Question

9．番茄营养丰富，是人们喜爱的一类果蔬．但普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏．为满足人们的生产生活需要，科学家们通过基因工程技术，培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种操作流程如图，请回答：

（1）图1中载体质粒的实质是环状DNA．
（2）在构建基因表达载体时，重组质粒组成中除插入目的基因外（本题中的目的基因是抗多聚半乳糖醛酸酶基因），还括
启动子、终止子以及标记基因．
（3）从图1中可见，mRNAl和mRNA2的结合直接导致了多聚半乳糖醛酸酶无法合成，最终使番茄获得了抗软化的性状．
（4）普通番茄细胞导入目的基因后，经③脱分化过程形成愈伤组织，然后诱导出试管苗，进一步培养成正常植株．
（5）图示育种方法与传统杂交育种相比，具有目的性强、育种周期短以及能克服远源杂交不亲和障碍等优点．
（6）图2为图中质粒的简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，amp^R为青霉素抗性基因，tct^R为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点．已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点．将用EcoRI切割后的目的基因与质粒用DNA连接酶进行连接，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有3种．为了防止目的基因和质粒在酶切后产生的末端发生任意接，酶切时应选用的酶是EcoRI和BamHI．
（7）图3中图甲，获得目的基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的a处，DNA连接酶作用于a处．（填“a”或“b”）
（8）图3中图乙是该目的基因表达过程中的一个阶段，图中3和4的核苷酸相同否？不同．

Answer 1

分析 将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法．标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，因此筛选出含重组DNA的土壤农杆菌时通常依据质粒上标记基因的表达．②和③过程是植物组织培养，该过程需要加入植物激素来诱导细胞发生脱分化和再分化．目的基因检测（从分子水平）①目的基因是否导入受体细胞（DNA分子杂交）；②目的基因是否转录（DNA-RNA分子杂交）；③目的基因是否翻译出蛋白质（抗原抗体杂交）．鉴定：从个体水平鉴定是否抗虫、抗病、抗逆等．

解答 解：（1）质粒是小型环状DNA分子，是基因工程中采用的运载体．
（2）根据题意和图形看出，新品种番茄培育过程中的目的基因是抗多聚半乳糖醛酸酶基因，在重组质粒中除了目的基因，还应该有标记基因、启动子、终止子．
（3）从图1中可见，mRNAl和mRNA2的结合，使得翻译受阻，不能合成多聚半乳糖醛酸酶．
（4）植物组织培养过程中经过脱分化形成的是愈伤组织．
（5）图示育种方法为基因工程育种，与传统杂交育种相比，具有目的性强、育种周期短以及克服远源杂交不亲和障碍等优点．
（6）根据题意分析，将用EcoRI切割后的目的基因与质粒用DNA连接酶进行连接，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有目的基因-载体连接物、载体-载体连接物、目的基因-目的基因连接物．为了防止目的基因和质粒在酶切后产生的末端发生任意接，酶切时应选用的酶是EcoRI和BamHI．
（7）图3中图甲，获得目的基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶和DNA连接酶都是作用于磷酸二酯键，即图中的a处．
（8）图3中图乙是转录过程，3和4分别属于RNA和DNA，属于核苷酸 不同．
故答案为：
（1）环状DNA
（2）抗多聚半乳糖醛酸酶基因  启动子    标记基因   
（3）多聚半乳糖醛酸酶
（4）愈伤组织
（5）克服远源杂交不亲和障碍 
（6）3   EcoRI和BamHI  
（7）a   a   
（8）不同

点评 本题以图展示了转基因番茄的培育过程，考查了基因工程的应用等相关知识．考查了学生对相关知识的理解和掌握情况，培养学生搜集和处理科学信息的能力，思维能力，分析和解决问题的能力，具有一定的难度．