鑒定，科學家確定safp基因成功整合到棉花細胞中的某個染色體上，從而得到一株抗寒棉花植株，使其自交，則后代中抗寒：非抗寒=3：1．
（5）從獲得afp基因到得到抗寒棉花植株，該過程應用的工程技術有基因工程、植物組織培養（至少寫出兩項）．

Answer 1

分析 1、基因工程的工具：
（1）限制酶：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂．
（2）DNA連接酶：連接的是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵．
（3）運載體：常用的運載體：質粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒．
2、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．

解答 解：（1）獲得safp基因后，為了保障實驗需求，通常利用PCR技術獲得大量safp基因的拷貝．PCR技術的原理是DNA復制，需要的材料與條件有：模板DNA、熱穩定DNA聚合酶、引物、原料等．
（2）構建重組質粒后，要先將其導入農桿菌，需要用鈣離子處理農桿菌，使之成為感受態．完成轉化后再通過農桿菌轉化法導入棉花細胞．
（3）將重組質粒導入棉花細胞時，需要將轉化后的農桿菌與棉花愈傷組織混合培養，再通過DNA分子雜交技術檢測、篩選導入safp基因的棉花細胞；并進一步用抗原-抗體雜交技術檢測、篩選safp基因表達成功的棉花細胞；最后還要通過個體水平鑒定，才能確認改造成功．
（4）如果safp基因成功整合到棉花細胞中的某個染色體上，得到的抗寒棉花植株相當于雜合體，則其自交后代中抗寒：非抗寒=3：1．
（5）從獲得afp基因到得到抗寒棉花植株，該過程應用的工程技術有基因工程、植物組織培養等．
故答案為：
（1）PCR（DNA擴增）
（2）鈣離子    農桿菌轉化
（3）DNA分子雜交技術   抗原-抗體雜交技術
（4）3：1
（5）基因工程、植物組織培養

點評 本題結合轉基因抗寒棉花植株的培育過程圖，考查基因工程和植物組織培養的相關知識，要求考生識記基因工程的工具及操作步驟，能準確判斷圖中各過程的名稱；識記植物組織培養的過程及應用，能結合圖中信息答題．