Question

棉花种植过程中常因棉铃虫啃食叶片而减产。苏云金芽孢杆菌能产生具有杀虫能力的Bt 毒蛋白。科研人员将Bt 毒蛋白基因作为目的基因导入普通棉株细胞内， 培育出了能抗棉铃虫的转基因抗虫棉。下图为制备抗虫棉的基本流程，①～⑤表示相关的操作。请回答下列问题：

（1）步骤①中，利用 PCR技术扩增 Bt毒蛋白基因时，需要根据 Bt 毒蛋白基因两端的部分核苷酸序列设计___________。

（2）步骤②构建基因表达载体时需要用到 ECoR I 和 BamH I 两种_________酶对目的基因和质粒进行切割，酶切后形成的目的基因两端的黏性末端_____（填“相同”或“不相同”），以防止自身环化。切割后的产物还需要用____酶进行连接。

（3）步骤③中需先用____处理农杆菌以便将基因表达载体导入其中。

（4）步骤④中，可通过____技术检测愈伤组织细胞中是否含有 Bt毒蛋白，若未检测出 Bt 毒蛋白，则可能的原因是________。

（5）分别用普通棉花植株和转基因棉花植株的叶片饲喂棉铃虫，若出现_____结果，说明抗虫棉对棉铃虫表现出一定的抗性。

Answer

引物 限制 不相同 DNA连接 Ca2+ 抗原抗体杂交 Bt毒蛋白基因未能导入棉花愈伤组织细胞（或在棉花愈伤组织细胞中未表达或未转录或未翻译） 转基因棉花叶片被啃食的程度比普通棉花轻，或啃食转基因棉花的棉铃虫死亡率更高或生长更缓慢

【解析】

分析题图：题图表示抗虫棉的培育过程，其中①获取目的基因，②表示基因表达载体的构建过程，是基因工程的核心步骤；③表示将目的基因导入受体细胞；④表示采用植物组织培养技术将转基因受体细胞培育成转基因抗虫棉。

（1）步骤①为获取目的基因，利用PCR技术扩增Bt毒蛋白基因时，需要根据Bt毒蛋白基因两端的部分核苷酸序列设计引物。
（2）步骤②构建基因表达载体时需要用到ECoRI和BamHI两种限制酶对目的基因和质粒进行切割，酶切后形成的目的基因两端的黏性未端不相同，以防止自身环化。切割后的产物还需要用DNA连接酶将磷酸二酯键连接起来。
（3）步骤中，微生物细胞作为受体细胞时，需要钙离子处理使其变为感受态细胞，因此过程③中需先用Ca2+（或CaCl2）处理农杆菌以便将基因表达载体导入细胞。
（4）步骤④中，可通过抗原-抗体杂交技术检测愈伤组织细胞中是否含有Bt毒蛋白，若未检测出Bt毒蛋白，则可能是由于Bt毒蛋白基因未能导入棉花愈伤组织细胞（或在棉花愈伤组织细胞中未表达或未转录或未翻译）。
（5）分别用普通棉花植株和转基因棉花植株的叶片饲喂棉铃虫，若出现转基因棉花叶片被啃食的程度比普通棉花轻，或啃食转基因棉花的棉铃虫死亡率更高或生长更缓慢结果，说明抗虫棉对棉铃虫表现出一定的抗性。