Question

苏云金杆菌合成的伴孢晶体蛋白经昆虫肠液消化后成毒性肽，可导致昆虫死亡．1993年，中国农科院科学家成功地将苏云金杆菌伴孢晶体蛋白基因转移到棉花细胞内，培育出抗虫棉．请回答问题：
（1）培育抗虫棉的基因操作一般要经历以下四个步骤：
①提取目的基因．若获得了合成伴孢晶体蛋白基因的信使RNA，并以此为模板合成相应基因，除了要加入四种

 

为原料外，还需加入特殊的

 

酶．
②目的基因与运载体结合．质粒是常用的运载体，它存在于

 

等生物中．进行上述操作时，要用同一种

 

分别切割质粒和目的基因．
③将目的基因导入棉花受体细胞．
④目的基因的检测和表达．表达的产物是

 

．
（2）如果将抗虫基因导入二倍体植物，并筛选到一株有抗虫特性的转基因植物．经分析，该植物的某一条染色体携带有目的基因．理论上，该植物自交F₁代中出现不具有抗虫特性的植物的概率是

 

．
（3）种植上述转基因植物，它所携带的目的基因有可能通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”．如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免上述“基因污染”，因为叶绿体的遗传特点是

 

，目的基因不会通过花粉传递给下一代．

Answer 1

考点：基因工程的原理及技术

专题：

分析：1、获取目的基因的方法基本上有3种．（1）从基因所在的生物体中直接取得：运用限制性内切酶将DNA双链切开，取得所需基因．限制性内切酶能水解分子骨架的磷酸二酯键，将完整的DNA分子切成若干片断，每一种限制性内切酶都有自己的作用位点．
（2）mRNA逆转录成DNA：真核生物的基因含有不表达的内含子，而有时内含子序列很长，因此这种基因难以和载体DNA结合．这种方法是在核糖体合成多肽的旺盛时期将含有目的基因的mRNA的多聚核糖体提取出来，分离出mRNA，然后以mRNA为模板用，用逆转录酶合成单链DNA，再经DNA聚合酶作用产生双链DNA，即cDNA．
（3）根据已知氨基酸序列合成DNA：根据基因表达产物的氨基酸顺序，搞清楚基因的核苷酸序列，然后按“图纸”先合成一个个含少量核苷酸的DNA片段，再利用碱基对互补关系使它们形成双链DNA片段，再用连接酶把小的双链DNA片段逐个按顺序连接起来，使双链逐渐加长，最后得到一个完整基因．这种合成基因的方法还有一个很大的优点，就是可以人工合成自然界不存在的新基因．
2、存在于线粒体或叶绿体内的基因遗传遵循细胞质遗传的特点，由母亲传递给后代．

解答： 解：（1）①mRNA逆转录成DNA，以mRNA为模板，以四种脱氧核苷酸为原料，在逆转录酶的作用的作用下合成DNA．
②质粒是一种相对独立的环状DNA分子，常用来作为将外源基因导入生物体内的运载工具，多见于细菌和酵母菌等生物体内．基因工程操作过程中，需要只用同一种限制酶切割质粒和目的基因，以获得相同的粘性末端．
④基因的表达与检测，需要检测目的基因的产物．
（2）抗虫基因导入二倍体生物体内，一条染色体含有抗虫基因，假设含有抗虫基因的染色体用A表示，不含抗虫基因的染色体用a表示，自交子一代中，有四种情况，分别是：AA、Aa、Aa、aa，出现不具有抗虫特性aa的概率是

1

4

．
（3）存在于叶绿体内的基因遗传遵循细胞质遗传的特点，只能由细胞质遗传给下一代，不会通过有性生殖细胞的结合传给下一代．
故答案为：
（1）①脱氧核苷酸    逆转录   ②许多种细菌及酵母菌  限制酶（限制性核酸内切酶 ）
④伴孢晶体蛋白     
（2）1/4   
（3）细胞质遗传（母系遗传）

点评：此题主要考查基因工程的原理及应用，意在考查学生对基础知识的理解运用能力，难度适中．