Question

【题目】【生物——选修3：现代生物科技专题】

青蒿素是一种治疗疟疾的药物成分，是青蒿组织细胞的一种代谢产物。如图为青蒿细胞中青蒿素的合成途径，其中FPP是合成青蒿素的必需物质，它在青蒿细胞和酵母细胞中都存在，而ADS酶和CYP71AV1酶只存在于青蒿细胞中。请回答下列问题：

（1）若利用基因工程技术培育能产生青蒿素的酵母菌，则需要向酵母菌中导入____________，要实现这一过程，需要借助____________（工具酶）来构建表达载。在对转基因酵母菌进行大量培养时，____________（是、否）需要向培养液通入无菌空气，以利于青蒿素的合成。

（2）还可以利用植物组织培养技术快速繁殖青蒿，生产青蒿的人工种子。首先需要以植物组织培养得到愈伤组织培养得到胚状体、___________等为材料，包裹人工种皮可制成人工种子。人工种皮的主要成分为___________，还可以加入___________促进植物生长发育。

（3）目前，科学家主要是利用单倍体育种，来培育能稳定遗传的高产青蒿。通过分离高产青蒿的花药，通过组织培养获得单倍体植株，然后利用___________或___________处理单倍体幼苗，使其染色体数目加倍，并进而筛选所需的纯合高产品种。

Answer 1

【答案】 ADS酶基因和CYP71AV1酶基因 限制（性核酸内切）酶和DNA连接酶 是 不定芽（顶芽或侧芽） 营养物质（水、无机盐、糖类） 植物激素（植物生长调节剂） 低温 秋水仙素

【解析】分析：基因工程的工具酶包括限制酶和DNA连接酶．人工种子，概念：人工种子是指以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子；人工种子的结构：由胚状体、作为保护外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成；与天然种子相比较，其优越性有：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；固定杂种优势；是一种快捷高效的繁殖方式；可人为控制植物的生长发育和抗逆性等．

（1）根据题意可知，FPP在青蒿细胞和酵母细胞中都存在，而ADS酶和CYP71AV1酶只存在于青蒿细胞中，因此利用基因工程技术培育能产生青蒿素的酵母菌，则需要向酵母菌中导入ADS酶基因和CYP71AV1酶基因，要实现这一过程，需要借助限制（性核酸内切）酶和DNA连接酶来构建表达载体．酵母菌在有氧气的条件下进行有氧呼吸，并且能够大量繁殖，因此在对转基因酵母菌进行大量培养时，需要向培养液通入无菌空气，以利于青蒿素的合成．
（2）在利用植物组织培养技术快速繁殖青蒿，生产青蒿的人工种子时，首先需要以植物组织培养得到到胚状体、不定芽（顶芽或腋芽）等为材料，包裹上人工种皮制成人工种子．人工种皮的主要成分为营养物质（水、无机盐、糖类），还可以加入植物激素（植物生长调节剂）促进植物生长发育．
（3）低温诱导和秋水仙素使染色体加倍的原理相同，都能够抑制纺锤体的形成，因此通过花药离体培养获得单倍体植株利用低温或秋水仙素处理单倍体幼苗，使其染色体数目加倍，并进而筛选所需的纯合高产品种．