Question

【题目】孟加拉国有望在2021年成为全球第一个种植转基因黄金大米的国家。黄金大米是在普通大米中转入两个合成β—胡萝卜素（胡萝卜素的一种）所需的外源基因，即玉米来源的八氢番茄红素合酶基因和细菌来源的胡萝卜素脱氢酶两个基因，使原本不能合成β—胡萝卜素的水稻胚乳可以合成β—胡萝卜素。

请据此回答问题：

（1）结合所学的知识，解释为何将上述转基因大米称为黄金大米?____________。胡萝卜素在人体内可以转化为____________，从而提高了大米的营养价值。

（2）八氢番茄红素合酶基因和胡萝卜素脱氢酶基因在基因工程中被称为______________________。

（3）启动子通常具有物种及组织特异性，在构建黄金大米基因表达载体时，需要选择的是要能够在____细胞内特异性表达的启动子。

（4）若对八氢番茄红霉素合酶基因利用PCR技术进行扩增，则需要根据____________设计引物，同时还需要在一定的缓冲溶液中提供八氢番茄红素合酶基因、__________和___________，通过控制________使DNA复制在体外反复进行。

（5）水稻是单子叶植物，若用农杆菌转化法将以上两种基因导入水稻细胞，先得把他们插入农杆菌的

____________上，并需要使用____________物质处理水稻的组织细胞。

Answer 1

【答案】β-胡萝卜素的颜色为橘（橙）黄色，在水稻胚乳中合成后，使大米呈现黄色 维生素A 目的基因 水稻胚乳 八氢番茄红素合酶基因的脱氧核苷酸序列 四种脱氧核苷酸 耐热的DNA聚合酶 温度 Ti质粒的T-DNA 酚类

【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）上述转基因大米的胚乳可以合成β-胡萝卜素，β-胡萝卜素的颜色为橘（橙）黄色，在水稻胚乳中合成后，使大米呈现黄色，故被称为黄金大米。胡萝卜素在人体内可以转化为维生素A，可以治疗缺乏维生素A导致的夜盲症，从而提高了大米的营养价值。

（2）八氢番茄红素合酶基因和胡萝卜素脱氢酶基因属于目的基因。

（3）因为要在水稻的胚乳细胞中合成β-胡萝卜素，故在构建黄金大米基因表达载体时，需要选择的能够在水稻胚乳细胞内特异性表达的启动子。

（4）利用PCR技术对八氢番茄红霉素合酶基因进行扩增时，需要根据八氢番茄红素合酶基因的脱氧核苷酸序列设计引物，同时还需要在一定的缓冲溶液中提供八氢番茄红素合酶基因、四种脱氧核苷酸和耐热的DNA聚合酶，通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。

（5）用农杆菌转化法将以上两种基因导入水稻细胞时，先把目的基因插入到农杆菌的Ti质粒的T-DNA上，并需要使用酚类物质处理水稻的组织细胞，以吸引农杆菌移向水稻受体细胞。