Question

现代生物技术

杨树是重要的经济树种，但其害虫很多，利用基因工程培育抗虫杨树是害虫防治的有效手段。胰蛋白酶抑制剂能干扰昆虫的代谢，引起昆虫死亡，但对人体无害。科学家将马铃薯胰蛋白酶抑制剂基因（Pin﹣Ⅱ）通过农杆菌导入杨树细胞，培育成了抗虫杨树。图1示含目的基因的DNA分子，图2表示质粒，图中Ap^r表示氨苄青霉素抗性基因，Ne^r表示新霉素抗性基因，复制原点是质粒DNA复制的起点，使其能在受体细胞中存在和遗传。箭头表示识别序列完全不同的4种限制酶的酶切位点。

（1）上述基因工程中，受体细胞是_____细胞，属于_____（填“动物”“植物”或“微生物”）基因工程。

（2）为使目的基因与质粒高效重组，最好选用_____（限制酶）作用于含目的基因的DNA和质粒，然后在_____酶的作用下形成重组质粒。

（3）上述基因工程中，导入受体细胞的重组DNA分子为_____。

A．目的基因+杨树基因

B．目的基因+运载体

C．目的基因+杨树基因+运载体

D．杨树基因+运载体

（4）成功导入重组质粒的细胞会表现为_____。

A．抗氨苄青霉素，不抗新霉素

B．抗氨苄青霉素，也抗新霉素

C．不抗氨苄青霉素，抗新霉素

D．不抗氨苄青霉素，也不抗新霉素

（5）用转基因杨树叶片喂养某种杨树害虫，发现害虫死亡率显著增加。试从分子水平写出转基因和非基因杨树的叶片细胞的三个不同点：_____。

Answer

杨树细胞 植物 EcoR I和Pst I 连接酶 B C ）比较转基因和非基因两种杨树的叶片细胞，转基因杨树细胞中含有胰蛋白酶抑制剂基因、胰蛋白酶抑制剂的mRNA、胰蛋白酶抑制剂

【解析】

(1)目的基因的获取：使用限制酶将目的基因完整的切割下来，因此不可选择BamHⅠ。

(2) 基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。这一步将目的基因和运载体连接，为使目的基因与质粒不出现反向连接，可采用两种不同的限制酶切割目的基因，用同样的限制酶切割质粒。除此之外需要考虑，选择的限制酶是否会破坏标记基因。因此选择用EcoR I和Pst I两种限制酶。

(3) 将目的基因导入受体细胞：将上述过程构建好的基因表达载体导入杨树细胞中。

(4) 目的基因的检测与鉴定：

分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质，使用抗原-抗体杂交技术。

个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

【解析】
（1）该基因工程需要将胰蛋白酶抑制剂基因导入杨树细胞，使杨树具有抗虫性，所以受体细胞是杨树细胞，属于植物基因工程。

（2）为使目的基因与质粒高效重组，最好选用EcoR I和Pst I作用于含目的基因的DNA和质粒，然后在连接酶的作用下形成重组质粒。

（3）基因工程中，导入受体细胞的重组DNA分子为目的基因和质粒即运载体，故选：B。

（4）重组质粒构建过程中用EcoR I和Pst I进行切割，Pst I会破坏氨苄青霉素抗性基因，所以质粒上保留完整的标记基因是新霉素抗性基因，所以成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素，抗新霉素。

（5）用转基因杨树叶片喂养某种杨树害虫，发现害虫死亡率显著增加。从分子水平比较转基因和非基因杨树的叶片细胞的三个不同点是比较转基因和非基因两种杨树的叶片细胞，转基因杨树细胞中含有胰蛋白酶抑制剂基因、胰蛋白酶抑制剂的mRNA、胰蛋白酶抑制剂。