Question

【题目】杨树是重要的经济树种，但其害虫很多，利用基因工程培育抗虫杨树是害虫防治的有效手段。胰蛋白酶抑制剂能干扰昆虫的代谢，引起昆虫死亡，但对人体无害。科学家将马铃薯胰蛋白酶抑制剂基因（Pin-Ⅱ）通过农杆菌导入杨树细胞，培育成了抗虫杨树。图1表示含目的基因的DNA分子片段，图2表示质粒，其中Apr表示氨苄青霉素抗性基因，Ner表示新霉素抗性基因，复制原点是质粒DNA复制的起点，使其能在受体细胞中存在和遗传。箭头表示识别序列完全不同的4种限制酶的酶切位点。

（1）利用农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA，就可以使目的基因插入到杨树细胞的__________上，使目的基因的遗传特性得以维持稳定和表达。

（2）为使目的基因与质粒高效重组，最好选用__________（限制酶）作用于含目的基因的DNA和质粒，然后在________酶的作用下形成重组质粒。

（3）成功导入重组质粒的农杆菌在分别含有氨苄青霉素和新霉素的培养基上生长状况是_________。

（4）用转基因杨树叶片喂养某种杨树害虫，发现害虫死亡率显著增加。试从分子水平写出转基因杨树和非转基因杨树的叶片细胞的不同点________________（至少答出两条）。

Answer 1

【答案】染色体DNA EcoRI和PstI DNA连接酶 前者不可以生长，后者可以生长 比较转基因和非转基因两种杨树的叶片细胞，转基因杨树细胞中含有胰蛋白酶抑制剂基因、胰蛋白酶抑制剂的mRNA、胰蛋白酶抑制剂

【解析】

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。

（1）利用农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA，就可以使目的基因插入到杨树细胞的染色体DNA上，使目的基因的遗传特性得以维持稳定和表达。

（2）为使目的基因与质粒高效重组，最好选用EcoR I和Pst I作用于含目的基因的DNA和质粒，然后在DNA连接酶的作用下形成重组质粒。
（3）重组质粒构建过程中用EcoR I和Pst I进行切割，Pst I会破坏氨苄青霉素抗性基因，所以质粒上保留完整的标记基因是新霉素抗性基因，所以成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素，抗新霉素，故成功导入重组质粒的农杆菌在含有氨苄青霉素培养基上不能生长，在含新霉素培养基上可以生长。

（4）用转基因杨树叶片喂养某种杨树害虫，发现害虫死亡率显著增加。从分子水平比较转基因和非基因杨树的叶片细胞的三个不同点是比较转基因和非基因两种杨树的叶片细胞，转基因杨树细胞中含有胰蛋白酶抑制剂基因、胰蛋白酶抑制剂的mRNA、胰蛋白酶抑制剂。