Question

多聚半乳糖醛酸酶（PG）能降解果胶使细胞壁破损．番茄果实成熟中，PG合成显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜．利用基因工程的方法减少PG基因的表达，可延长果实保质期．科学家将PG基因反向接到Ti质粒上，导入到番茄细胞中，得到转基因番茄．请据图回答：
（1）提取目的基因
①若已获取PG的mRNA，可通

 

获取PG基因．
②在该基因上游加结构A可确保基因的转录，结构A上应具有

 

结合位点．得到的目的基因两侧需人工合成BamHI黏性末端．已知BamHI的识别序列如上图甲所示，请在图乙相应位置上，画出目的基因两侧的黏性末端．
③重组质粒转化到大肠杆菌中的目的是

 

．
（2）用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有

 

的培养基进行筛选，与此同时，为能更好地达到培养目的，还需在培养基中加入

 

．培养24～48h后取样，在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，观察细胞

 

现象来鉴别细胞壁是否再生．
（3）由于导入的目的基因能转录反义RNA，且能与

 

互补结合，抑制PG基因的正常表达．判断转基因番茄培育成功的方法是

 

．
（4）在该番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做

 

．获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用

 

方法使子代保持转基因的优良性状．
（5）改造过程需要的工具酶有

 

，

 

，如果在此过程中形成的是平末端，则其“缝合”作用的酶是

 

（6）如图为在恒温、密闭的透明玻璃箱中模拟大棚栽种该番茄新品种的相关实验数据，其中甲图为一天中光照强度变化的曲线，乙图为CO₂浓度为300μL?L^-1时光照强度对光合作用影响的曲线．据图回答下列问题：
①14点与10点相比，叶绿体合成有机物速率较快的是

 

点，原因是

 

．
②若通过缓冲液维持密闭容器中CO₂浓度恒定为300μL?L^-1，9点C₅的合成速率

 

（填“小于”、“等于”或“大于”）10点C₅的合成速率，

 

点开始积累有机物，12～14点限制光合作用速率的主要因素是

 

．
③若向密闭容器中加入¹⁸O标记的O₂，请问在番茄的淀粉中能否检测到放射性的存在？

 

．若能，请写出¹⁸O的物质大致转移途径；若不能，请说明理由．

 

．

Answer 1

考点：基因工程的原理及技术,影响光合作用速率的环境因素,遗传信息的转录和翻译

专题：

分析：1、分析流程图：图示表示转基因番茄的培育过程，在PG基因上游加结构A以确保基因的反向转录，再构建基因表达载体，通过农杆菌转化法，将目的基因导入番茄原生质体，培养使之再生出细胞壁，再用植物组织培养技术使子代保持转基因的优良性状．
2、环境因素对光合作用速率的影响，如CO₂浓度、温度、光照强度．当光照强度达到光补偿点时，光合作用的速率等于呼吸作用的速率；当光照强度达到光饱和点时，光合作用强度达到最大值，光照强度再增大已不能引起光合作用强度的增大．温度影响酶的活性，影响光合速率．二氧化碳的浓度影响光合作用的暗反应．

解答： 解：（1）①已获取PG的mRNA，可通过逆转录或cDNA文库的方法获得目的基因．
   ②因转录的产物是mRNA，在转录时需要RNA聚合酶．目的基因两侧的黏性末端如图：

   ③重组质粒转化到大肠杆菌中的目的是大量复制目的基因（克隆目的基因）．
（2）由图可知质粒上含有卡那霉素抗性基因，所以含重组质粒的农杆菌感染番茄原生质体后将会使原生质体获得抗卡那霉素的能力，因此可用含卡那霉素的培养基进行筛选；与此同时，为能更好地达到培养目的，还需在培养基中加入植物激素（生长素和细胞分裂素）．培养24～48h后取样，在质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液中，观察细胞是否发生质壁分离现象来鉴别细胞壁是否再生．
（3）反义RNA一般是指与编码链或有义链互补的DNA链编码的RNA，mRNA是由编码链或有义链编码的RNA，所以反义RNA和mRNA分子能互补成双链的RNA．由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合，即抑制了该mRNA的翻译；若转基因番茄的保质期比非转基因番茄长，则可确定转基因番茄成功．
（4）在该番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做农杆菌转化法．获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用植物组织培养方法使子代保持转基因的优良性状．
（5）改造过程需要的工具酶有限制性内切酶、DNA连接酶，如果在此过程中形成的是平末端，则其“缝合”作用的酶是T₄DNA连接酶．
（6）①14点与10点时光照强度是相等的，但是植物是栽种在恒温、密闭的透明玻璃箱中，密闭容器中14点CO₂浓度因光合作用消耗降低，而10点时密闭容器的CO₂浓度较高，故叶绿体合成有机物速率较快的是10点．
②若通过缓冲液维持密闭容器中C0₂浓度恒定为300?L．L^-1，9点时的光照强度低于10点时的光照强度，光反应生成[H]和ATP的量较少，则三碳化合物的还原强度较弱，故9点C₅的合成速率小于10点C₅的合成速率．由图3可知当光照强度为100W/m²时，光合作用的强度等于呼吸作用的强度，当光照强度高于100W/m²时，光合作用的强度大于呼吸作用的强度，即净光合作用大于0，开始积累有机物．由图2可知在8点时光照强度为100W/m²．由图2可知，12点到14点时，光照强度大于400W/m²，此时光照强度不影响光合作用的速率．但整个过程都是在恒温的条件下进行的，温度也不是影响光合作用速率的因素，则说明影响因素只有CO₂浓度．
③若向密闭容器中加入¹⁸O标记的O₂，被¹⁸O标记的氧气参与有氧呼吸的第三阶段生成被¹⁸O标记的水，被¹⁸O标记的水参与有氧呼吸的第二阶段生成被¹⁸O标记的二氧化碳，被¹⁸O标记的二氧化碳参与光合作用的暗反应生成被¹⁸O标记的糖类等有机物．则在马铃薯块茎的淀粉中能检测到放射性的存在．
¹⁸O的物质大致转移途径为：
故答案为：
（1）①逆转录（或cDNA文库）      
    ②RNA聚合酶

   ③大量复制目的基因（克隆目的基因）
（2）卡那霉素            植物激素（生长素和细胞分裂素）      是否发生质壁分离 
（3）天然PG基因转录的mRNA        转基因番茄的保质期与非转基因番茄的保质期进行比较，保质期延长
（4）农杆菌转化法      　  植物组织培养
（5）限制性内切酶           DNA连接酶       　T₄DNA连接酶
（6）①10          密闭容器中14点CO₂浓度因光合作用消耗降低
    ②小于                  8              CO₂浓度
    ③能       

点评：本题结合转基因番茄的培育过程，考查基因工程的原理及技术、植物组织培养过程、植物细胞的质壁分离，要求考生识记基因工程的原理、工具及相关操作，能分析转基因番茄培育过程图，并从中提取有效信息答题；识记植物组织培养技术的应用；掌握植物细胞质壁分离的条件．影响绿色植物光合作用的因素光合作用的因素有多方面的，其外界因素因素有光照强度、CO₂含量、温度等，需要结合曲线图理解掌握．