Question

【题目】我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学和医学奖。青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物，为青蒿植株的次级代谢产物，其化学本质是一种萜类化合物，其生物合成途径如图1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低，难以满足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达，获得了高产青蒿植株，过程如图2所示。

（1）研究人员从棉花基因文库中获取FPP合酶基因后，可以采用________技术对该目的基因进行大量扩增，该技术除了需要提供模板和游离的脱氧核苷酸外，还需要提供________、________等条件。

（2）图2中的①为________，形成过程中需要________等酶；棉花FPP合酶基因能够和质粒连接成①的主要原因是________。

（3）若②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存，则原因是___________________________。

（4）由题意可知，除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外，还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量？（试举一例）_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】

（1）PCR 引物 热稳定的DNA聚合酶

（2）基因表达载体（重组质粒）限制酶和DNA连接酶 切割后具有相同的粘性末端

（3）重组质粒没有导入农杆菌

（4）抑制SQS基因的表达（或增强ADS基因的表达）

【解析】

试题分析：

（1）欲对目的基因进行大量扩增，可采用 PCR技术，该技术除了需要提供模板和游离的脱氧核苷酸外，还需要提供引物、热稳定的DNA聚合酶等条件。

（2）图2中的①为基因表达载体（重组质粒），构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶等酶；因棉花FPP合酶基因与质粒酶切后具有相同的粘性末端，因此二者能够连接成基因表达载体即①。

（3）分析图示可知①即基因表达载体（重组质粒）中含有抗生素Kan抗性基因，若②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存，说明基因表达载体（重组质粒）没有导入农杆菌。

（4）分析图1可知：可通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量，此外，还可以通过抑制SQS基因的表达或增强ADS基因的表达来提高青蒿素的产量。