Question

番茄營(yíng)養(yǎng)豐富，是人們喜愛(ài)的一類果蔬．但普通番茄細(xì)胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細(xì)胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細(xì)胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏．為滿足人們的生產(chǎn)生活需要，科學(xué)家們通過(guò)基因工程技術(shù)，培育出了抗軟化、保鮮時(shí)間長(zhǎng)的番茄新品種．操作流程如圖，請(qǐng)回答：
（1）過(guò)程①需要的工具酶有

 

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（2）在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，除了要在重組DNA中插入目的基因外，還需要有

 

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（3）提取目的基因采用的限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是-^↓GATC-．在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶的切點(diǎn)，請(qǐng)畫(huà)出目的基因兩側(cè)被限制酶切割后形成的黏性未端的過(guò)程示意圖．
（4）在番茄新品種的培育過(guò)程中，將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞的方法叫做

 

．
（5）從圖中可見(jiàn)，mRNA1和mRNA2的結(jié)合直接導(dǎo)致了

 

無(wú)法合成，最終使番茄獲得了抗軟化的性狀．
（6）培養(yǎng)②、③為植物組織培養(yǎng)過(guò)程中的

 

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（7）上述轉(zhuǎn)基因番茄會(huì)通過(guò)花粉將抗多聚半乳糖醛酸酶基因傳播給其它植物而造成基因污染，原因是

 

，請(qǐng)你提出一個(gè)上述轉(zhuǎn)基因工程的改良方案，以防止這樣的污染發(fā)生：

 

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Answer 1

考點(diǎn)：基因工程的原理及技術(shù)

專題：

分析：分析題圖：①是基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，需要用限制酶和DNA連接酶；②、③是將受體細(xì)胞培養(yǎng)形成轉(zhuǎn)基因植株，需采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其中②是脫分化過(guò)程、③是再分化過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程都需要植物激素（生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素）的調(diào)節(jié)．由左下圖可知：mRNA1和mRNA2的結(jié)合直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶合成時(shí)的翻譯過(guò)程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀．

解答： 解：（1）構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要用到同一種的限制性內(nèi)切酶處理含有目的基因的外源DNA分子和運(yùn)載體，以形成相同的黏性末端，再用DNA連接酶將目的基因和載體連接構(gòu)成重組質(zhì)粒．
（2）基因表達(dá)載體含有目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因．
（3）限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是-^↓GATC-，在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶的切點(diǎn)，則目的基因兩側(cè)被限制酶切割后形成的黏性未端的過(guò)程示意圖：

（4）據(jù)圖分析，在番茄新品種的培育過(guò)程中，將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞的方法為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法．
（5）從圖中可見(jiàn)，mRNA1和mRNA2的結(jié)合直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶合成時(shí)的翻譯過(guò)程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀．
（6）②是脫分化過(guò)程、③是再分化過(guò)程，決定植物脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類和比例，特別是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的協(xié)同作用在組織培養(yǎng)過(guò)程中非常重要．快速繁殖技術(shù)就是指快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，因此要快速繁殖轉(zhuǎn)基因抗軟化番茄植株，需采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)．
（7）據(jù)圖分析，導(dǎo)入的抗多聚半乳糖醛酸酶基因位于染色體上，轉(zhuǎn)基因番茄產(chǎn)生的花粉細(xì)胞中可能含有該基因，通過(guò)花粉會(huì)污染其它生物；花粉中含有精子，幾乎不含細(xì)胞質(zhì)，而受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來(lái)自卵細(xì)胞，所以科學(xué)家設(shè)法將目的基因整合到受體細(xì)胞的葉綠體和線粒體的基因組中后，就不會(huì)通過(guò)花粉轉(zhuǎn)移到自然界中的其他植物．
故答案為：
（1）DNA限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶
（2）啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因

（3）
（4）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　  
（5）多聚半乳糖醛酸酶　    　
（6）脫分化和再分化
（7）導(dǎo)入的抗多聚半乳糖醛酸酶基因位于染色體上，轉(zhuǎn)基因番茄產(chǎn)生的花粉細(xì)胞中可能含有該基因，通過(guò)花粉會(huì)污染其它生物
改進(jìn)方案：將抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)�入到番茄植物�?xì)胞的線粒體或葉綠體中．

點(diǎn)評(píng)：本題以圖展示了轉(zhuǎn)基因番茄的培育過(guò)程，考查了基因工程的應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)．考查了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握情況，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理科學(xué)信息的能力，思維能力，分析和解決問(wèn)題的能力，具有一定的難度．