Question

17．玉米的光合效率較水稻的高，這與玉米中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）有很大的關(guān)系．如何將玉米的這一種酶轉(zhuǎn)移到水稻等植物上一直是生物學(xué)家的研究課題之一．但實踐證明，常規(guī)雜交育種手段很難如愿以償．近，有人利用土壤農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，將完整的玉米PEPC 基因?qū)�入到了水稻的基因組中，為快速改良水稻的光合作用效率，提高糧食作物產(chǎn)量開辟了新途徑．
（1）玉米和水稻很難利用常規(guī)手段雜交是因為玉米和水稻存在生殖隔離．
（2）獲得PEPC基因后，將其導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌的質(zhì)粒中，獲得重組質(zhì)粒需要的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶、DNA 連接酶，請在下框中補充某DNA片段，并畫出其被切割后形成黏性末端的過程．
（3）導(dǎo)入完成后得到的土壤農(nóng)桿菌，實際上只有少數(shù)含有標(biāo)記基因的重組質(zhì)粒，可根據(jù)質(zhì)粒中含有的篩選出成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌．
（4）用含有重組質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌感染水稻細(xì)胞，即使感染成功，PEPC基因通過一定途徑整合到水稻的基因組中，但不一定會表達(dá)，原因可能是C．
A．玉米和水稻不共用一套遺傳密碼子
B．水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸
C．PEPC基因受到水稻基因組中相鄰基因的影響
D．整合到水稻基因組中的PEPC基因被水稻的某種酶破壞了
（5）PEPC基因在水稻細(xì)胞中成功表達(dá)的標(biāo)志是在水稻細(xì)胞中合成PEPC．
（6）得到PEPC基因成功表達(dá)的水稻細(xì)胞后，科研人員常采用植物組織培養(yǎng)方法獲得轉(zhuǎn)基因水稻植株．

Answer 1

分析 玉米和水稻不是同一個物種，兩者之間存在生殖隔離．
基因工程的三種工具：限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）、DNA連接酶、運載體．基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲取，②基因表達(dá)載體的構(gòu)建，③將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，④目的基因的檢測與鑒定．
轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題：食物安全（滯后效應(yīng)、過敏源、營養(yǎng)成分改變）、生物安全（對生物多樣性的影響）、環(huán)境安全（對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響）．

解答 解：（1）玉米和水稻是不同的物種，存在生殖隔離，隨意不能雜交．
（2）基因工程中使用到的酶為限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶，根據(jù)堿基互補配對原則補充DNA片段，在根據(jù)限制酶的特點畫出粘性末端．
（3）標(biāo)記基因存在的作用便于篩選含目的基因的受體細(xì)胞．
（4）凡是影響轉(zhuǎn)錄或翻譯的因素都可能會影響PEPC基因的表達(dá)．影響其表達(dá)的原因有：水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸、PEPC基因受到水稻基因組中相鄰基因的影響、整合到水稻基因組中的PEPC基因被水稻的某種酶破壞了．所有生物都共用一套密碼子，排除A；參與蛋白質(zhì)合成的氨基酸大約有20種，缺乏合成PEPC的氨基酸可能性有但比較小，排除B；PEPC基因在水稻細(xì)胞中以前沒有，所以水稻細(xì)胞中存在破壞它的酶可能有，但可能性也不大，排除D；可能性最大的就是受到水稻基因組中相鄰基因的影響，故選C．
（5）PEPC基因在水稻細(xì)胞中成功表達(dá)的標(biāo)志是在水稻細(xì)胞中合成磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶．
（6）由細(xì)胞得到完整植株，要利用細(xì)胞的全能性，所以應(yīng)該用組織培養(yǎng)的方法．
故答案為：
（1）玉米和水稻存在生殖隔離
（2）限制性核酸內(nèi)切酶、DNA 連接酶
如下圖所示：

（3）標(biāo)記基因
（4）C
（5）在水稻細(xì)胞中合成PEPC
（6）植物組織培養(yǎng)

點評 本題考查基因工程的工具及步驟，理解基因工程的步驟及使用的工具是解決此題的關(guān)鍵，難度不大．