Question

11．P5CS是植物合成脯氨酸的關(guān)鍵酶，脯氨酸有助于植物抵御干旱．如圖1是將P5CS基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞獲得耐旱煙草植株過程的示意圖．

（1）要將P5CS基因成功插入Ti質(zhì)粒中，Ti質(zhì)粒的中應(yīng)含有HindⅢ、SalⅠ限制酶的酶切割位點．
（2）若用兩種識別切割序列完全不同的限制酶M和N切割Ti質(zhì)粒DNA，通過凝膠電泳分離分析得下表．限制酶M和N的識別序列和切割位點如圖2所示．

凝膠電泳結(jié)果
片段大�。� kb）	酶M	酶N	酶M+酶N
1.0	+		+
2.0			+
3.0			+
4.0			+
5.0	+
6.0			+
7.0		+
9.0		+
10.0	+

該Ti質(zhì)粒DNA的長度為16kbkb．在該DNA分子中，M酶的切割位點有3個．M酶與N酶切出的能相互粘連的末端能在酶的作用下相互連接，請將連接的結(jié)果表示出來：．連接后的序列是否可以用M酶、N酶進行切割，并簡述理由：否，連接后的序列不是M酶和N酶所能識別的特定的堿基序列．
（3）③過程需在農(nóng)桿菌的培養(yǎng)基中添加四環(huán)素才能篩選出含P5CS基因的Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌．
（4）轉(zhuǎn)基因是否成功，在個體水平上檢測可采用的指標(biāo)是抗旱/耐旱．
（5）將轉(zhuǎn)入P5CS基因的煙草細(xì)胞培養(yǎng)成完整的植物需要用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，愈傷組織通過再分化（細(xì)胞增殖和分化）發(fā)育成完整植株，此過程除營養(yǎng)物質(zhì)外還必須向培養(yǎng)基中添加植物激素（生長素和細(xì)胞分裂素）．
（6）下列有關(guān)基因工程的敘述錯誤的是（ABD）（多選）
A．質(zhì)粒上的目的基因必須整合到受體細(xì)胞的DNA上才能不被分解
B．以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列相同
C．沒有與目的基因重組的質(zhì)粒也可以進入受體細(xì)胞
D．質(zhì)粒上的抗生素抗性基因有利于質(zhì)粒與外源基因連接．

Answer 1

分析 分析題圖：圖示是將P5CS基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞獲得耐旱煙草植株過程的示意圖，其中①表示基因表達載體的構(gòu)建過程；②表示將目的基因?qū)�入農(nóng)桿菌細(xì)胞；③表示目的基因隨著農(nóng)桿菌的增殖而擴增；④表示脫分化過程；⑤表示再分化過程；⑥⑦表示個體發(fā)育過程．
分析表格：Ti質(zhì)粒DNA是雙鏈閉合環(huán)狀的DNA分子，因此限制酶在切割時，用酶M得到3個片段，則有3個切點，用酶N得到2個片段，則有2個切點．圖2中可以看出，兩種限制酶切割形成的黏性末端相同，因此可以在DNA連接酶的作用下相互連接．由于酶的專一性，連接后不能再用M酶、N酶進行切割，因為連接后的序列不是M酶和N酶所能識別的特定的堿基序列．

解答 解：（1）由圖可知，目的基因前有HindⅢ限制酶切割位點，后有SalⅠ限制酶切割位點，因此要將P5CS基因成功插入Ti質(zhì)粒中，Ti質(zhì)粒的T-DNA中應(yīng)含有HindⅢ、SalⅠ限制酶切割位點．
（2）表格中+表示該片段的存在以及含量，用酶M切割產(chǎn)生了一個1.0kb的、一個5.0kb的、一個10.0kb的片段，因此則該DNA的長度為16Kb．由于質(zhì)粒為環(huán)狀DNA，用酶M得到3個片段，則有3個切點，用酶N得到2個片段，則有2個切點．M酶和N酶切割能得到相同的黏性末端，可以用DNA連接酶催化連接，連接如圖．當(dāng)連接后，沒有了兩種酶的識別序列，因此兩種酶不能再切割．
（3）由圖可知，標(biāo)記基因是四環(huán)素抗性基因，因此③過程需在農(nóng)桿菌的培養(yǎng)基中添加四環(huán)素才能篩選出含P5CS基因的Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌．
（4）檢測目的基因是否整合到煙草細(xì)胞染色體DNA上，采用DNA分子雜交技術(shù)；轉(zhuǎn)基因是否成功可以直接在個體水平上對轉(zhuǎn)基因植物與非轉(zhuǎn)基因植物的抗旱（或耐旱）性能進行比較．
（5）將轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞培育成完整的植株還需采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，該技術(shù)包括脫分化和再分化兩個重要的步驟，即轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞首先經(jīng)過脫分化過程形成愈傷組織，愈傷組織再經(jīng)過再分化發(fā)育成完整植株；決定脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類和比例，尤其是生長素和細(xì)胞分裂素．
（6）A、用質(zhì)粒作為運載體時，質(zhì)粒上的目的基因不需要整合到受體細(xì)胞的DNA上，用病毒或噬菌體作為運載體時，目的基因需整合到受體細(xì)胞DNA上，A錯誤；
B、真核生物基因有編碼區(qū)和非編碼區(qū)之分，并且編碼區(qū)包括外顯子和內(nèi)含子，而以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因只包含外顯子，沒有內(nèi)含子和非編碼序列，因此與原基因的堿基序列不同，B錯誤；
C、沒有與目的基因重組的普通質(zhì)粒也可以進入受體細(xì)胞，C正確；
D、質(zhì)粒上至少要有一個標(biāo)記基因，抗生素抗性基因為標(biāo)記基因，有利于檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，D錯誤．
故選：ABD．
故答案為：
（1）HindⅢ、SalⅠ
（2）16kb； 3 否，連接后的序列不是M酶和N酶所能識別的特定的堿基序列
（3）四環(huán)素
（4）抗旱/耐旱
（5）植物組織培養(yǎng)　　植物激素（生長素和細(xì)胞分裂素）
（6）ABD

點評 本題結(jié)合將P5CS基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞獲得耐旱煙草植株過程的示意圖，考查基因工程和細(xì)胞工程的相關(guān)知識，要求考生識記基因工程的原理及操作步驟；識記植物組織培養(yǎng)的過程及相關(guān)應(yīng)用，能正確分析題圖，并能從中提取有效信息準(zhǔn)確答題．