Question

【題目】為增加玉米種子的淀粉含量，研究人員嘗試將酶D基因與位于葉綠體膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)肽基因相連并導(dǎo)入玉米細(xì)胞，培育出了淀粉含量高的轉(zhuǎn)基因玉米新品種。

（1）如左圖表示酶D基因和轉(zhuǎn)運(yùn)肽基因，其上箭頭所指的A、B、C、D端為限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)。用___________酶處理兩個(gè)基因后，可得到___________端（填圖中字母）相連的融合基因。

（2）如右圖為T(mén)i質(zhì)粒限制性核酸內(nèi)切酶酶切圖譜（圖中限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列切割形成的粘性末端均不相同）。酶D基因與轉(zhuǎn)運(yùn)肽基因相連的融合基因不含圖中限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別序列。為使PCR擴(kuò)增的融合基因插入該質(zhì)粒，擴(kuò)增的融合基因兩端可分別引入___________和___________（從上圖中選）不同限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列。將融合基因插入Ti質(zhì)粒中，構(gòu)建重組質(zhì)粒并導(dǎo)入___________中，在含抗生素的___________（固體/液體）培養(yǎng)基上培養(yǎng)得到含重組質(zhì)粒的___________，再利用液體培養(yǎng)基振蕩培養(yǎng)，可以得到用于轉(zhuǎn)化的侵染液。剪取玉米的葉片放入侵染液中一段時(shí)間后篩選獲得轉(zhuǎn)基因玉米細(xì)胞，再通過(guò)___________技術(shù)，可培育成轉(zhuǎn)基因玉米植株，這種技術(shù)可保留玉米種子淀粉含量高的優(yōu)良性狀，其原因是_________________________________。

（3）若將得到的二倍體轉(zhuǎn)基因玉米植株自交，F(xiàn)1中淀粉含量高的和淀粉含量低的植株數(shù)量比為15:1，則可推測(cè)目的基因整合到了_____________________。

A.—對(duì)同源染色體的一條上 B.—對(duì)同源染色體的兩條上

C.兩條非同源染色體上 D.—對(duì)同源染色體的非姐妹染色體上

（4）農(nóng)民往往在小麥生長(zhǎng)后期，在小麥畦中間播種玉米，玉米苗期占地面積小，等小麥?zhǔn)崭詈螵?dú)立生長(zhǎng)，這是一種典型的___________技術(shù)；在一定年限內(nèi)，在同一塊土地上輪流種植玉米、大豆，屬于________，它的優(yōu)點(diǎn)在于可以___________。這些技術(shù)都在全國(guó)各地得到不同程度的應(yīng)用，特別是在我國(guó)現(xiàn)階段，農(nóng)業(yè)人口眾多，只有發(fā)展___________，農(nóng)民問(wèn)題、農(nóng)業(yè)問(wèn)題和農(nóng)村問(wèn)題才能得以比較徹底的解決。

Answer 1

【答案】ClaⅠ酶和DNA連接酶A 與 DNdeⅠBamHⅠ土壤農(nóng)桿菌固體單菌落植物組織培養(yǎng)該技術(shù)屬于無(wú)性繁殖，后代不發(fā)生性狀分離C套種輪種恢復(fù)或提高土壤肥力生態(tài)農(nóng)業(yè)

【解析】

據(jù)題文描述和圖示分析可知，本題以“培育出了淀粉含量高的轉(zhuǎn)基因玉米新品種”為背景材料，考查學(xué)生對(duì)基因工程的基本操作程序、基因的自由組合定律、光合作用的原理應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)的理解能力和掌握情況。

(1) 酶D基因的A端和轉(zhuǎn)基因肽基因的D端均含有 ClaⅠ酶的切割位點(diǎn)。酶D基因和轉(zhuǎn)基因肽基因用限制酶切割后產(chǎn)生的黏性末端相同時(shí)，才能借助DNA連接酶的作用而連接成融合基因。可見(jiàn)，用ClaⅠ限制酶和DNA連接酶處理兩個(gè)基因后，可得到A端與D端相連的融合基因。

(2) 酶D基因與轉(zhuǎn)運(yùn)肽基因相連的融合基因只有插入到Ti質(zhì)粒上的啟動(dòng)子與終止子之間才能表達(dá)，據(jù)此分析右圖所示的Ti質(zhì)粒限制酶酶切圖譜可知，在構(gòu)建含有“融合基因”的Ti重組質(zhì)粒時(shí)，若用XbaI切割，則會(huì)切掉終止子，而用NdeⅠ和BamHⅠ進(jìn)行酶切，則能保留啟動(dòng)子與終止子，因此為使PCR擴(kuò)增的融合基因插入該質(zhì)粒，擴(kuò)增的融合基因兩端可分別引入NdeⅠ和BamHⅠ的識(shí)別序列。Ti質(zhì)粒存在于農(nóng)桿菌中，含有的抗生素抗性基因可作為遺傳標(biāo)記基因。所以將融合基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA中所構(gòu)建的重組質(zhì)粒需導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌中，再將獲得的農(nóng)桿菌接種在含抗生素的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)得到含重組質(zhì)粒的單菌落。獲得的轉(zhuǎn)基因玉米細(xì)胞需要通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)才能培育成轉(zhuǎn)基因玉米植株。由于植物組織培養(yǎng)技術(shù)屬于無(wú)性繁殖，后代不發(fā)生性狀分離，所以這種技術(shù)可保留玉米種子淀粉含量高的優(yōu)良性狀。

(3) 若將得到的二倍體轉(zhuǎn)基因玉米植株自交，F(xiàn)1中淀粉含量高的和淀粉含量低的植株數(shù)量比為15:1，說(shuō)明該二倍體轉(zhuǎn)基因玉米植株導(dǎo)入了兩個(gè)目的基因，且通過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生了四種比值相等的配子，其中有一種配子含有兩個(gè)目的基因，有兩種配子各含有一個(gè)目的基因，進(jìn)而推測(cè)目的基因整合到了兩條非同源染色體上，C正確，A、B、D均錯(cuò)誤。

(4) 由題意“在小麥生長(zhǎng)后期的麥畦中間播種玉米……”可知，這是一種典型的套種技術(shù)。在一定年限內(nèi)，在同一塊土地上輪流種植玉米、大豆，屬于輪種技術(shù)，這是廣大農(nóng)民在古老而樸素的農(nóng)業(yè)實(shí)踐中產(chǎn)生的科學(xué)方法，這種措施的優(yōu)點(diǎn)在于可以恢復(fù)或提高土壤肥力。在我國(guó)現(xiàn)階段，農(nóng)業(yè)人口眾多，只有發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，農(nóng)民問(wèn)題、農(nóng)業(yè)問(wèn)題和農(nóng)村問(wèn)題才能得以比較徹底的解決。