Question

【題目】水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉所占比例越小糯性越強(qiáng)。科研人員將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列轉(zhuǎn)入水稻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直鏈淀粉合成酶基因（Wx基因）啟動(dòng)子序列的定點(diǎn)編輯，從而獲得了3個(gè)突變品系。

（1）將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí)，所需的酶是______， 重組載體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為_____________。

（2）根據(jù)啟動(dòng)子的作用推測(cè)，Wx基因啟動(dòng)子序列的改變影響了______，從而改變了 Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平。與野生型水稻相比，3個(gè)突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列___ (填：發(fā)生或不發(fā)生)改變，原因是_____________。

（3）為檢測(cè)啟動(dòng)子變化對(duì)Wx基因表達(dá)的影響，科研人員需要檢測(cè)Wx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA （Wx mRNA）的量。檢測(cè)時(shí)分別提取各品系胚乳中的總RNA，經(jīng)_____過(guò)程獲得總 cDNA。通過(guò)PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性的擴(kuò)增出 Wx基因的cDNA，原因是_____________。

（4）各品系Wx mRNA量的檢測(cè)結(jié)果如圖所示，據(jù)圖推測(cè)糯性最強(qiáng)的品系為_____，原因是_____________。

Answer 1

【答案】限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 轉(zhuǎn)化 RNA聚合酶與啟動(dòng)子的識(shí)別和結(jié)合 不發(fā)生 編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動(dòng)子 逆轉(zhuǎn)錄（或：反轉(zhuǎn)錄） 引物是根據(jù)Wx基因的一段已知序列設(shè)計(jì)合成的（或：引物能與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合） 品系3 品系3的Wx mRNA最少，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強(qiáng)

【解析】

基因工程的操作步驟：

1、獲取目的基因（從基因組文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因、化學(xué)合成法）；

2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建（這也是基因工程的核心）；一個(gè)完整的基因表達(dá)載體包括：

（1）啟動(dòng)子：位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合的位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)目的基因的轉(zhuǎn)錄；（2）目的基因：編碼蛋白質(zhì)的基因；（3）終止子：位于基因的尾端，其作用使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停止；（4）標(biāo)記基因：作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來(lái)。

3、將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞（植物、動(dòng)物、微生物）：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程，稱為轉(zhuǎn)化。

4、目的基因的檢測(cè)與鑒定 （DNA分子雜交技術(shù),分子雜交技術(shù)、抗原抗體雜交）。

（1）將目的基因與Ti質(zhì)粒構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要限制酶的切割，將目的基因插入載體時(shí)需要DNA連接酶的連接，重組載體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程叫做轉(zhuǎn)化。

（2）根據(jù)以上分析可知，啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合的位點(diǎn)，如果啟動(dòng)子序列改變將會(huì)影響RNA聚合酶與之結(jié)合和識(shí)別，進(jìn)而影響基因的轉(zhuǎn)錄水平。在真核生物中，編碼蛋白質(zhì)的序列是基因中編碼區(qū)，編碼區(qū)中不包括啟動(dòng)子序列，因此直鏈淀粉合成酶的基因堿基序列中不含有啟動(dòng)子，因此3個(gè)突變品系中Wx基因中控制合成直鏈淀粉酶的氨基酸序列不發(fā)生改變。

（3）以mRNA為模板合成cDNA的過(guò)程為逆轉(zhuǎn)錄，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增Wx基因的cDNA，需要以Wx基因合成的引物，這樣引物能夠在總cDNA中與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合，從而利用PCR擴(kuò)增技術(shù)專一性擴(kuò)增出Wx基因的cDNA。

（4）識(shí)圖分析可知，圖中品系3的Wx基因的mRNA的含量最少，那么合成的直鏈淀粉酶最少，直鏈淀粉合成量最少，因此該水稻胚乳中含的直鏈淀粉比例最小，糯性最強(qiáng)。