Question

10．普通番茄細(xì)胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細(xì)胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細(xì)胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏．科學(xué)家們通過基因工程技術(shù)，培育出了抗軟化、保鮮時(shí)間長(zhǎng)的番茄新品種，操作流程如圖．請(qǐng)回答：

（1）在番茄新品種培育過程中，將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，篩選出含重組DNA的土壤農(nóng)桿菌時(shí)通常依據(jù)質(zhì)粒上的標(biāo)記基因的表達(dá)．構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是限制酶和DNA連接酶．
（2）為促使圖中②、③過程的順利完成，需要在無菌和人工控制條件下進(jìn)行．要快速培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因抗軟化番茄植株，目前常用的科技方法是植物組織培養(yǎng)．為獲得這種番茄的脫毒苗，應(yīng)用其莖尖進(jìn)行培養(yǎng)．
（3）除了圖示培育方法外，還可通過蛋白質(zhì)工程技術(shù)，對(duì)多聚半乳糖醛酸酶的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特定的改變，從而獲得抗軟化的番茄品種，關(guān)鍵的操作是對(duì)多聚半乳糖醛酸酶基因進(jìn)行定向改造．
（4）為防止轉(zhuǎn)基因番茄通過花粉將抗多聚半乳糖醛酸酶基因傳播給其它植物而造成基因污染，可將抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)�入番茄植物�?xì)胞的線粒體或葉綠體（結(jié)構(gòu)）中．

Answer 1

分析 本題考查了基因工程的工具、標(biāo)記基因的作用、基因工程在植物細(xì)胞中的應(yīng)用和植物組織培養(yǎng)技術(shù)等知識(shí)．
1、基因工程的工具有：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和運(yùn)載體．需要限制酶來切割以獲取目的基因，同時(shí)需要相同的限制酶切割運(yùn)載體以獲取與目的基因相同的黏性末端，再通過DNA連接酶連接目的基因和運(yùn)載體．
2、標(biāo)記基因的作用是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來，因此篩選出含重組DNA的土壤農(nóng)桿菌時(shí)通常依據(jù)質(zhì)粒上標(biāo)記基因的表達(dá)．
3、將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有花粉管通道法、基因槍法．
3、植物組織培養(yǎng)過程指：外植體脫分化形成愈傷組織，然后再分化形成胚狀體，最后進(jìn)一步發(fā)育成新植株．植物組織培養(yǎng)過程體現(xiàn)了植物體細(xì)胞的全能性．
4、細(xì)胞質(zhì)基因遺傳表現(xiàn)為母系遺傳．

解答 解：（1）據(jù)圖分析，在番茄新品種的培育過程中，將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞的方法為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法．在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，重組DNA中除插入目的基因外，還需要有啟動(dòng)子、終止子以及標(biāo)記基因，其作用是便于篩選出導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞．構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是限制酶和DNA連接酶．
（2）為促使圖中②、③過程即植物的組織培養(yǎng)過程順利完成，需要在無菌和人工控制條件下進(jìn)行．要快速培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因抗軟化番茄植株，目前常用的科技方法是植物組織培養(yǎng)．由于莖尖處往往無病毒，為獲得這種番茄的脫毒苗，應(yīng)用其莖尖進(jìn)行培養(yǎng)．
（3）除了圖示培育方法外，還可通過蛋白質(zhì)工程技術(shù)，對(duì)多聚半乳糖醛酸酶的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特定的改變，從而獲得抗軟化的番茄品種，關(guān)鍵的操作是對(duì)多聚半乳糖醛酸酶基因進(jìn)行定向改造．
（4）線粒體和葉綠體中的基因?qū)儆诩?xì)胞質(zhì)基因，表現(xiàn)為母系遺傳．因此，將抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)�入番茄植物�?xì)胞的線粒體或葉綠體中，可防止轉(zhuǎn)基因番茄通過花粉將抗多聚半乳糖醛酸酶基因傳播給其他植物而造成基因污染．
故答案為：
（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法   標(biāo)記基因   限制酶   DNA連接酶
（2）無菌和人工控制   植物組織培養(yǎng)（微型繁殖）   莖尖
（3）多聚半乳糖醛酸酶    多聚半乳糖醛酸酶基因
（4）線粒體或葉綠體

點(diǎn)評(píng) 本題以圖展示了轉(zhuǎn)基因番茄的培育過程，考查了基因工程的應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)．考查了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握情況，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理科學(xué)信息的能力，思維能力，分析和解決問題的能力，具有一定的難度．