Question

在植物基因工程中，抗除草剂基因是常用的标记基因之一。但抗除草剂基因存在于转基因植物体内可能会造成生物安全问题。目前科研人员利用Cre/LoxP位点特异性重组系统来解决这一问题，该系统可以在确定目的基因导入成功后，删除转基因植物细胞内的抗除草剂基因，原理如下图：

注：①LoxP是具有特异性序列的小DNA片段，自身不表达，也不影响其他基因表达

②Cre酶特异性识别LoxP上的序列并切开LoxP

③启动子1只能在植物细胞中起作用（具有特种特异性）

回答下列问题：

（1）据图分析，目的基因转录时，____________（填“启动子1”、“启动子2”或“启动子3”）是RNA聚合酶识别、结合的位点。

（2）抗除草剂基因作为标记基因，可以鉴定和选择重组DNA的原因是____________。

（3）Cre酶可以切开LoxP，其功能类似于基因工程中的____________酶。经Cre酶处理后，抗除草剂基因即使存在植物体内也不再表达的原因是____________。抗除草剂基因若继续留在植物体内可能会造成的安全问题是____________。

（4）利用农杆菌将图中所示的重组载休导入植物细胞，农杆菌内重组载体上的抗除草剂基因会不会被删除?

____________，原因是________________________。

Answer

启动子2 抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上 限制 没有启动子 抗除草剂基因可能扩散到杂草（其他物种）中 不会 启动子1有物种特异性，农杆菌内没有Cre酶

【解析】

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。

（1）启动子是启动自己所关联基因片段的转录，具有方向性。在载体图谱上，启动子指向的基因片段即为该启动子关联基因，所以据题干图示，是启动子2启动了目的基因的转录。

（2）抗除草剂基因作为标记基因，其功能是鉴定和选择重组DNA。若受体细胞具有抗除草剂能力，即可知抗除草剂基因已进入受体细胞。因为目的基因与抗除草剂基因在同一个DNA分子上（重组载体），抗除草剂基因已进入受体细胞，所以目的基因应该也进入了受体细胞。

（3）Cre酶特异性识别LoxP序列、且在LoxP序列的特定位点切开，跟限制酶的功能是一样的。根据图示，Cre酶在LoxP序列的特定位点切开后，启动子3与抗除草剂基因分离，“不再表达的原因”就是没有启动子。抗除草剂基因存在转基因植物体内，可能会通过某种途径转移到其他生物体内，造成基因污染，可能会引发生物安全问题。

（4）启动子1具有物种特异性，所以在农杆菌内，图示重组基因表达载体中的Cre酶基因不会表达产生Cre酶，没有Cre酶存在于农杆菌内，抗除草剂基因不会被删除。