Question

12．青蒿素是治疗疟疾的重要药物．利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍体，体细胞染色体数为18），通过生物技术可培育高青蒿素含量的植株．请回答以下相关问题：
（1）四倍体青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低温处理野生型青蒿正在有丝分裂的细胞会导致染色体不分离，从而获得四倍体细胞并发育成植株，推测低温处理导致细胞染色体不分离的原因是低温抑制纺锤体形成．有研究者开展四倍体青蒿染色体核型分析实验，主要步骤如下：

实验过程中用1mol•L^-1HCl解离的目的是使组织细胞相互分离．镜检时，应不断移动装片，以寻找处于中期且染色体分散良好的细胞进行拍照．
（2）四倍体青蒿与野生型青蒿杂交后代体细胞的染色体数为27，杂交后代一般不育，原因是减数分裂过程中联会紊乱，不能正常产生配子．为了进一步验证上述推论，可以优先选用④ （①花萼 ②花瓣  ③雌蕊  ④花药  ⑤花芽，填序号）作为实验材料进行显微观察．
（3）从青蒿中分离了cyp基因，其编码的CYP酶参与青蒿素合成，利用基因工程技术可使大肠杆菌中表达CYP酶．其中cyp基因作为目的基因，质粒作为运载体，二者通常需要用相同的限制酶切割后连接成重组载体．

Answer 1

分析 1、低温可以抑制纺锤体的形成，使细胞内的染色体经过复制但不发生分离，从而使染色体数目加倍，这属于染色体变异，染色体变异可以通过显微镜观察到．
2、基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与表达．其中基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，该过程需要限制酶和DNA连接酶．

解答 解：（1）低温可以抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，使细胞内的染色体经过复制但不发生分离，从而使染色体数目加倍；实验过程中用1mol•L^-1HCl解离的目的是使组织细胞相互分离；镜检时，由于中期细胞染色体形态固定、数目清晰，所以应不断移动装片，以寻找处于中期且染色体分散良好的细胞进行拍照．
（2）野生型青蒿为二倍体，体细胞染色体数为18；四倍体青蒿的体细胞染色体数为36，所以四倍体青蒿与野生型青蒿杂交后代体细胞的染色体数为27．由于杂交后代的细胞中染色体为奇数，在减数分裂过程中联会紊乱，不能正常产生配子，所以一般不育．为了进一步验证上述推论，可以优先选用④花药作为实验材料进行显微观察．
（3）从青蒿中分离了cyp基因，其编码的CYP酶参与青蒿素合成，利用基因工程技术可使大肠杆菌中表达CYP酶．其中cyp基因作为目的基因，质粒作为运载体，二者通常需要用相同的限制酶切割后连接成重组载体．
故答案为：
（1）低温抑制纺锤体形成    使组织细胞相互分离    中  分散良好
（2）27   减数分裂过程中联会紊乱，不能正常产生配子  ④
（3）目的基因     运载体     相同的限制酶

点评 本题考查基染色体变异、基因工程等相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容和计算能力；能理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题．