Question

為了實現(xiàn)燃料供應來源多樣化，發(fā)展長期替代化石燃料的產(chǎn)品如燃料酒精、生物柴油、沼氣等已經(jīng)列入了我國未來10年的發(fā)展計劃。廣東省是我國甘蔗的主產(chǎn)區(qū)之一。甘蔗是一種高光效的C4植物，單位面積產(chǎn)量很高，種植面積日益擴大，目前已成為南方地區(qū)燃料酒精生產(chǎn)的重要原料。利用甘蔗生產(chǎn)燃料酒精的一般工藝流程為：甘蔗→榨汁(蔗糖)→酵母發(fā)酵→蒸餾→成品(燃料酒精)。

請根據(jù)上述材料，回答下列問題：

(1)簡述甘蔗大規(guī)模快速繁殖技術的過程。

(2)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精發(fā)酵菌種，對野生酵母菌進行誘變后通過篩選可以得到具有這些特性的突變菌，誘變及篩選過程如下：

步驟1：野生菌液體培養(yǎng)一段時間后接受紫外線照射誘變處理。

步驟2：制備選擇培養(yǎng)基。在基本培養(yǎng)基的基礎上，注意________和________，加瓊脂后滅菌，制成固體平板。

步驟3：將紫外線照射后的菌液稀釋涂布平板。

步驟4：根據(jù)________篩選出突變菌。

(3)上述步驟2、3和4的依據(jù)分別是________。

(4)利用獲得的突變菌和蔗汁進行酒精實驗，除了將培養(yǎng)基滅菌、保持空間潔凈外，發(fā)酵過程中防止外來雜菌入侵還有哪些可行的方法？(列舉兩種)

 

 

 

(5)甘蔗榨汁以后還有大量的蔗糖廢棄物，主要成分為木質素、纖維素和半纖維素，但是酵母菌無法直接利用，原因是其________。請?zhí)岢鼋鉀Q該問題的方法。(列舉兩種方法)

 

 

(6)突變菌往往帶有一些特殊的基因。在獲得這些基因的過程中，PCR技術相當重要。PCR擴增反應中加入引物和DNA聚合酶的作用分別是什么？

 

 

Answer 1

　(1)選取甘蔗外植體，通過誘導脫分化產(chǎn)生愈傷組織，然后調整植物激素比例，再分化形成芽和根，獲得大量試管苗(或通過誘導大量形成胚狀體，制成人工種子，適宜條件下萌發(fā)成幼苗)。(2)添加高濃度蔗糖(葡萄糖)　調低pH值　是否能在選擇培養(yǎng)基上生長　(3)提供高糖和酸性的篩選環(huán)境　獲得單菌落　能生長代表該菌落具有耐高糖和耐酸的特性　(4)①利用突變菌的耐酸特性，降低培養(yǎng)基的pH值達到抑菌目的；②利用突變菌的耐高糖特性，通過高滲環(huán)境達到抑菌目的；③保持厭氧環(huán)境，達到抑菌目的；④在培養(yǎng)基中添加一些抑制物如特殊的維生素，達到抑菌目的；(5)缺乏相應的分解酶系(或缺乏纖維素和半纖維素酶)　在酵母菌中轉入分解酶系相關基因，利用酶或微生物分解蔗糖渣；利用物理和化學方法分解蔗渣；將酵母菌與其他能分解蔗渣的微生物混合發(fā)酵。(6)引物的作用是結合在模板DNA上，提供DNA延伸起始位點；DNA聚合酶的作用是從引物的3′端開始催化DNA的延伸。

 

(1)快速繁殖甘蔗可采用組織培養(yǎng)的方法。(2)要篩選耐高糖和耐酸的菌種，培養(yǎng)基中必須加入高濃度蔗糖和調低pH值。能在此選擇培養(yǎng)基上生長的即為所需菌種。(3)步驟2是給其提供高糖或酸性的篩選過程；步驟3是為了獲得單菌落；步驟4是根據(jù)能生長的菌株具有耐高糖和耐酸的特性篩選出突變菌。(4)防止雜菌入侵的辦法有多種，詳見答案。(5)酵母菌不能分解木質素、纖維素等物質，是因為其體內缺少相應的酶，解決辦法詳見答案。(6)PCR擴增反應中加入的產(chǎn)物和DNA聚合酶的作用見答案。