Question

17．油菜由白菜（2n=AA=20）和甘蓝（2n=CC=18）天然杂交进化而来，如何在短时间内提高油菜籽的产油率、改善油菜籽的品质是科学家研究的热门话题．请分析回答下列问题：
（1）在利用植物体细胞杂交技术将白菜和甘蓝体细胞融合前，需用纤维素酶和果胶酶除去各自的细胞壁，常用化学促溶剂PEG（聚乙二醇）促进二者融合成杂种植物细胞．在由杂种植物细胞生成再生植株的过程中，细胞内最多含有8个染色体组．
（2）研究发现，油脂的生成量与蛋白质的合成量呈反相关，主要控制基因（独立遗传）及代谢路径如图1．
 ①叶肉细胞中的丙酮酸主要来自葡萄糖的酵解（分解）．
 ②高油油菜的基因型为MMnn、Mmnn．基因型为MmNn的油菜自交，后代中宜于留种的纯合高油油菜占$\frac{1}{16}$．
（3）油酸为不饱和脂肪酸，能降低人体血液中胆固醇、减少患心血管病风险．F基因控制合成的油酸酯氢酶催化油酸形成饱和脂肪酸，转反义F基因油菜能提高菜籽油中油酸含量．
①利用油菜细胞的染色体DNA直接获取大量F基因的方法为PCR．
②构建反义F基因表达载体时，需要限制酶、DNA连接酶酶；将反义F基因表达载体导入油菜根细胞的方法除基因枪法外，还可利用农杆菌转化（花粉管通道法）．从图2看出，构建反义F基因表达载体时没有设计标志基因，目的是无标记基因表达产物，有利于食品安全．
③Le启动子为种子特异性启动子，将F基因反向连接在Le启动子之后构建了反义F基因．检测转反义F基因油菜细胞内F基因转录的mRNA含量，结果表明，因杂交形成双链RNA，细胞内F基因的mRNA水平下降．由此推测，反义F基因的转录抑制了F基因的翻译（填复制、转录或翻译）过程．若F基因转录时，两条单链（a₁、a₂）中a₁为转录的模板链，推测反义F基因转录时的模板链为a₂．

Answer 1

分析 分析图1：基因M控制合成的酶能使丙酮酸转化为油脂，基因N控制合成的酶能使丙酮酸转化为蛋白质，因此高油油菜的基因型为M_nn：．
分析图2：图2表示反义F基因的表达载体，由启动子、反义F基因、终止子和标记基因组成．

解答 解：（1）细胞壁会阻碍原生质体的融合，因此在植物体细胞杂交过程中需用纤维素酶和果胶酶除去各自的细胞壁；诱导原生质体融合常用化学促溶剂PEG（聚乙二醇）促进二者融合成杂种植物细胞．油菜由白菜（2n=AA=20）和甘蓝（2n=CC=18）形成的杂种细胞含有4个染色体组，其在有丝分裂后期最多有8个染色体组．
（2）①丙酮酸是有氧呼吸和无氧呼吸第一阶段的产物，因此叶肉细胞中的丙酮酸主要来自葡萄糖的酵解（分解）．
 ②由图1可知，基因M控制合成的酶能使丙酮酸转化为油脂，基因N控制合成的酶能使丙酮酸转化为蛋白质，因此高油油菜的基因型为M_nn，即MMnn、Mmnn．基因型为MmNn的油菜自交，后代中宜于留种的纯合高油油菜（MMnn）占$\frac{1}{4}×\frac{1}{4}=\frac{1}{16}$．
（3）①PCR技术可在体外大量扩增目的基因．
②构建基因表达载体时，首先需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，其次还需要用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA分子．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、花粉管通道法．从图2看出，构建反义F基因表达载体时没有设计标志基因，这样不会产生标记基因表达产物，有利于食品安全．
③mRNA是翻译的模板，转反义F基因油菜细胞内F基因转录的mRNA含量下降，可见反义F基因的转录抑制了F基因的翻译过程．F基因转录形成的RNA能与反义F基因转录形成的RNA互补配对，若F基因转录时，两条单链（a₁、a₂）中a₁为转录的模板链，推测反义F基因转录时的模板链为a₂．
故答案为：
（1）纤维素酶和果胶酶   PEG（聚乙二醇）    8
（2）①葡萄糖的酵解（分解）  ②MMnn、Mmnn   $\frac{1}{16}$
（3）①PCR  ②限制酶、DNA连接酶  农杆菌转化（花粉管通道法）  无标记基因表达产物，有利于食品安全   ③翻译    a₂

点评 本题结合图解，考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理、操作工具及操作步骤，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查．