Question

【题目】科学家通过基因工程，成功利用非转基因棉A植株培育出抗虫转基因棉B植株，其过程如下图所示。

回答下列问题：

（1）获取抗虫转基因棉B植株的操作程序主要包括四个步骤，其中核心步骤是____。启动子是一段特殊结构的DNA片段，它是____识别和结合的部位。

（2）研究人员发明了一种新的基因转化法——农杆菌介导喷花转基因法，即将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上，该方法集合了农杆菌转化法和___ 两种转化法的优点。结合上图，分析其与农杆菌转化法相比，具有的优势是________。

（3）通过对Bt蛋白质三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白进行改造，以提高其致死率，实验设计思路是____。

（4）若要确认该改造的Bt基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的____，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的____是否得到提高。

Answer 1

【答案】基因表达载体的构建 RNA聚合酶 花粉管通道法 不需要经过植物组织培养，转化成功后可直接获得种子 参照密码子表，找到合成该14个氨基酸的碱基对序列所在的某因位置，将这些碱某对序列进行缺失处理 表达产物（mRNA和蛋白质） 抗虫性

【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）获取抗虫转基因棉B植株需要采用基因工程技术，该技术的核心步骤是基因表达载体的构建；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。

（2）农杆菌介导喷花转基因法是指将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上，可以使目的基因顺着花粉管进入胚囊中，所以该方法集合了农杆菌转化法和花粉管通道法两种转化法的优点。

该方法可以直接形成受精卵，所以具有的优势是不需要经过植物组织培养，转化成功后可直接获得种子。

（3）蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白质工程特有的途径；以下按照基因工程的一般步骤进行。

再根据题干信息“将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率”可知，要根据蛋白质工程的原理对Bt蛋白进行改造，以提高其致死率，可参照密码子表，找到合成该14个氨基酸的碱基对序列所在的基因位置，将这些碱基对序列进行缺失处理。

（4）若要确认该改造的Bt基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，说明该基因已经成功表达，还可再从个体水平上进行鉴定，即在田间试验中检测植株的抗虫性是否得到提高。