Question

16．在菲律賓首都馬尼拉郊外的田野里，一種被稱為“金色大米”的轉(zhuǎn)基因水稻已經(jīng)悄然收獲．這種轉(zhuǎn)基因大米可以幫助人們補(bǔ)充每天必須的維生素A．由于含有可以生成維生素A的β一胡蘿卜素．它呈現(xiàn)金黃色澤，故稱“金色大米”．“金色大米”的培育流程如圖所示．請回答下列問題（已知酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是-G↓GATCC-，酶Ⅱ的識別序列和切點(diǎn)是-↓GATC-）．

（1）培育“金色大米”的基因工程操作四步曲中，其核心是基因表達(dá)載體的構(gòu)建．通過該操作形成了圖中的c（填字母），它的構(gòu)成至少包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等．
（2）在研究過程中獲取了目的基因后采用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，在構(gòu)建c過程中目的基因用限制酶Ⅱ（限制酶Ⅰ或限制酶Ⅱ）進(jìn)行了切割，檢驗(yàn)重組載體導(dǎo)入能否成功需要利用基因Ⅰ作為標(biāo)記基因．
（3）過程d通常采用花粉管通道法方法，過程e運(yùn)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，在該技術(shù)應(yīng)用的過程中，關(guān)鍵步驟是利用含有一定營養(yǎng)和激素的培養(yǎng)基誘導(dǎo)植物細(xì)胞進(jìn)行脫分化和再分化．
（4）若希望該轉(zhuǎn)基因水稻生產(chǎn)的“金色大米”含維生素A含量更高、效果更好，則需要用過蛋白質(zhì)工程手段對合成維生素A的相關(guān)基因進(jìn)行設(shè)計，該工程是一項難度很大的工程，目前成功的例子不多，主要的原因是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，目前對很多蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)還不了解．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：圖中a表示轉(zhuǎn)錄過程，b表示利用mRNA進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄合成目的基因，c表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建，d表示目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，e是水稻細(xì)胞進(jìn)行植物的組織培養(yǎng)并篩選出符合要求的植株．
目的基因的兩側(cè)分別有-GGATCC-、-GATC-兩種序列，根據(jù)兩種酶的酶切位點(diǎn)，限制酶Ⅰ只能切割左側(cè)的序列，而限制酶Ⅱ可以切割兩側(cè)的序列．

解答 解：（1）培育“金色大米”的基因工程操作四步曲中，其核心是基因表達(dá)載體的構(gòu)建．通過該操作形成了圖中的c重組質(zhì)粒，它的構(gòu)成至少包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等．
（2）在研究過程中獲取了目的基因后采用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增．據(jù)圖分析，目的基因的兩側(cè)有-GGATCC-、-GATC-兩種序列，由于酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是-G↓GATCC-酶II的識別序列和切點(diǎn)是-↓GATC-，因此只能選擇限制酶Ⅱ獲取目的基因．圖中可以看出目的基因插入到基因Ⅱ中，因此檢驗(yàn)重組載體導(dǎo)入能否成功，需要利用基因Ⅰ作為標(biāo)記基因．
（3）過程d是將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞，通常采用花粉管通道法；過程e將水稻細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株運(yùn)用了細(xì)胞工程中的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，該技術(shù)的理論依據(jù)是植物細(xì)胞的全能性．在該技術(shù)應(yīng)用的過程中，關(guān)鍵步驟是利用含有一定營養(yǎng)和激素的培養(yǎng)基誘導(dǎo)植物細(xì)胞進(jìn)行脫分化形成愈傷組織，然后再分化形成植株．
（4）若希望該轉(zhuǎn)基因水稻生產(chǎn)的“金色大米”含維生素A含量更高、效果更好，則需要通過蛋白質(zhì)工程手段對合成維生素A的相關(guān)目的基因進(jìn)行設(shè)計．該工程是一項難度很大的工程，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，目前對很多蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)還不了解，所以目前成功的例子不多．
故答案為：
（1）基因表達(dá)載體的構(gòu)建     c    目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因
（2）PCR  限制酶Ⅱ基因Ⅰ
（3）花粉管通道法（或基因槍法） 植物組織培養(yǎng)     脫分化    再分化
（4）蛋白質(zhì)（1分）  因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，目前對很多蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)還不了解

點(diǎn)評 本題具有一定的綜合性，難度適中，考查基因工程中目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、限制酶、植物組織培養(yǎng)技術(shù)、蛋白質(zhì)工程等方面的知識，要求考生能識記基因工程技術(shù)的操作步驟，以及限制酶的作用特點(diǎn)，培養(yǎng)了考生識圖能力和審題能力．