Question

【题目】口蹄疫是危害家畜最严重的传染病之一，其主要抗原为VP1蛋白。由于植物叶绿体表达系统能够高效表达目的基因且环境安全性高，科学家将口蹄疫病毒的VP1抗原基因转入植物叶绿体中并成功表达出VP1蛋白。请回答下列问题：

（1）口蹄疫病毒是RNA病毒，以其RNA为模板，经过_________过程获得VP1抗原基因。采用PCR技术扩增目的基因时，需要的物质有___________________________（答出3点）。

（2）植物基因工程的操作步骤中，最核心的步骤是基因表达载体的构建，基因表达载体的组成中除了VP1基因和复制原点外，还必须有__________________。通过农杆菌的作用，可以将VP1基因插入_________，使目的基因得以稳定维持和表达。

（3）植物叶绿体基因工程的最大优点是外源基因不会随花粉扩散而产生基因污染，其原因是____________________________________。

Answer 1

【答案】反（逆）转录 Taq酶（耐高温的DNA聚合酶）、四种脱氧核苷酸、引物 启动子、终止子和标记基因 受体细胞染色体的DNA 受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，精子几乎不含叶绿体基因，即叶绿体中的目的基因不会通过花粉传递给下一代

【解析】

基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样；将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

（1）口蹄疫病毒的遗传物质为RNA，则获得能够重组到质粒上的VP1基因必须进行反转录，用到反转录酶，催化以RNA为模板，合成DNA的过程。如要获得大量的该VP1基因，可利用PCR技术进行扩增，PCR技术扩增目的基因需要的物质有Taq酶（耐高温的DNA聚合酶）、四种脱氧核苷酸、引物等。

（2）植物基因工程的操作步骤中，基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤；基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，故除了VP1基因和复制原点外，还必须有启动子、终止子和标记基因；通过农杆菌的作用，可以将VP1基因插入受体细胞染色体的DNA，使目的基因得以稳定维持和表达。

（3）由于受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，精子几乎不含叶绿体基因，故基因工程操作时可将外源基因整合到叶绿体基因组中，不仅能有效改良植物的品质，还由于叶绿体转基因不会随花粉传给后代，从而在一定程度上避免转基因作物中的外源基因能扩散到其他同类作物。