Question

“黄金大米”是在普通大米中转入合成β–胡萝卜素所需的两个外源基因（玉米来源的八氢番茄红素合酶基因和细菌来源的胡萝卜素脱氢酶基因），使原本不能合成β–胡萝卜素的水稻胚乳变得可以合成，大米呈现出金黄色，故称为“黄金大米”。据此回答下列问题。

（1）从玉米、细菌体内获取的基因能拼接在一起，原因是______________。

（2）运载这两种基因的质粒上的组件往往需要进行加工：

①若在培育出的“黄金大米”中检测不到______________，说明需对启动子或终止子进行加工或替换，八氢番茄红素合酶基因和胡萝卜素脱氢酶基因的启动子应来自______________。

②为便于将两个外源基因及其他组件拼接到质粒上，所选质粒应满足的条件是_____________________。

③在重组质粒上添加合适的标记基因也是重要的一个环节，标记基因往往是______________基因，其作用是______________。

（3）借助蛋白质工程可提高细菌来源的胡萝卜素脱氢酶的活性，其基本途径是_____________________。

Answer

不同来源的基因均为双螺旋结构，且均遵循碱基互补配对原则 八氢番茄红素合酶基因和胡萝卜素脱氢酶基因转录出的mRNA 大米 具有多个限制酶的切割位点 抗生素抗性 鉴别受体细胞是否含有目的基因，便于将含有目的基因的细胞筛选出来 预期蛋白质功能→设计预期蛋白质三维结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（→得到预期的基因）

【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）从玉米、细菌体内获取的基因能拼接在一起，原因是不同来源的基因均为双螺旋结构，且均遵循碱基互补配对原则。

（2）①启动子是RNA聚合酶结合的位点，是目的基因转录的起点，终止子是转录的终止点，若在培育出的“黄金大米”中检测不到八氢番茄红素合酶基因和胡萝卜素脱氢酶基因转录出的mRNA，说明需对启动子或终止子进行加工或替换，由于八氢番茄红素合酶基因和胡萝卜素脱氢酶基因需在大米中转录和翻译，所以八氢番茄红素合酶基因和胡萝卜素脱氢酶基因的启动子应来自大米。

②为便于将两个外源基因及其他组件拼接到质粒上，所选质粒应满足的条件是具有多个限制酶的切割位点。

③标记基因往往是抗生素抗性基因，其作用是鉴别受体细胞是否含有目的基因，便于将含有目的基因的细胞筛选出来。

（3）蛋白质工程的基本途径是：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质三维结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（→得到预期的基因）。