Question

番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的一類果蔬．但普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細胞產生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏．為滿足人們的生產生活需要，科學家們通過基因工程技術，培育出了抗軟化、保鮮時間長的番茄新品種．操作流程如圖，請回答：
（1）過程①需要的工具酶有

 

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（2）在構建基因表達載體時，除了要在重組DNA中插入目的基因外，還需要有

 

．

（3）提取目的基因采用的限制性核酸內切酶的識別序列和切點是-^↓GATC-．在目的基因的兩側各有1個酶的切點，請畫出目的基因兩側被限制酶切割后形成的黏性未端的過程示意圖．
（4）在番茄新品種的培育過程中，將目的基因導入受體細胞的方法叫做

 

．
（5）從圖中可見，mRNA1和mRNA2的結合直接導致了

 

無法合成，最終使番茄獲得了抗軟化的性狀．
（6）培養(yǎng)②、③為植物組織培養(yǎng)過程中的

 

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（7）上述轉基因番茄會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，原因是

 

，請你提出一個上述轉基因工程的改良方案，以防止這樣的污染發(fā)生：

 

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Answer 1

考點：基因工程的原理及技術

專題：

分析：分析題圖：①是基因表達載體的構建過程，需要用限制酶和DNA連接酶；②、③是將受體細胞培養(yǎng)形成轉基因植株，需采用植物組織培養(yǎng)技術，其中②是脫分化過程、③是再分化過程，這兩個過程都需要植物激素（生長素和細胞分裂素）的調節(jié)．由左下圖可知：mRNA1和mRNA2的結合直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶合成時的翻譯過程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀．

解答： 解：（1）構建基因表達載體時，需要用到同一種的限制性內切酶處理含有目的基因的外源DNA分子和運載體，以形成相同的黏性末端，再用DNA連接酶將目的基因和載體連接構成重組質粒．
（2）基因表達載體含有目的基因、啟動子、終止子、標記基因．
（3）限制性核酸內切酶的識別序列和切點是-^↓GATC-，在目的基因的兩側各有1個酶的切點，則目的基因兩側被限制酶切割后形成的黏性未端的過程示意圖：

（4）據圖分析，在番茄新品種的培育過程中，將目的基因導入受體細胞的方法為農桿菌轉化法．
（5）從圖中可見，mRNA1和mRNA2的結合直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶合成時的翻譯過程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀．
（6）②是脫分化過程、③是再分化過程，決定植物脫分化和再分化的關鍵因素是植物激素的種類和比例，特別是生長素和細胞分裂素的協同作用在組織培養(yǎng)過程中非常重要．快速繁殖技術就是指快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術，因此要快速繁殖轉基因抗軟化番茄植株，需采用植物組織培養(yǎng)技術．
（7）據圖分析，導入的抗多聚半乳糖醛酸酶基因位于染色體上，轉基因番茄產生的花粉細胞中可能含有該基因，通過花粉會污染其它生物；花粉中含有精子，幾乎不含細胞質，而受精卵中的細胞質幾乎全部來自卵細胞，所以科學家設法將目的基因整合到受體細胞的葉綠體和線粒體的基因組中后，就不會通過花粉轉移到自然界中的其他植物．
故答案為：
（1）DNA限制性內切酶和DNA連接酶
（2）啟動子、終止子、標記基因

（3）
（4）農桿菌轉化法　  
（5）多聚半乳糖醛酸酶　    　
（6）脫分化和再分化
（7）導入的抗多聚半乳糖醛酸酶基因位于染色體上，轉基因番茄產生的花粉細胞中可能含有該基因，通過花粉會污染其它生物
改進方案：將抗多聚半乳糖醛酸酶基因導入到番茄植物細胞的線粒體或葉綠體中．

點評：本題以圖展示了轉基因番茄的培育過程，考查了基因工程的應用等相關知識．考查了學生對相關知識的理解和掌握情況，培養(yǎng)學生搜集和處理科學信息的能力，思維能力，分析和解決問題的能力，具有一定的難度．