Question

10．普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏．科学家们通过基因工程技术，培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种，操作流程如图．请回答：

（1）在番茄新品种培育过程中，将目的基因导入受体细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，筛选出含重组DNA的土壤农杆菌时通常依据质粒上的标记基因的表达．构建基因表达载体常用的工具酶是限制酶和DNA连接酶．
（2）为促使图中②、③过程的顺利完成，需要在无菌和人工控制条件下进行．要快速培养转基因抗软化番茄植株，目前常用的科技方法是植物组织培养．为获得这种番茄的脱毒苗，应用其茎尖进行培养．
（3）除了图示培育方法外，还可通过蛋白质工程技术，对多聚半乳糖醛酸酶的结构进行特定的改变，从而获得抗软化的番茄品种，关键的操作是对多聚半乳糖醛酸酶基因进行定向改造．
（4）为防止转基因番茄通过花粉将抗多聚半乳糖醛酸酶基因传播给其它植物而造成基因污染，可将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄植物细胞的线粒体或叶绿体（结构）中．

Answer 1

分析 本题考查了基因工程的工具、标记基因的作用、基因工程在植物细胞中的应用和植物组织培养技术等知识．
1、基因工程的工具有：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体．需要限制酶来切割以获取目的基因，同时需要相同的限制酶切割运载体以获取与目的基因相同的黏性末端，再通过DNA连接酶连接目的基因和运载体．
2、标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，因此筛选出含重组DNA的土壤农杆菌时通常依据质粒上标记基因的表达．
3、将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有花粉管通道法、基因枪法．
3、植物组织培养过程指：外植体脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成胚状体，最后进一步发育成新植株．植物组织培养过程体现了植物体细胞的全能性．
4、细胞质基因遗传表现为母系遗传．

解答 解：（1）据图分析，在番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法为农杆菌转化法．在构建基因表达载体时，重组DNA中除插入目的基因外，还需要有启动子、终止子以及标记基因，其作用是便于筛选出导入了重组质粒的受体细胞．构建基因表达载体常用的工具酶是限制酶和DNA连接酶．
（2）为促使图中②、③过程即植物的组织培养过程顺利完成，需要在无菌和人工控制条件下进行．要快速培养转基因抗软化番茄植株，目前常用的科技方法是植物组织培养．由于茎尖处往往无病毒，为获得这种番茄的脱毒苗，应用其茎尖进行培养．
（3）除了图示培育方法外，还可通过蛋白质工程技术，对多聚半乳糖醛酸酶的结构进行特定的改变，从而获得抗软化的番茄品种，关键的操作是对多聚半乳糖醛酸酶基因进行定向改造．
（4）线粒体和叶绿体中的基因属于细胞质基因，表现为母系遗传．因此，将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄植物细胞的线粒体或叶绿体中，可防止转基因番茄通过花粉将抗多聚半乳糖醛酸酶基因传播给其他植物而造成基因污染．
故答案为：
（1）农杆菌转化法   标记基因   限制酶   DNA连接酶
（2）无菌和人工控制   植物组织培养（微型繁殖）   茎尖
（3）多聚半乳糖醛酸酶    多聚半乳糖醛酸酶基因
（4）线粒体或叶绿体

点评 本题以图展示了转基因番茄的培育过程，考查了基因工程的应用等相关知识．考查了学生对相关知识的理解和掌握情况，培养学生搜集和处理科学信息的能力，思维能力，分析和解决问题的能力，具有一定的难度．