Question

【题目】菊花很美，但其害虫较多，利用基因工程培育抗虫菊花是害虫防治的有效手段。胰蛋白酶抑制剂能干扰昆虫的代谢，引起昆虫死亡，但对人体无害。科学家将马铃薯胰蛋白酶抑制剂基因（Pin﹣Ⅱ）通过农杆菌导入菊花细胞，培育成了抗虫菊花。图1表示含目的基因的DNA分子，图2表示质粒，图中Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Neor表示新霉素抗性基因，复制原点是质粒DNA复制的起点，使其能在受体细胞中存在和遗传。箭头表示识别序列完全不同的4种限制酶的酶切位点。请回答下列有关问题：

（1）上述基因工程中，受体细胞是______________，属于__________（填“动物”“植物”或“微生物”）基因工程。

（2）为使目的基因与质粒高效重组，最好选用_______________（限制酶）作用于含目的基因的DNA和质粒，然后在___________的作用下形成重组质粒。

（3）用农杆菌感染时，应优先选用菊花___________（填“受伤的”或“完好的”）叶片与含重组质粒的农杆菌共培养，选用这种叶片的理由是_________________________________。成功导入重组质粒的细胞会表现为______________________________。

（4）用转基因菊花叶片喂养某种菊花害虫，发现害虫死亡率显著增加。试从分子水平写出转基因和非转基因菊花的叶片细胞的不同点：___________________________________。

Answer 1

【答案】菊花细胞 植物 EcoRI和PstI DNA连接酶 受伤的 叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质，可吸引农杆菌移向这些细胞 不抗氨苄青霉素，抗新霉素 比较转基因和非转基因两种菊花的叶片细胞，转基因菊花细胞中含有胰蛋白酶抑制剂基因、胰蛋白酶抑制剂的mRNA、胰蛋白酶抑制剂

【解析】

基因工程技术的基本步骤：

（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；

（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；

（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；

（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

（1）该基因工程需要将胰蛋白酶抑制剂基因导入菊花细胞，使菊花具有抗虫性，所以受体细胞是菊花细胞，属于植物基因工程。

（2）目的基因的两端含有EcoRI、TthIII I、PstI三种限制酶的酶切位点，为了避免目的基因自身环化，不能只用EcoRI这一种限制酶进行切割，若用EcoRI和TthIII I切割目的基因，相应的在对质粒进行切割时会将复制原点切去，因此、为使目的基因与质粒高效重组，最好选用EcoRI和PstI作用于含目的基因的DNA和质粒，然后在DNA连接酶的作用下形成重组质粒。

（3）用农杆菌感染时，应优先选用菊花受伤的叶片与含重组质粒的农杆菌共同培养，选用这种叶片的理由是叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质，可吸引农杆菌移向这些细胞；重组质粒构建过程中用EcoRI和PstI进行切割，PstI会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此质粒上保留完整的标记基因是新霉素抗性基因，据此可知成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素，抗新霉素。

（4）题意显示用转基因菊花叶片喂养某种菊花害虫，发现害虫死亡率显著增加，说明转基因菊花叶片中的目的基因成功表达出来胰蛋白酶抑制剂，进而干扰昆虫代谢，引起了昆虫死亡，因此，从分子水平可知转基因和非转基因菊花的叶片细胞的不同点是转基因菊花细胞中含有胰蛋白酶抑制剂基因、胰蛋白酶抑制剂的mRNA、胰蛋白酶抑制剂。