Question

黄瓜花叶病毒（CMV）是能侵染多种植物的RNA病毒，可危害番茄的正常生长。转基因抗病毒番茄由北京大学研发，研究人员通过农杆菌介导将该病毒外壳蛋白的cDNA导入番茄植株中，通过植物组织培养技术成功获得抗CMV的番茄植株。请回答下列问题：

（1）将转基因操作后的番茄外植体接种于含有卡那霉素和青霉素的选择培养基上培养一段时间，只有部分外植体生出愈伤组织。研究人员据此确定这些生出愈伤组织的外植体都已成功导入了cDNA，你认为他们做出以上判断的理由是___________________。

（2）在植物组织培养过程中切取的番茄茎组织块要带有____________，用幼嫩茎段比成熟老枝更易产生愈伤组织，且时间早，诱导率高，原因是_______________________。在愈伤组织成长发育的过程中要进行照光培养，其作用是__________________________。

（3）科学家利用植物组织培养技术制造出了神奇的人工种子，人工种子在适宜条件下可以萌发长成幼苗，与天然种子相比能保持原有的遗传特性，其原因是_________，人工种子萌发长成的植株不一定可育，请解释其原因_____________________。

（4）请写出将含有目的基因的番茄细胞培养成一个完整植株的基本程序________（用流程图表示）。

（5）若要验证转基因番茄具有较好的抗CMV能力，请写出实验设计思路。_____________________________________

Answer

重组表达载体同时含有卡那霉素和青霉素抗性基因，只有成功导入了重组质粒的外植体才能在含有卡那霉素和青霉素的选择培养基上生出愈伤组织 形成层 幼嫩茎段细胞分化程度较低，有较高的全能性 诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 人工种子是以组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料用人工薄膜包裹得到的，属于无性繁殖，后代不会发生性状分离 人工种子中的胚状体可能由配子形成，（也可能是体细胞形成） 含目的基因的番茄细胞愈伤组织小植株 用等量强致病力的CMV分别感染转基因番茄与未转基因的番茄（普通番茄），在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察它们对CMV的抗性

【解析】

1、植物组织培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、芽，最终形成植物体。植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。植物组织培养需要离体培养、无菌条件，植物激素（生长素和细胞分裂素）、一定的营养条件、维持适宜的温度和一定的光照条件等。
2、基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。

（1）重组表达载体同时含有卡那霉素和青霉素抗性基因，只有成功导入了重组质粒的外植体才能在含有卡那霉素和青霉素的选择培养基上生出愈伤组织，因此可以确定这些生出愈伤组织的外植体都已成功导入了cDNA。
（2）在植物组织培养过程中切取的番茄茎组织块要带有形成层。幼嫩茎段细胞分化程度较低，有较高的全能性。因此用幼嫩茎段比成熟老枝更易产生愈伤组织，且时间早，诱导率高。在愈伤组织成长发育的过程中要进行照光培养，光能诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。
（3）人工种子是以组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料用人工薄膜包裹得到的，属于无性繁殖，后代不会发生性状分离。因此与天然种子相比，人工种子在适宜条件下可以萌发长成幼苗能保持原有的遗传特性。人工种子中的胚状体可能由配子形成，也可能是体细胞形成。因此人工种子萌发长成的植株不一定可育。
（4）将含有目的基因的番茄细胞培养成一个完整植株的基本程序为：含目的基因的番茄细胞通过培养形成愈伤组织，再诱导分化成小植株。
（5）要验证转基因番茄具有较好的抗CMV能力，实验设计思路为：用等量强致病力的CMV分别感染转基因番茄与未转基因的番茄（普通番茄），在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察它们对CMV的抗性。