Question

【生物——选修模块3：现代生物科技专题】下图为含铁量较高转基因水稻的培育过程示意图，请分析回答：

注：MS培养基为植物组织培养所用培养基

(1)在构建基因的表达载体时，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G^↓GATCC—；限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—^↓GATC—。请据图分析：切割目的基因时宜选择限制酶_________，切割质粒时宜选择限制酶_________。

(2)如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，则图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是_____________

(3)铁结合蛋白基因来自菜豆，若利用菜豆细胞内形成的mRNA通过逆转录过程形成 cDNA，将这些cDNA用限制酶处理后储存在受体菌群体内，这些受体菌群被称为菜豆的________。除了通过上述方法可以获取铁结合蛋白基因外，还可以通过化学合成的方法获取铁结合蛋白基因，其前提条件是________________________________。

(4)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得________，该筛选过程是通过在培养基2中加入________实现的。培养基3与培养基2的区别是________。检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻________。

Answer

Ⅱ Ⅰ ①④②③ cDNA文库(或部分基因文库) 该基因的脱氧核苷酸序列已知 含有重组质粒(有潮霉素抗性)的愈伤组织 潮霉素 生长素和细胞分裂素的浓度比例 (成熟)种子中铁含量

【解析】【试题分析】

本题综合考查基因工程和植物组织培养的相关知识。需要结合题图和题意，梳理学过的基础知识，按照题目要求作答。

1.解答（1）小题的关键是知道限制酶II能够识别和切割限制酶I的切割位点。然后再根据题图和题目的要求做具体分析、判断。

2.解答（2）小题的关键是掌握四种酶的作用。

3.如果用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA（也叫cDNA）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，那么这个受体菌群体就叫做这种生物的cDNA文库。

4.标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。

5.生长素和细胞分裂素的协同调控作用在植物组织培养中非常重要。生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的形成。

（1）根据题意可知，限制酶II能够识别和切割限制酶I的切割位点。据图可知，目的基因两端分别是限制酶I的识别序列和切点-G↓GATCC-和限制酶II的识别序列和切点-↓GATC-，只有用限制酶II才能同时将目的基因切割下来。质粒有GeneI和GeneⅡ两种标记基因，其上分别有限制酶II的识别序列和限制酶I的识别序列；如果用限制酶II切割，则GeneI 和GeneⅡ都被破坏，造成重组质粒无标记基因；如果用限制酶I切割，则破坏GeneⅡ，保留GeneI，其黏性末端和切割目的基因所在DNA的黏性末端相同，可以连接形成重组DNA。因此，切割目的基因时宜选择限制酶Ⅱ，切割质粒时宜选择限制酶Ⅰ。

（2）限制性核酸内切酶能将DNA链的磷酸二酯键打开，故可用①表示；DNA聚合酶能将单个游离的脱氧核苷酸连接到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯键，可用④表示；DNA连接酶是能将DNA片段连接起来，可以用图②表示；解旋酶能将DNA双链解开，故可用图③表示。因此，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是①④②③。

（3）利用菜豆细胞内形成的mRNA通过逆转录过程形成 cDNA，将这些cDNA用限制酶处理后储存在受体菌群体内，这些受体菌群被称为菜豆的cDNA文库(或部分基因文库)；如果铁结合蛋白基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。

（4）质粒上的标记基因为潮霉素抗性基因，因此通过培养基2的筛选培养，可以获得含有重组质粒的愈伤组织；该筛选过程是通过在培养基2中加入潮霉素实现的；愈伤组织再分化形成植株过程中需要加入生长素和细胞分裂素，生长素比例高时可促进根的分化，细胞分裂素比例高时可促进芽的分化，因此培养基3与培养基2的区别是生长素和细胞分裂素的浓度比例不同；该基因工程的目的基因为铁结合蛋白基因，因此检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻种子中铁含量。