Question

【题目】我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学和医学奖。青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物，为青蒿植株的次级代谢产物，其化学本质是一种萜类化合物，其生物合成途径如图1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低，难以满足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达，获得了高产青蒿植株，过程如图2所示。

(1) 研究人员从棉花基因文库中获取FPP合成酶基因后，可以采用________技术对该目的基因进行大量扩增，利用此技术扩增目的基因的前提是：根据一段已知目的基因的核苷酸序列合成 ，此外还需要提供______ __酶等条件。

(2)基因工程的核心是第二步 ，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，同时使目的基因能够 作用。形成该过程中需要________等酶；棉花FPP合成酶基因能够和质粒连接成①的主要原因是切割后具有________。

(3)图2中①导入青蒿植株细胞的方法为 ，具体的原理是利用了农杆菌中的Ti质粒上的T—DNA可以转入受体细胞,并整合到受体细胞的 上的特点。若这种方法应用于单子叶植物，从理论上说，可以向单子叶植物的伤口处喷洒 化合物。

(4)若②不能在含有 的培养基上生存，则原因是重组质粒没有导入农杆菌。

(5)要想检测导入的FPP合成酶基因是否表达，在分子水平上可用 方法进行检测。

(6)由题意可知，除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外，还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量？(试举一例)____ ___。

Answer 1

【答案】(1) PCR 引物 热稳定的DNA聚合 (2) 基因表达载体的构建 表达和发挥（2分） 限制酶和DNA连接酶（答全得分） 相同的粘性末端 (3) 农杆菌转化法 染色体DNA（基因组）（2分） 酚类（2分） (4) 抗生素Kan（2分） (5) 抗原-抗体杂交（2分） (6) 抑制SQS基因的表达(或增强ADS基因的表达)

【解析】（1）对目的基因进行大量扩增的技术是PCR技术，利用此技术扩增目的基因的前提是：根据一段已知目的基因的核苷酸序列合成引物，此外还需要提供原料、热稳定的DNA聚合酶等条件。（2）基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。该过程中需要限制酶和DNA连接酶。目的基因能够和质粒连接成①的主要原因是切割后具有相同的粘性末端。（3）将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，具体的原理是利用了农杆菌中的Ti质粒上的T—DNA可以转入受体细胞,并整合到受体细胞的染色体DNA上的特点。由于酚类化合物有吸引农杆菌感染植物细胞的作用，所以若这种方法应用于单子叶植物，可以向单子叶植物的伤口处喷洒酚类化合物。（4）由于导入到农杆菌中重组质粒含有抗生素Kan基因的标记基因，所以导入的受体细胞②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存，则原因是重组质粒没有导入农杆菌。（5）分子水平上检测导入的FPP合成酶基因是否表达产生出特定的蛋白质，可用抗原—抗体杂交法进行检测。（6）由题意可知，除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外，还可以通过抑制SQS基因的表达或增强ADS基因的表达的途径来提高青蒿素的产量。