Question

变异链球菌在牙面的粘附、集聚是龋齿发生的先决条件，转基因可食防龋疫苗是通过基因工程技术，将变异链球菌中与龋齿发生密切相关的抗原基因(PAcA基因)转入植物细胞，利用植物生物反应器生产的可食用基因工程疫苗。

（1）转基因植物的制备：

单一使用PAcA基因，机体免疫应答不理想，霍乱毒素中有增强机体免疫应答的氨基酸序列(CTB)，将CTB基因与PAcA基因连接成嵌合(PAcA—CTB)基因，作为目的基因与Ti质粒的________拼接，并用______法导入离体的豌豆叶肉细胞中，经植物组织培养获得转基因豌豆植株。

（2）对上述含PAcA—CTB基因的豌豆植株进一步研究，发现其中一些植株体细胞中含两个PAcA—CTB基因(用字母A表示，基因无累加效应)。请设计最简便的实验方案探究这两个基因在豌豆染色体的位置。

实验思路：______________________________，观察记录子一代表现型及其比例。

实验结果和结论：

①若F₁中疫苗植株出现的概率是_____________，则基因的位置如图甲所示；

图甲：

②若F₁中疫苗植株出现的概率是_______，则基因的位置如图乙(请参照图甲绘制图乙并标出基因A的位置)；

图乙：______

③若F₁中疫苗植株出现的概率是________，则基因的位置如图丙(请参照图甲绘制图丙并标出基因A的位置)。

图丙：_____

（3）上述三种情况中适于进行推广种植的是两个基因位于_______的植株。多年后，若出现了非疫苗植株，请写出可能的变异类型及产生的原因①___________；②_____________；③_________________。

Answer

T—DNA 农杆菌转化 选择转基因豌豆植株自交 3／4 15／16 1 一对同源染色体上 基因突变，A基因突变为a 基因重组，四分体时期非姐妹染色单体交叉互换，使两个A基因位于同一条染色体上 染色体缺失，使A基因缺失

【解析】

1．基因工程技术的基本步骤：

（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。

（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。

（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。

（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--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。

2．基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

（1）转基因植物的制备：单一使用PAcA基因，机体免疫应答不理想，霍乱毒素中有增强机体免疫应答的氨基酸序列（CTB），将CTB基因与PAcA基因连接成嵌合（PAcA-CTB）基因，作为目的基因与Ti质粒的T-DNA拼接，并用农杆菌转化法导入离体的豌豆叶肉细胞中，经植物组织培养获得转基因植株。

（2）为确定上述基因在豌豆染色体的位置，选择转基因豌豆植株自交，观察记录子一代表现型及其比例。

①PAcA-CTB基因位于如图甲所示，一对同源染色体上，且基因与染色体的位置关系如图甲所示，则其产生a配子的概率为1/2，因此F1中疫苗植株的比例为=1-1/2×1/2=3/4。

②PAcA-CTB基因位于非同源染色体上，且基因与染色体的位置关系如图以所示，则其产生aa配子的概率为1/4，因此F1中疫苗植株概率为1-1/4×1/4=15/16，图乙为。

③F1全为疫苗植株，概率为1，则所有配子都含有A基因，因此两个A基因位于（一对）同源染色体上，图丙为。

（3）上述三种基因与染色体的位置关系适于进行推广种植的是两个基因位于 （一对）同源染色体上的植株。多年后，出现了非疫苗植株，其可能的变异类型及产生的原因是基因突变，A基因突变为a；基因重组，四分体时期姐妹染色单体交叉互换使两个A基因位于同一条染色体上；染色体变异，染色体缺失使A基因缺失；或染色体倒位、染色体易位。