Question

【題目】在植物基因工程中，抗除草劑基因是常用的標(biāo)記基因之一。但抗除草劑基因存在于轉(zhuǎn)基因植物體內(nèi)可能會(huì)造成生物安全問(wèn)題。目前科研人員利用Cre/LoxP位點(diǎn)特異性重組系統(tǒng)來(lái)解決這一問(wèn)題，該系統(tǒng)可以在確定目的基因?qū)�入成功后，刪除轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞內(nèi)的抗除草劑基因，原理如下圖：

注：①LoxP是具有特異性序列的小DNA片段，自身不表達(dá)，也不影響其他基因表達(dá)

②Cre酶特異性識(shí)別LoxP上的序列并切開(kāi)LoxP

③啟動(dòng)子1只能在植物細(xì)胞中起作用（具有特種特異性）

回答下列問(wèn)題：

（1）據(jù)圖分析，目的基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，____________（填“啟動(dòng)子1”、“啟動(dòng)子2”或“啟動(dòng)子3”）是RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合的位點(diǎn)。

（2）抗除草劑基因作為標(biāo)記基因，可以鑒定和選擇重組DNA的原因是____________。

（3）Cre酶可以切開(kāi)LoxP，其功能類似于基因工程中的____________酶。經(jīng)Cre酶處理后，抗除草劑基因即使存在植物體內(nèi)也不再表達(dá)的原因是____________。抗除草劑基因若繼續(xù)留在植物體內(nèi)可能會(huì)造成的安全問(wèn)題是____________。

（4）利用農(nóng)桿菌將圖中所示的重組載休導(dǎo)入植物細(xì)胞，農(nóng)桿菌內(nèi)重組載體上的抗除草劑基因會(huì)不會(huì)被刪除?

____________，原因是________________________。

Answer 1

【答案】啟動(dòng)子2 抗除草劑基因和目的基因在同一個(gè)質(zhì)粒上 限制 沒(méi)有啟動(dòng)子 抗除草劑基因可能擴(kuò)散到雜草（其他物種）中 不會(huì) 啟動(dòng)子1有物種特異性，農(nóng)桿菌內(nèi)沒(méi)有Cre酶

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：

（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成。

（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等。

（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣.將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。

（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定：分子水平上的檢測(cè)：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù).個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）啟動(dòng)子是啟動(dòng)自己所關(guān)聯(lián)基因片段的轉(zhuǎn)錄，具有方向性。在載體圖譜上，啟動(dòng)子指向的基因片段即為該啟動(dòng)子關(guān)聯(lián)基因，所以據(jù)題干圖示，是啟動(dòng)子2啟動(dòng)了目的基因的轉(zhuǎn)錄。

（2）抗除草劑基因作為標(biāo)記基因，其功能是鑒定和選擇重組DNA。若受體細(xì)胞具有抗除草劑能力，即可知抗除草劑基因已進(jìn)入受體細(xì)胞。因?yàn)槟康幕�因與抗除草劑基因在同一個(gè)DNA分子上（重組載體），抗除草劑基因已進(jìn)入受體細(xì)胞，所以目的基因應(yīng)該也進(jìn)入了受體細(xì)胞。

（3）Cre酶特異性識(shí)別LoxP序列、且在LoxP序列的特定位點(diǎn)切開(kāi)，跟限制酶的功能是一樣的。根據(jù)圖示，Cre酶在LoxP序列的特定位點(diǎn)切開(kāi)后，啟動(dòng)子3與抗除草劑基因分離，“不再表達(dá)的原因”就是沒(méi)有啟動(dòng)子�？钩�草劑基因存在轉(zhuǎn)基因植物體內(nèi)，可能會(huì)通過(guò)某種途徑轉(zhuǎn)移到其他生物體內(nèi)，造成基因污染，可能會(huì)引發(fā)生物安全問(wèn)題。

（4）啟動(dòng)子1具有物種特異性，所以在農(nóng)桿菌內(nèi)，圖示重組基因表達(dá)載體中的Cre酶基因不會(huì)表達(dá)產(chǎn)生Cre酶，沒(méi)有Cre酶存在于農(nóng)桿菌內(nèi)，抗除草劑基因不會(huì)被刪除。