Question

4．植物的抗旱機制很大程度上依賴植物激素脫落酸．2016年2月，中、美兩國科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)了PYL9蛋白（脫落酸的一種受體蛋白），利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)了啟動子pRD29A控制PYL9過量表達，讓水稻自身產(chǎn)生大量PYL9蛋白，顯著提高了其抗旱性．請回答：
（1）已知PYL9蛋白的氨基酸序列，培育轉(zhuǎn)基因抗旱水稻可用人工合成法來獲得PYL9基因．
（2）一個PYL9基因進行擴增最簡便的方法是使用PCR技術(shù)，如果這個過程中消耗了引物62個，則進行了5輪的DNA復(fù)制．
（3）科學(xué)家通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法成功培育了該轉(zhuǎn)基因水稻．構(gòu)建的基因表達載體上除了圖示標(biāo)注外，還必須含有啟動子pRD29A、PYL9基因、終止子，所填充的這些序列需要 （需要/不需要）全部轉(zhuǎn)入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA區(qū)域．
（4）導(dǎo)入目的基因的重組細胞可通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成完整植株．
（5）檢測水稻細胞是否含有PYL9基因的分子工具是DNA分子探針/基因探針．從個體水平上檢測轉(zhuǎn)基因水稻是否有抗性及抗性程度的方法是轉(zhuǎn)基因水稻植株分別種植在干旱程度（或含水量）不同的田地里（觀察其生長狀況以檢測其是否有抗性及抗性程度）．

Answer 1

分析 1、PCR技術(shù)擴增目的基因：
（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制．
（2）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成．
（3）第n輪：需要消耗（2ⁿ-2）×2+2個引物．
2、獲取目的基因的方法：從基因文庫中獲取、PCR技術(shù)擴增、人工合成．
3、目的基因的檢測和表達：
首先要檢測：轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術(shù)．
其次還要檢測：目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用用標(biāo)記的目的基因作探針與 mRNA雜交．
最后檢測：目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的 抗體進行抗原-抗體雜交．
有時還需進行：個體生物學(xué)水平的鑒定．如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀．

解答 解：（1）在已知PYL9蛋白的氨基酸序列，可以推測基因的脫氧核苷酸序列，因此培育轉(zhuǎn)基因抗旱水稻可用人工合成方法來獲得目的基因．
（2）一個PYL9基因進行擴增最簡便的方法是使用PCR技術(shù)．第一輪：1個DNA含2條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得2個DNA4條脫氧核苷酸鏈消耗2個引物；第二輪：2個DNA含4條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得4個DNA8條脫氧核苷酸鏈消耗（2²-2）×2+2=6個引物；第三輪：2²個DNA含8條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得2³個DNA16條脫氧核苷酸鏈消耗（2³-2）×2+2=14個引物；第四輪：2³個DNA含16條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得2⁴個DNA32條脫氧核苷酸鏈消耗（2⁴-2）×2+2=30個引物；第三輪：2⁴個DNA含32條脫氧核苷酸鏈復(fù)制得2⁵個DNA64條脫氧核苷酸鏈消耗（2⁵-2）×2+2=62個引物．（3）基因表達載體的組成包括目的基因（PYL9基因）、標(biāo)記基因、復(fù)制原點、啟動子和終止子等．科學(xué)家通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法成功培育了該轉(zhuǎn)基因水稻．需要將目的基因轉(zhuǎn)入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA區(qū)域，之后才可以轉(zhuǎn)移到水稻細胞的染色體上．
（4）導(dǎo)入目的基因的重組細胞培育成完整植株，所用的技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，這一過程體現(xiàn)了植物細胞的全能性．
（5）檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細胞常用DNA分子雜交技術(shù)，該方法常用的分子工具是探針；從個體水平上檢測轉(zhuǎn)基因水稻是否有抗性及抗性程度的方法是轉(zhuǎn)基因水稻植株分別種植在干旱程度（或含水量）不同的田地里（觀察其生長狀況以檢測其是否有抗性及抗性程度）．
故答案為：
（1）人工合成
（2）PCR    　5
（3）啟動子pRD29A、PYL9基因、終止子          需要
（4）植物組織培養(yǎng)
（5）DNA分子探針/基因探針    轉(zhuǎn)基因水稻植株分別種植在干旱程度（或含水量）不同的田地里（觀察其生長狀況以檢測其是否有抗性及抗性程度）

點評 本題考查了基因工程和細胞工程的有關(guān)知識，要求考生能夠識記基因工程的操作工程和操作步驟，掌握目的基因檢測和鑒定的方法，并能夠根據(jù)題干信息準(zhǔn)確答題．對于PCR技術(shù)中引物的問題有一定的難度，要學(xué)生多思考．