Question

17．玉米的光合效率较水稻的高，这与玉米中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）有很大的关系．如何将玉米的这一种酶转移到水稻等植物上一直是生物学家的研究课题之一．但实践证明，常规杂交育种手段很难如愿以偿．近，有人利用土壤农杆菌介导法，将完整的玉米PEPC 基因导入到了水稻的基因组中，为快速改良水稻的光合作用效率，提高粮食作物产量开辟了新途径．
（1）玉米和水稻很难利用常规手段杂交是因为玉米和水稻存在生殖隔离．
（2）获得PEPC基因后，将其导入土壤农杆菌的质粒中，获得重组质粒需要的工具酶是限制性核酸内切酶、DNA 连接酶，请在下框中补充某DNA片段，并画出其被切割后形成黏性末端的过程．
（3）导入完成后得到的土壤农杆菌，实际上只有少数含有标记基因的重组质粒，可根据质粒中含有的筛选出成功导入了重组质粒的土壤农杆菌．
（4）用含有重组质粒的土壤农杆菌感染水稻细胞，即使感染成功，PEPC基因通过一定途径整合到水稻的基因组中，但不一定会表达，原因可能是C．
A．玉米和水稻不共用一套遗传密码子
B．水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸
C．PEPC基因受到水稻基因组中相邻基因的影响
D．整合到水稻基因组中的PEPC基因被水稻的某种酶破坏了
（5）PEPC基因在水稻细胞中成功表达的标志是在水稻细胞中合成PEPC．
（6）得到PEPC基因成功表达的水稻细胞后，科研人员常采用植物组织培养方法获得转基因水稻植株．

Answer 1

分析 玉米和水稻不是同一个物种，两者之间存在生殖隔离．
基因工程的三种工具：限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶、运载体．基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取，②基因表达载体的构建，③将目的基因导入受体细胞，④目的基因的检测与鉴定．
转基因生物的安全性问题：食物安全（滞后效应、过敏源、营养成分改变）、生物安全（对生物多样性的影响）、环境安全（对生态系统稳定性的影响）．

解答 解：（1）玉米和水稻是不同的物种，存在生殖隔离，随意不能杂交．
（2）基因工程中使用到的酶为限制性核酸内切酶、DNA连接酶，根据碱基互补配对原则补充DNA片段，在根据限制酶的特点画出粘性末端．
（3）标记基因存在的作用便于筛选含目的基因的受体细胞．
（4）凡是影响转录或翻译的因素都可能会影响PEPC基因的表达．影响其表达的原因有：水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸、PEPC基因受到水稻基因组中相邻基因的影响、整合到水稻基因组中的PEPC基因被水稻的某种酶破坏了．所有生物都共用一套密码子，排除A；参与蛋白质合成的氨基酸大约有20种，缺乏合成PEPC的氨基酸可能性有但比较小，排除B；PEPC基因在水稻细胞中以前没有，所以水稻细胞中存在破坏它的酶可能有，但可能性也不大，排除D；可能性最大的就是受到水稻基因组中相邻基因的影响，故选C．
（5）PEPC基因在水稻细胞中成功表达的标志是在水稻细胞中合成磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶．
（6）由细胞得到完整植株，要利用细胞的全能性，所以应该用组织培养的方法．
故答案为：
（1）玉米和水稻存在生殖隔离
（2）限制性核酸内切酶、DNA 连接酶
如下图所示：

（3）标记基因
（4）C
（5）在水稻细胞中合成PEPC
（6）植物组织培养

点评 本题考查基因工程的工具及步骤，理解基因工程的步骤及使用的工具是解决此题的关键，难度不大．