Question

在菲律宾首都马尼拉郊外的一片稻田里,一种被称为“金色大米”的转基因水稻已经悄然收获。这种转基因大米可以帮助人们补充每天必需的维生素A。由于含有可以生成维生素A的β胡萝卜素,它呈现金黄色泽,故称“金色大米”。“金色大米”的培育流程如图所示,请回答下列问题。(已知酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—)。

(1)培育“金色大米”的基因工程操作四步曲中,其核心是        ,通过该操作形成了图中的    (填字母),它的构成至少包括          等。

(2)在研究过程中获取了目的基因后采用    技术进行扩增。在构建c的过程中目的基因用(填“限制酶Ⅰ”或“限制酶Ⅱ”)进行了切割。检验重组载体导入能否成功,需要利用     作为标记基因。

(3)过程d通常采用    法,过程e运用了    技术,在该技术应用的过程中,关键步骤是利用含有一定营养和激素的培养基诱导植物细胞进行    和    。

(4)若希望该转基因水稻生产的“金色大米”含维生素A含量更高、效果更好,则需要通过  工程手段对合成维生素A的相关目的基因进行设计。该工程是一项难度很大的工程,目前成功的例子不多,主要原因是                                                                                。

Answer

(1)基因表达载体的构建 c 目的基因、启动子、终止子、标记基因

(2)PCR 限制酶Ⅱ 基因Ⅰ

(3)农杆菌转化 植物组织培养 脱分化 再分化

(4)蛋白质 因为蛋白质的高级结构十分复杂,目前对很多蛋白质的高级结构还不了解

【解析】(1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,构建成的基因表达载体可用图中c表示,其结构中至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因。(2)扩增目的基因应采用PCR技术。据图可知,限制酶Ⅱ的识别序列中包含了限制酶Ⅰ的识别序列,若使用限制酶Ⅰ进行切割,则基因Ⅰ和基因Ⅱ都会被破坏,因此应使用限制酶Ⅱ进行切割。此时基因Ⅰ结构完整,可作为标记基因。(3)将目的基因导入植物细胞(过程d)通常采用农杆菌转化法,将受体细胞培育为完整植株需用植物组织培养技术,该技术的核心是脱分化和再分化。(4)对自然界原有基因的修饰、改造需通过蛋白质工程。由于蛋白质的高级结构十分复杂,目前对很多蛋白质的高级结构还不了解,目前蛋白质工程成功的例子不多。