Question

为了应对干旱和强降雨等灾害性天气，很多城市增设了雨水截流储存和利用的设施，如布设于道路周边或地势较低区域的生物滞留池。生物滞留池内土壤、植物和微生物等构成了小型生态系统。某城市道路收集到的雨水含有高浓度污染物，其中的多环芳烃（PAHs），会严重危害城市水环境。科研人员基于解决污染问题和维护生态安全两方面考虑，在从当地环境中筛选耐受菌的基础上，通过转基因技术获得高效降解污染物的工程菌。

（1）经检测发现，生物滞留池内PAHs中的芘含量相对较高。研究者尝试筛选能降解芘的菌种。

①筛选能降解芘的菌种基本操作步骤如下。请将下列“方框”内字母后面内容补充完整a________b________c________d________e________。

②从对照区域和生物滞留池中分别培养出占比较高的菌属，结果见图1、图2。在两个区域中均能检测出的菌属有________个，此结果能够说明滞留池土壤中________出现了明显的变化。

③在另一个筛选对芘具有耐受性的菌株的实验中，分离得到四个菌属中的菌株，其生长曲线见图3。研究人员欲从中选择一个构建工程菌。结合图1、图2所示结果，你认为应选择_________，理由是________。

（2）研究者将能高效降解芘的外源基因重组至所选受体菌的同时，还转入了含lac启动子的核酸酶基因。在半乳糖苷分子的诱导下该启动子会被激活，表达的核酸酶会将自身遗传物质降解进而发生菌体自毁。转入该基因在维护生态安全方面的意义是_______。

（3）试举一例说明人类在改造自然的过程中，可能会带来的生物安全隐患_______。

Answer

a芘 b培养基（培养皿、接种环等） c稀释涂布平板 d酒精灯火焰（外焰） e菌落 3 微生物种类及比例 Pse Pse菌株在对照池和滞留池中均占比较大且对芘的耐受性较好 防止转基因微生物逃逸到自然界，将实验带来的生态风险降到最低 将外来物种引入新的环境，可能会造成生物入侵问题；转基因生物可能会影响原有生态系统中的生物多样性等

【解析】

1.生物多样性是指生物圈内的所有的植物、动物和微生物（物种多样性），它们所拥有的全部基因（基因多样性，也称遗传多样性）以及各种各样的生态系统（生态系统多样性），包括物种、基因（遗传）和生态系统三个层次。

2. 不适当引种的危害：澳大利亚原来并没有仙人掌类植物，当地人从美洲引种一种仙人掌作为篱笆，结果仙人掌过度繁殖，侵占大量的农田和耕地，给当地生态造成危害。

3.外来物种入侵的危害：外来物种入侵会严重破坏生物的多样性，并加速物种的灭绝；外来物种入侵会严重破坏生态平衡；外来物种入侵会因其可能携带的病原微生物而对其他生物的生存甚至对人类健康构成直接威胁。

4.基因污染指对原生物种基因库非预期或不受控制的基因流动，外源基因通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分，基因污染主要是由基因重组引起的。

（1）①配制以芘（a）为唯一碳源的培养基→为了获得纯净的培养物需要用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，同时对培养皿、接种环也要进行进行灭菌（b）→对灭菌完成的培养基进行倒平板操作→然后用稀释涂布平板法对土壤浸出液进行接种（c）→接种时，为避免杂菌污染，需要在酒精灯火焰（外焰）旁进行接种（d）→接种完成后需要将平板放在恒温培养箱中进行培养→待菌落长出后，挑选颜色、大小等有差异的单个菌落进行进一步的接种，进而对菌种进行分离的鉴定（e）。

②根据图1、图2的结果可知，在两个区域中均能检测出的菌属有3个分别为Tha、Pse、Com，该实验结果说明滞留池土壤中微生物种类及比例发生了明显的变化。

③由图3的生长曲线可推测四种菌种对芘的耐受性均表现较好，但结合图1、图2所示结果，发现只有Pse菌株在对照池和滞留池中均占比较大且对芘的耐受性较好，因此研究人员需要应选择Pse来构建工程菌。

（2）研究者将能高效降解芘的外源基因重组至所选受体菌的同时，还转入了含lac启动子的核酸酶基因。在半乳糖苷分子的诱导下该启动子会被激活，表达的核酸酶会将自身遗传物质降解进而发生菌体自毁。据此可知转入该基因的意义在于能防止转基因微生物逃逸到自然界，从而将实验带来的生态风险降到最低，避免引起生态危机。

（3）人类在改造自然的过程中，如将外来物种引入新的环境，可能会造成生物入侵问题从而使入侵地的生物多样性锐减；转基因生物可能会引起基因污染，从而影响原有生态系统中的生物多样性等。