Question

【題目】變異鏈球菌在牙面的粘附、集聚是齲齒發生的先決條件，轉基因可食防齲疫苗是通過基因工程技術，將變異鏈球菌中與齲齒發生密切相關的抗原基因(PAcA基因)轉入植物細胞，利用植物生物反應器生產的可食用基因工程疫苗。

（1）轉基因植物的制備：

單一使用PAcA基因，機體免疫應答不理想，霍亂毒素中有增強機體免疫應答的氨基酸序列(CTB)，將CTB基因與PAcA基因連接成嵌合(PAcA—CTB)基因，作為目的基因與Ti質粒的________拼接，并用______法導入離體的豌豆葉肉細胞中，經植物組織培養獲得轉基因豌豆植株。

（2）對上述含PAcA—CTB基因的豌豆植株進一步研究，發現其中一些植株體細胞中含兩個PAcA—CTB基因(用字母A表示，基因無累加效應)。請設計最簡便的實驗方案探究這兩個基因在豌豆染色體的位置。

實驗思路：______________________________，觀察記錄子一代表現型及其比例。

實驗結果和結論：

①若F1中疫苗植株出現的概率是_____________，則基因的位置如圖甲所示；

圖甲：

②若F1中疫苗植株出現的概率是_______，則基因的位置如圖乙(請參照圖甲繪制圖乙并標出基因A的位置)；

圖乙：______

③若F1中疫苗植株出現的概率是________，則基因的位置如圖丙(請參照圖甲繪制圖丙并標出基因A的位置)。

圖丙：_____

（3）上述三種情況中適于進行推廣種植的是兩個基因位于_______的植株。多年后，若出現了非疫苗植株，請寫出可能的變異類型及產生的原因①___________；②_____________；③_________________。

Answer 1

【答案】T—DNA 農桿菌轉化 選擇轉基因豌豆植株自交 3／4 15／16 1 一對同源染色體上 基因突變，A基因突變為a 基因重組，四分體時期非姐妹染色單體交叉互換，使兩個A基因位于同一條染色體上 染色體缺失，使A基因缺失

【解析】

1．基因工程技術的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。

（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。

（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。

（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--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。

2．基因自由組合定律的實質是：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或自由組合是互不干擾的；在減數分裂過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合。

（1）轉基因植物的制備：單一使用PAcA基因，機體免疫應答不理想，霍亂毒素中有增強機體免疫應答的氨基酸序列（CTB），將CTB基因與PAcA基因連接成嵌合（PAcA-CTB）基因，作為目的基因與Ti質粒的T-DNA拼接，并用農桿菌轉化法導入離體的豌豆葉肉細胞中，經植物組織培養獲得轉基因植株。

（2）為確定上述基因在豌豆染色體的位置，選擇轉基因豌豆植株自交，觀察記錄子一代表現型及其比例。

①PAcA-CTB基因位于如圖甲所示，一對同源染色體上，且基因與染色體的位置關系如圖甲所示，則其產生a配子的概率為1/2，因此F1中疫苗植株的比例為=1-1/2×1/2=3/4。

②PAcA-CTB基因位于非同源染色體上，且基因與染色體的位置關系如圖以所示，則其產生aa配子的概率為1/4，因此F1中疫苗植株概率為1-1/4×1/4=15/16，圖乙為。

③F1全為疫苗植株，概率為1，則所有配子都含有A基因，因此兩個A基因位于（一對）同源染色體上，圖丙為。

（3）上述三種基因與染色體的位置關系適于進行推廣種植的是兩個基因位于 （一對）同源染色體上的植株。多年后，出現了非疫苗植株，其可能的變異類型及產生的原因是基因突變，A基因突變為a；基因重組，四分體時期姐妹染色單體交叉互換使兩個A基因位于同一條染色體上；染色體變異，染色體缺失使A基因缺失；或染色體倒位、染色體易位。