Question

【题目】在繁殖期间，大熊猫雄性和雌性都可与多个异性交配。动物园圈养时，为避免后代近亲交配，导致群体生活力下降，需确定未知的亲子关系。简单重复序列（SSR）也称微卫星DNA，它在大熊猫个体之间具有丰富的多样性，可用于亲子鉴定。请回答问题：

（1）大肠杆菌pUC18质粒上的LacZ基因序列中没有插入目的基因时，在外源IPTC诱导下可表达出β-半乳糖苷酶，将培养基中的X-gal水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。科学家利用pUC18质粒，通过构建基因文库筛选大熊猫SSR位点。

①提取大熊猫基因组DNA，用___________处理DNA和pUC18质粒，获得重组质粒后，将其与__________处理的大肠杆菌悬液混合，完成转化。

②将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质和生长因子，还应加入________以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是_________的大肠杆菌。

③观察到培养基上出现_________色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒，取该颜色菌落筛选SSR位点，进行测序，并设计引物通过PCR扩增SSR位点。

（2）科学家对PCR扩增的SSR位点，对大熊猫进行亲子鉴定结果如下图：

由于基因突变的频率较低，因此，子代1和_________是母本与疑似父本2的后代，而_______不是该母本的后代。

Answer 1

【答案】同种限制性核酸内切酶和DNA连接酶 钙离子 IPTG、X-gal 筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌 白 子代2 子代3

【解析】

分析题图：大肠杆菌pUC18质粒含有氨苄青霉素抗性基因和LacZ基因，但限制酶的切割位点位于LacZ基因上，所以构建成的重组质粒含有氨苄青霉素抗性基因，但LacZ基因被破坏，不能产生β一半乳糖苷酶。试管Ⅰ中是基因表达载体，试管Ⅱ中是大肠杆菌，将试管I中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是进行转化，大肠杆菌需事先用Ca2+进行处理，增大细胞壁的通透性，最后用选择培养基进行筛选。由于质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此导入质粒的大肠杆菌能抗氨苄青霉素，所以培养基中还应加入氨苄青霉素，作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌；此外培养基中还应加入IPTG、X-gal，由于大肠杆菌pUC18质粒上的LacZ基因序列中没有插入目的基因时，在外源IPTC诱导下可表达出β-半乳糖苷酶，将培养基中的X-gal水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落；重组质粒上的LacZ基因被破坏，不能产生β-半乳糖苷酶，若大肠杆菌中已成功导入了重组质粒，则其在含有IPTG和X-gal的培养基中形成白色菌落。

（1）①提取大熊猫基因组DNA，用同种限制性核酸内切酶和DNA连接酶处理DNA和pUC18质粒，获得重组质粒后，将其与钙离子处理的大肠杆菌悬液混合，完成转化。

②将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的碳源、氮源、无机盐、水和生长因子，还应加入IPTG、X-gal以及氨苄青霉素；由于质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此导入质粒的大肠杆菌能抗氨苄青霉素，所以培养基中加入氨苄青霉素的作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌。

③重组质粒上的LacZ基因被破坏，不能产生β一半乳糖苷酶，若大肠杆菌中已成功导入了重组质粒，则其在含有IPTG和X-gal的培养基中形成白色菌落。

（2）由于基因突变的频率较低，根据亲子鉴定结果图中DNA片段判断，母本与疑似父本2的后代很可能是子代1和子代2，子代3不是该母本的后代。