Question

【題目】白僵菌可感染農(nóng)業(yè)害蟲，常作為防治害蟲的菌劑。由于白僵菌對(duì)除草劑草丁膦敏感，且殺死害蟲的能力較弱，科研人員對(duì)其進(jìn)行基因工程改造，流程如圖所示。

（1）蘇云金芽孢桿菌產(chǎn)生的毒蛋白能有效殺死害蟲。從蘇云金芽孢桿菌中獲取毒蛋白基因，通過PCR技術(shù)可在體外大量擴(kuò)增。該擴(kuò)增過程需要________種引物，所需添加的酶是________。

（2）將毒蛋白基因和質(zhì)粒連接獲得重組質(zhì)粒1的過程需要用到的限制酶是________，其作用是破壞DNA分子中的________鍵。

（3）重組質(zhì)粒1和Bar基因（草丁膦抗性基因）各自用Xba I酶處理，得到酶切片段。重組質(zhì)粒1的酶切片段再用去磷酸化酶處理，使末端游離的磷酸基團(tuán)脫離，目的是防止__________。

（4）將重組質(zhì)粒2導(dǎo)入經(jīng)_______處理成為感受態(tài)的白僵菌，一段時(shí)間后用含有_______的平板培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，獲得含有Bar基因的重組白僵菌。

（5）科研人員將重組白僵菌噴涂于植物葉片上，以此飼喂饑餓處理的害蟲，記錄單位時(shí)間內(nèi)的_____，以判斷重組白僵菌的殺蟲效果。

（6）分析利用基因工程獲得的重組白僵菌對(duì)生態(tài)環(huán)境可能造成的影響：_____________。

Answer 1

【答案】兩 耐高溫的DNA聚合酶（Taq酶） Nco I、 BamH I 磷酸二酯 重組質(zhì)粒1酶切片段自身連接（或“相互連接”） Ca2+ (CaCl2 ) 草丁膦 死亡害蟲數(shù) 有利：可以減少害蟲數(shù)量;提供農(nóng)業(yè)產(chǎn)量;減少農(nóng)藥使用量等 有害：可能擴(kuò)散到自然界中,破壞生態(tài)平衡;也可能造成基因污染;或成為優(yōu)勢(shì)物種,威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存等

【解析】

PCR技術(shù)擴(kuò)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(bǔ)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(bǔ)鏈的合成。

（1）根據(jù)題意可知，可以用PCR技術(shù)體外獲得大量毒蛋白基因片段，該擴(kuò)增過程需要2種引物與兩條母鏈配對(duì)，并需要熱穩(wěn)定性DNA聚合酶，因?yàn)閿U(kuò)增的第三步需要加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。

（2）據(jù)圖分析，毒蛋白基因兩端是NcoI、BamHI作用位點(diǎn)，因此需要NcoI、BamHI將毒蛋白基因和質(zhì)粒切割，另需要DNA連接酶連接，獲得重組質(zhì)粒l，限制酶作用的對(duì)象是切斷磷酸二酯鍵。

（3）在用一種限制酶處理質(zhì)粒和草丁膦抗性基因時(shí)，由于產(chǎn)生的末端相同，有可能發(fā)生自身環(huán)化（連接），因此重組質(zhì)粒1的酶切片段再用去磷酸化酶處理，使末端游離的磷酸基團(tuán)脫離，防止重組質(zhì)粒1酶切片段自身連接。

（4）將重組質(zhì)粒2與用鈣離子處理處于感受態(tài)的白僵菌菌液混合進(jìn)行轉(zhuǎn)化，重組質(zhì)粒2在白僵菌細(xì)胞內(nèi)被修復(fù)，一段時(shí)間后用含有草丁膦的平板培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，獲得含有Bar基因的重組白僵菌。

（5）科研人員將重組白僵菌噴涂于植物葉片上，以此飼喂饑餓處理的害蟲，記錄單位時(shí)間內(nèi)的死亡害蟲數(shù)，以判斷重組白僵菌的殺蟲效果。

（6）分析利用基因工程獲得的重組白僵菌對(duì)生態(tài)環(huán)境可能造成的影響：

有利：可以減少害蟲數(shù)量；提供農(nóng)業(yè)產(chǎn)量；減少農(nóng)藥使用量等。

有害：可能擴(kuò)散到自然界中，破壞生態(tài)平衡；也可能造成基因污染；或成為優(yōu)勢(shì)物種，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存等。