Question

14．变异链球菌在牙面的粘附、集聚是龋齿发生的先决条件，转基因可食防龋疫苗是通过基因工程技术，将变异链球菌中与龋齿发生密切相关的抗原基因（PAcA基因）转入植物的表达载体中，利用植物生物反应器生产的可食用基因工程疫苗．
（1）转基因植物的制备：
单一使用PAcA基因，机体免疫应答不理想，霍乱毒素中有增强机体免疫应答的氨基酸序列（CTB），将CTB基因与PAcA基因连接成嵌合（PAcA-CTB）基因，作为抗原目的基因与Ti质粒的T-DNA拼接，并用农杆菌转化法导入离体的黄瓜叶肉细胞中，经植物组织培养获得转基因植株．
（2）转基因植株目的基因的PCR鉴定：已知PAcA-CTB基因部分序列如下
5′---CCGTGT…ATGCCT---3′
3′---GGCACA…TACGGA---5′
根据上述序列选择引物BD（填字母）进行PCR．
A．引物：5′-GGCACA-3′
B．引物：5′-AGGCAT-3′
C．引物：5′-CCGUGU-3′
D．引物：5′-CCGTGT-3′
反应结束后，电泳检测PCR产物，结果如图（1来自未转化植株，2是含PAcA-CTB基因的质粒，3-10来自转基因植物），从结果可以看出，3、5、8、9、10号植物含有PAcA-CTB基因．

（3）对上述含PAcA-CTB基因的植株进一步研究，发现其中一些植株体细胞中含两个PAcA-CTB基因（用字母A表示，基因间无累加效应）．为了确定这两个基因与染色体的位置关系，研究人员单独种植每株黄瓜，将同一植株上雄花花粉授到雌花柱头上，通过子一代表现型及其分离比进行分析：
①若F₁中疫苗植株：非疫苗植株=15：1，则PAcA-CTB基因位于非同源染色体上，基因与染色体的位置关系如图甲所示．

②若F₁中疫苗植株：非疫苗植株=3：1，则两个基因位于（同）一条染色体上，图乙中（也可画在另一对染色体上），请在图乙中标出基因．
③若F₁全为疫苗植株，则两个基因位于（一对）同源染色体上，图丙中（也可画在另一对染色体上），请在图丙中标出基因．
（4）上述三种基因与染色体的位置关系适于进行推广种植的是两个基因位于（一对）同源染色体上的植株．多年后，若出现了非疫苗植株，请写出一种可能的变异类型及产生的原因基因突变，A基因突变为a；
基因重组，四分体时期姐妹染色单体交叉互换使两个A基因位于同一条染色体上；
染色体变异，染色体缺失使A基因缺失；或染色体倒位、染色体易位．

Answer 1

分析 1、基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成．
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等．
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法．
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等．
2、基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合．

解答 解：（1）转基因植物的制备：单一使用PAcA基因，机体免疫应答不理想，霍乱毒素中有增强机体免疫应答的氨基酸序列（CTB），将CTB基因与PAcA基因连接成嵌合（PAcA-CTB）基因，作为抗原目的基因与Ti质粒的T-DNA拼接，并用农杆菌转化法导入离体的黄瓜叶肉细胞中，经植物组织培养获得转基因植株．
（2）已知PAcA-CTB基因部分序列如下
5′---CCGTGT…ATGCCT---3′
3′---GGCACA…TACGGA---5′
由于PCR技术中，子链合成方向是从5′到3′，因此应该选择引物 BD进行PCR．反应结束后，电泳检测PCR产物，结果如图（1来自未转化植株，2是含PAcA-CTB基因的质粒，3-10来自转基因植物），从结果可以看出3、5、8、9、10号植物含有PAcA-CTB基因．
（3）①PAcA-CTB基因位于非同源染色体上，且基因与染色体的位置关系如图甲所示，则其产生aa配子的概率为$\frac{1}{4}$，因此F₁中疫苗植株：非疫苗植株=（1-$\frac{1}{4}×\frac{1}{4}$）：$\frac{1}{4}×\frac{1}{4}$=15：1．
②若F₁中疫苗植株：非疫苗植株=3：1，相当于一对等位基因的遗传结果，则两个A基因位于（同）一条染色体上．
③若F₁全为疫苗植株，则所有配子都含有A基因，因此两个A基因位于 （一对）同源染色体上．
（4）上述三种基因与染色体的位置关系适于进行推广种植的是两个基因位于 （一对）同源染色体上的植株．多年后，出现了非疫苗植株，其可能的变异类型及产生的原因是基因突变，A基因突变为a；基因重组，四分体时期姐妹染色单体交叉互换使两个A基因位于同一条染色体上；染色体变异，染色体缺失使A基因缺失；或染色体倒位、染色体易位．
故答案为：
（1）抗原目的基因农杆菌转化
（2）BD      3、5、8、9、10
（3）①15：1
②（同）一条染色体上，图乙中（也可画在另一对染色体上）
③（一对）同源染色体上，图丙中（也可画在另一对染色体上）
（4）（一对）同源染色体上
基因突变，A基因突变为a；
基因重组，四分体时期姐妹染色单体交叉互换使两个A基因位于同一条染色体上；
染色体变异，染色体缺失使A基因缺失；或染色体倒位、染色体易位

点评 本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理、概念、操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节；掌握基因自由组合定律的实质及应用，能结合所学的知识准确答题．