Question

【題目】現代生物技術

楊樹是重要的經濟樹種，但其害蟲很多，利用基因工程培育抗蟲楊樹是害蟲防治的有效手段。胰蛋白酶抑制劑能干擾昆蟲的代謝，引起昆蟲死亡，但對人體無害。科學家將馬鈴薯胰蛋白酶抑制劑基因（Pin﹣Ⅱ）通過農桿菌導入楊樹細胞，培育成了抗蟲楊樹。圖1示含目的基因的DNA分子，圖2表示質粒，圖中Apr表示氨芐青霉素抗性基因，Ner表示新霉素抗性基因，復制原點是質粒DNA復制的起點，使其能在受體細胞中存在和遺傳。箭頭表示識別序列完全不同的4種限制酶的酶切位點。

（1）上述基因工程中，受體細胞是_____細胞，屬于_____（填“動物”“植物”或“微生物”）基因工程。

（2）為使目的基因與質粒高效重組，最好選用_____（限制酶）作用于含目的基因的DNA和質粒，然后在_____酶的作用下形成重組質粒。

（3）上述基因工程中，導入受體細胞的重組DNA分子為_____。

A．目的基因+楊樹基因

B．目的基因+運載體

C．目的基因+楊樹基因+運載體

D．楊樹基因+運載體

（4）成功導入重組質粒的細胞會表現為_____。

A．抗氨芐青霉素，不抗新霉素

B．抗氨芐青霉素，也抗新霉素

C．不抗氨芐青霉素，抗新霉素

D．不抗氨芐青霉素，也不抗新霉素

（5）用轉基因楊樹葉片喂養某種楊樹害蟲，發現害蟲死亡率顯著增加。試從分子水平寫出轉基因和非基因楊樹的葉片細胞的三個不同點：_____。

Answer 1

【答案】楊樹細胞 植物 EcoR I和Pst I 連接酶 B C ）比較轉基因和非基因兩種楊樹的葉片細胞，轉基因楊樹細胞中含有胰蛋白酶抑制劑基因、胰蛋白酶抑制劑的mRNA、胰蛋白酶抑制劑

【解析】

(1)目的基因的獲取：使用限制酶將目的基因完整的切割下來，因此不可選擇BamHⅠ。

(2) 基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。這一步將目的基因和運載體連接，為使目的基因與質粒不出現反向連接，可采用兩種不同的限制酶切割目的基因，用同樣的限制酶切割質粒。除此之外需要考慮，選擇的限制酶是否會破壞標記基因。因此選擇用EcoR I和Pst I兩種限制酶。

(3) 將目的基因導入受體細胞：將上述過程構建好的基因表達載體導入楊樹細胞中。

(4) 目的基因的檢測與鑒定：

分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，使用抗原-抗體雜交技術。

個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

解：（1）該基因工程需要將胰蛋白酶抑制劑基因導入楊樹細胞，使楊樹具有抗蟲性，所以受體細胞是楊樹細胞，屬于植物基因工程。

（2）為使目的基因與質粒高效重組，最好選用EcoR I和Pst I作用于含目的基因的DNA和質粒，然后在連接酶的作用下形成重組質粒。

（3）基因工程中，導入受體細胞的重組DNA分子為目的基因和質粒即運載體，故選：B。

（4）重組質粒構建過程中用EcoR I和Pst I進行切割，Pst I會破壞氨芐青霉素抗性基因，所以質粒上保留完整的標記基因是新霉素抗性基因，所以成功導入重組質粒的細胞會表現為不抗氨芐青霉素，抗新霉素。

（5）用轉基因楊樹葉片喂養某種楊樹害蟲，發現害蟲死亡率顯著增加。從分子水平比較轉基因和非基因楊樹的葉片細胞的三個不同點是比較轉基因和非基因兩種楊樹的葉片細胞，轉基因楊樹細胞中含有胰蛋白酶抑制劑基因、胰蛋白酶抑制劑的mRNA、胰蛋白酶抑制劑。