Question

科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄,使番茄的耐寒能力大大提高,可以在相对寒冷的环境中生长。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ四种限制酶切割位点,下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(amp^r为氨苄青霉素抗性基因),其中①~④是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤,Ⅰ、Ⅱ表示相关结构或细胞。请据图回答下列问题。

在构建基因表达载体时,可用一种或者多种限制酶进行切割。为了避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接,在此实例中,应该选用限制酶____________和限制

酶_____分别对__________ 和_________进行切割,切割后产生的DNA片段分别为_____和____种。 

培养基中的氨苄青霉素会抑制番茄愈伤组织细胞的生长,要利用该培养基筛选已导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞,应使基因表达载体Ⅰ中含有_________作为标记基因。 

(3)研究人员通常采用__________法将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内。通常采

用__________技术,在分子水平检测目的基因是否翻译形成了相应的蛋白质。 

(4)利用组织培养技术将导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄组织细胞培育成植株。图中③④依次表示组织培养过程中番茄组织细胞的________和____________过程。

Answer

PstⅠ SmaⅠ 含鱼抗冻蛋白基因的DNA 质粒 4 2 氨苄青霉素抗性基因(ampr) 农杆菌转化 抗原—抗体杂交 脱分化 再分化

【解析】试题分析：本题以图文结合的形式考查学生对基因工程的基本操作程序、植物组织培养的识记和理解能力。解答此题的关键是熟记并理解相关的基础知识、形成清晰的知识网络。在此基础上，依据图示中限制酶切割位点的位置等信息，准确定位数字所示过程的含义并结合题意作答。

(1)图示显示：AluⅠ酶切位点在鱼抗冻蛋白基因（目的基因）内，若用AluⅠ酶切含有鱼抗冻蛋白基因的DNA分子，则会破坏鱼抗冻蛋白基因；而PstⅠ和SmaⅠ位于目的基因的两侧，质粒上也有PstⅠ和SmaⅠ的酶切位点，因此用PstⅠ和SmaⅠ两种限制酶同时酶切质粒和含鱼抗冻蛋白基因的DNA，可以避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接｡含鱼抗冻蛋白基因的DNA分子中含有２个PstⅠ的酶切位点和１个SmaⅠ的酶切位点，所以切割含鱼抗冻蛋白基因的DNA分子后产生的DNA片段为４种；质粒中含有的PstⅠ和SmaⅠ的酶切位点各有１个，所以切割质粒后产生的DNA片段为２种。

(2) 鱼抗冻蛋白基因的插入，没有破坏质粒上的氨苄青霉素抗性基因，所以导入含鱼抗冻蛋白基因的番茄细胞具有氨苄青霉素抗性，据此可推知：在构建基因表达载体Ⅰ时，应使其含有的氨苄青霉素抗性基因(ampr) 作为标记基因。

(3)将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内，通常采用农杆菌转化法。检测目的基因是否翻译形成了相应的蛋白质，可采用抗原—抗体杂交技术。

(4) 图中③④依次表示组织培养过程中番茄组织细胞的脱分化和 再分化过程。

【点睛】本题的难点在于对(1)的解答。解答此题需抓住问题的实质：只有选用两种不同的限制酶进行酶切才能避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接。据此围绕“含鱼抗冻蛋白基因的DNA分子”和“质粒”上的限制酶切割位点的位置进行分析判断。