【題目】(一)新一代基因編輯工具由 Cas9(一種限制性核酸內切酶)和向導 RNA 構成。該復合體能與 DNA 分子上的特定序列結合,并在合適位點切斷 DNA 雙鏈(如下圖所示)。DNA 被切斷后,細胞會啟動 DNA 損傷修復機制,在此基礎上如果為細胞提供一個修復模板,細胞就會按照提供的模板在修復過程中引入片段插入或定點突變,從而實現(xiàn)基因編輯。

請回答:

(1)在將編碼Cas9的基因導入真核細胞的轉基因操作中,若控制合成 Cas9 的基因序列已知,可用_______方法合成目的基因,再構建________導入真核細胞,該過程中需要使用的酶是________ (A.限制性核酸內切酶 B.DNA 連接酶 C.限制性核酸內切酶和 DNA 連接酶 D.DNA 聚合酶)。上述轉基因操作成功的標志________。

(2)如圖所示,基因編輯工具發(fā)揮作用時,向導 RNA 分子的序列與基因組 DNA 中特定堿基序列因為_______所以能結合在一起,然后由 Cas9 催化________鍵斷裂,從而使 DNA 分子斷裂。

(3)一般來說,在使用基因編輯工具對不同基因進行編輯時,應使用 Cas9 和__(填“相同”或“不同”)的向導 RNA 進行基因的相關編輯。

(二)“白菜—甘藍”是用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種,它具有生長期短、耐熱性強和易于儲藏等優(yōu)點。下圖是“白菜—甘藍”的雜交過程示意圖,回答以下有關問題:

(1)為了得到白菜和甘藍的原生質體需在0.5—0.6mol/L的_____環(huán)境中用_____來處理白菜細胞和甘藍細胞。

(2)原生質體融合形成的雜種細胞經(jīng)培養(yǎng)基中成分的誘導,可以從單細胞依次到細胞團,球形胚、_____和胚狀體,最后再生出完整的植株。 要實現(xiàn)上述過程,主要是通過_____來進行調控。

(3)若欲定向的培育抗蟲的“白菜—甘藍”,可借助_____的技術,將抗蟲基因和載體用DNA連接酶連接后,形成_____導入受體細胞中,經(jīng)篩選、培養(yǎng)獲得具有新性狀的再生植株。

【答案】 化學 含目的基因的重組DNA分子 C 控制Cas9基因的成功表達 堿基互補序列 磷酸二酯 不同 甘露醇 纖維素酶、果膠酶 心形胚 營養(yǎng)物質和生長調節(jié)劑的適當配比 基因工程 重組DNA分子

【解析】試題解析:本題以圖文結合的形式綜合考查學生對基因工程植物體細胞雜交技術等相關知識的識記和理解能力。解答本題需熟記并理解基因工程的基本操作程序、植物體細胞雜交過程及其影響因素等并形成清晰的知識網(wǎng)絡。在此基礎上,結合問題情境,從題圖中提取有效信息進行相關問題的解答。

(一)(1) 若控制合成 Cas9 的基因(目的基因)序列已知,可用化學方法合成目的基因,再構建含目的基因的重組DNA分子,將其導入真核細胞。在構建基因表達載體(含目的基因的重組DNA分子)時,需要使用的酶是C選項所示的限制性核酸內切酶和 DNA 連接酶。上述轉基因操作成功的標志控制Cas9基因的成功表達。

(2) 向導 RNA 分子的序列與基因組 DNA 中特定堿基序列能結合,需要二者的堿基序列能互補配對;Cas9是一種限制性核酸內切酶,作用于磷酸二酯鍵。

(3)基因具有特異性在使用基因編輯工具對不同基因進行編輯時,應使用 Cas9 和不同的向導 RNA 進行基因的相關編輯。

)(1)為了使得到的原生質體保持活性,需用適宜濃度的甘露醇溶液維持細胞內外滲透壓。所以在制備原生質體時,需在0.5—0.6mol/L的甘露醇環(huán)境中用纖維素酶、果膠酶來處理白菜細胞和甘藍細胞。

(2)原生質體融合形成的雜種細胞經(jīng)培養(yǎng)基中成分的誘導,可以從單細胞依次到細胞團,球形胚、心形胚和胚狀體,最后再生出完整的植株。要實現(xiàn)上述過程,主要是通過營養(yǎng)物質和生長調節(jié)劑的適當配比來進行調控。

(3)若欲定向的培育抗蟲的“白菜—甘藍”,可借助基因工程的技術,將抗蟲基因和載體用DNA連接酶連接后,形成重組DNA分子導入受體細胞中,經(jīng)篩選、培養(yǎng)獲得具有新性狀的再生植株。

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