Question

9．某些植物在進(jìn)化過(guò)程中已經(jīng)形成抵抗干旱、低溫和高鹽等逆境的調(diào)控機(jī)制，感受并響應(yīng)各種外界刺激．轉(zhuǎn)錄因子OrERF是一類蛋白質(zhì)，在植物抵抗逆境時(shí)發(fā)揮重要作用．科研人員對(duì)水稻OrERF基因進(jìn)行系列研究．
（1）科研人員對(duì)水稻OrERF基因上游部分中的轉(zhuǎn)錄非模板鏈進(jìn)行測(cè)序，結(jié)果如下：

OrERF基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA中的起始密碼子是AUG．①②③三個(gè)元件分別在高鹽、干旱、低溫不同信號(hào)的誘導(dǎo)下，導(dǎo)致此基因表達(dá)出不同的OrERF蛋白，以適應(yīng)高鹽、干旱、低溫環(huán)境，此現(xiàn)象說(shuō)明一個(gè)基因可以控制多個(gè)性狀，基因和環(huán)境共同決定生物的性狀．
（2）科研人員欲將水稻OrERF基因?qū)�入擬南芥體內(nèi)，獲得抗逆性強(qiáng)的植株，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如圖：

可利用PCR技術(shù)獲得并擴(kuò)增此基因．將此基因與Ti質(zhì)粒結(jié)合后導(dǎo)入農(nóng)桿菌體內(nèi)，通過(guò)農(nóng)桿菌侵染將上述基因?qū)�入擬南芥的染色體上．圖中d階段需要應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其培養(yǎng)基中除必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和瓊脂外，還需添加激素、高鹽（高濃度的NaCl）等物質(zhì)．一段時(shí)間后，可獲得抗高鹽的擬南芥植株．
（3）實(shí)驗(yàn)檢測(cè)OrERF基因在高鹽條件下的表達(dá)水平結(jié)果如圖．

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自然條件下擬南芥中OrERF基因的表達(dá)較低，高鹽處理后12小時(shí)OrERF基因的表達(dá)顯著增加．
（4）此系列實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)步驟（2）和（3）的目的是驗(yàn)證OrERF基因在擬南芥中高鹽條件下也能表達(dá)．
（5）植物感受外界干旱、高鹽、低溫等信號(hào)，通過(guò)一系列信息傳遞合成轉(zhuǎn)錄因子．轉(zhuǎn)錄因子OrERF對(duì)下游基因調(diào)節(jié)過(guò)程如圖．

轉(zhuǎn)錄因子OrERF作用的場(chǎng)所是細(xì)胞核．它通過(guò)激活RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的過(guò)程．最后通過(guò)基因產(chǎn)物的作用對(duì)外界信號(hào)在生理生化等方面作出適合的調(diào)節(jié)反應(yīng)．

Answer 1

分析 基因工程技術(shù)的基本步驟：
（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成．
（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等．
（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣．將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入�?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法．
（4）目的基因的檢測(cè)與鑒定：分子水平上的檢測(cè)：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)．個(gè)體水平上的鑒定：抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等．

解答 解：（1）非模板鏈中于起始密碼子對(duì)應(yīng)的堿基序列是ATG，則模板鏈中轉(zhuǎn)錄成起始密碼子的堿基序列為T(mén)AC，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，起始密碼子是AUG；①②③三個(gè)元件分別在高鹽、干旱、低溫不同信號(hào)的誘導(dǎo)下，導(dǎo)致此基因表達(dá)出不同的OrERF蛋白，以適應(yīng)高鹽、干旱、低溫環(huán)境，此現(xiàn)象說(shuō)明一個(gè)基因可以控制多個(gè)性狀，基因和環(huán)境共同決定生物的性狀．
（2）PCR技術(shù)可在體外大量擴(kuò)增目的基因；圖示將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞采用了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，即將目的基因與Ti質(zhì)粒結(jié)合后導(dǎo)入農(nóng)桿菌體內(nèi)，通過(guò)農(nóng)桿菌侵染將上述基因?qū)�入擬南芥的染色體上．植物組織培養(yǎng)所需的培養(yǎng)基中除必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和瓊脂外，還需添加激素（生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素）、高鹽（高濃度的NaCl，作用是從個(gè)體水平上進(jìn)行鑒定）等物質(zhì)．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自然條件下（鹽濃度為0時(shí)）擬南芥中OrERF基因的表達(dá)較低，高鹽處理后12小時(shí)OrERF基因的表達(dá)顯著增加．
（4）此系列實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)步驟（2）和（3）的目的是驗(yàn)證OrERF基因在擬南芥中高鹽條件下也能表達(dá)．
（5）轉(zhuǎn)錄因子OrERF作用于轉(zhuǎn)錄過(guò)程，而轉(zhuǎn)錄的主要場(chǎng)所是細(xì)胞核，因此轉(zhuǎn)錄因子OrERF作用的場(chǎng)所是細(xì)胞核；由圖可知，轉(zhuǎn)錄因子OrERF通過(guò)激活RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的過(guò)程．
故答案為：
（1）AUG    一個(gè)基因可以控制多個(gè)性狀，基因和環(huán)境共同決定生物的性狀
（2）PCR   Ti質(zhì)粒   激素    高鹽（高濃度的NaCl）
（3）較低   12
（4）驗(yàn)證OrERF基因在擬南芥中高鹽條件下也能表達(dá)
（5）細(xì)胞核    激活RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄復(fù)合物

點(diǎn)評(píng) 本題結(jié)合圖解，綜合考查基因工程、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯等知識(shí)，要求考生識(shí)記基因工程的原理、操作工具及操作步驟；識(shí)記遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程、場(chǎng)所、條件等知識(shí)，能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題．