Question

【題目】馬鈴薯植株在長(zhǎng)期栽培中容易遭受病毒侵染，導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)�？茖W(xué)家用反轉(zhuǎn)錄法人工合成了抗病毒的PVX基因，并通過基因工程技術(shù)將該基因成功導(dǎo)入馬鈴薯細(xì)胞中，培育出抗病毒的馬鈴薯植株。請(qǐng)回答：

（1）以相關(guān)_________為模板在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，可以獲得抗病毒的PVX基因。將獲得的PVX基因在體外進(jìn)行擴(kuò)增常利用PCR技術(shù)，該技術(shù)的原理是_________。

（2）抗病毒的PVX基因在基因工程中被稱為_________，若用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將該基因?qū)�入馬鈴薯細(xì)胞，導(dǎo)入前需要使用_________物質(zhì)處理細(xì)胞。

（3）要使人工合成的PVX基因在受體細(xì)胞中復(fù)制并表達(dá)，必須通過_________而不能直接將基因?qū)�入受體細(xì)胞，其原因是該基因無_________（答出兩點(diǎn)即可）。

（4）相比于將抗病毒基因?qū)�入植物�?xì)胞的細(xì)胞核中，若將抗病毒基因?qū)�入植物�?xì)胞的葉綠體基因組中具有很多優(yōu)勢(shì)，從環(huán)境保護(hù)和生物工程安全性問題的角度分析，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在_________。

Answer 1

【答案】mRNA??? 一種體外DNA 擴(kuò)增技術(shù)，是在模板DNA、引物和4種脫氧核苷酸存在的條件下依賴DNA聚合酶的酶促反應(yīng)，將需要被擴(kuò)增的DNA片段與兩側(cè)互補(bǔ)的寡核苷酸鏈引物經(jīng)過一系列反應(yīng)，使DNA片段在數(shù)量上增加，從而獲得所需的特定基因片段。??? 目的基因??? CaCl2??? 構(gòu)建基因表達(dá)載體??? 復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因??? 花粉中的精子細(xì)胞中通常不存在葉綠體，導(dǎo)入葉綠體基因組中的抗病毒基因不會(huì)隨花粉擴(kuò)散傳播，從而不會(huì)產(chǎn)生基因污染（合理即可，3分）???

【解析】

基因工程是狹義的遺傳工程，基因工程的基本原理是讓人們感興趣的基因（即目的基因）在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定高效地表達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)基因工程的目標(biāo)，通常要有多種工具酶、目的基因、載體和宿主細(xì)胞等基本要素，并按照一定的程序進(jìn)行操作，它包括目的基因的獲得、重組DNA的形成，重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞也稱（宿主）細(xì)胞、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞和目的基因的表達(dá)等幾個(gè)方面。

（1）DNA合成RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄，以相關(guān)mRNA為模板在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，可以獲得抗病毒的PVX基因。將獲得的PVX基因在體外進(jìn)行擴(kuò)增常利用PCR技術(shù)，該技術(shù)的原理是一種體外DNA 擴(kuò)增技術(shù)，是在模板DNA、引物和4種脫氧核苷酸存在的條件下依賴DNA聚合酶的酶促反應(yīng)，將需要被擴(kuò)增的DNA片段與兩側(cè)互補(bǔ)的寡核苷酸鏈引物經(jīng)過一系列反應(yīng)，使DNA片段在數(shù)量上增加，從而獲得所需的特定基因片段。

（2）抗病毒的PVX基因在基因工程中被稱為目的基因，若用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將該基因?qū)�入馬鈴薯細(xì)胞，導(dǎo)入前需要使用CaCl2物質(zhì)處理細(xì)胞，使其成為感受態(tài)。

（3）要使人工合成的PVX基因在受體細(xì)胞中復(fù)制并表達(dá)，必須通過構(gòu)建基因表達(dá)載體，常采用的載體為質(zhì)粒，而不能直接將基因?qū)�入受體細(xì)胞，其原因是該基因無復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等。

（4）花粉中的精子細(xì)胞中通常不存在葉綠體，存在于體細(xì)胞的細(xì)胞核中，導(dǎo)入葉綠體基因組中的抗病毒基因不會(huì)隨花粉擴(kuò)散傳播，從而不會(huì)產(chǎn)生基因污染。