Question

5．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．科学家将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄细胞，培育出了抗软化、保鲜时间长的转基因番茄．图1为操作流程图．

科学家尝试使用Cre/loxP位点特异性重组系统，在检测目的基因导入成功后，删除转基因细胞内的抗除草剂基因．其技术过程如下图2（图中的■代表基因前的启动子）．请据图回答：

（1）图1中所用质粒是农杆菌Ti质粒，其上的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上．
（2）图1中步骤①→②使用的生物技术是植物组织培养．这种技术可保留番茄植株抗软化、保鲜时间长的优良性状，其原因是该过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离．
（3）作为标记基因，抗除草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原理是抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上．
（4）经检测成功后，抗除草剂基因已没有用途，继续留在植物体内可能会造成的安全问题是抗除草剂基因可能转移到杂草中．经Cre酶处理后，质粒中的两个loxP序列分别被切开后，可得到如上图右侧的这两个DNA分子．由于抗除草剂基因前没有了启动子的原因，抗除草剂基因不再表达，之后会在培养过程中消失．
（5）根据转基因番茄细胞中的信息传递过程，分析转基因番茄抗软化的原因mRNA1和mRNA2结合，阻碍了多聚半乳糖醛酸酶的翻译过程，最终使得番茄获得抗软化的性状．
（6）若将得到的二倍体转基因番茄植株自交，F₁中抗软化与不抗软化的植株数量比为3：1，则可推测目的基因整合到了A．
A．一对同源染色体的一条上         B．一对同源染色体的两条上
C．两条非同源染色体上             D．一对同源染色体的非姐妹染色体上．

Answer 1

分析 1、基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定．基因工程的工具有：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体．基因工程的原理是基因重组．基因表达载体的组成包括：目的基因、启动子、终止子、标记基因．目的基因导入植物细胞的最常用方法是农杆菌转化法．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．
2、分析题图1：①、②是将受体细胞培养形成转基因植株，需采用植物组织培养技术，其中①是脱分化过程、②是再分化过程，这两个过程都需要植物激素（生长素和细胞分裂素）的调节．由左下图可知：mRNA1和mRNA2的结合直接阻碍了多聚半乳糖醛酸酶合成时的翻译过程，最终使番茄获得抗软化的性状．

解答 解：（1）图1中所用质粒是农杆菌Ti质粒，其上的 T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上．
（2）图中步骤①→②将离体的组织、细胞培育成完整的个体，使用的生物技术是植物组织培养技术．由于该过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离，该技术可保留番茄植株抗软化、保鲜时间长的优良性状．
（3）由于抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上，故抗除草剂基因可以用于检测目的基因是否导入成功．
（4）经检测成功后，抗除草剂基因已没有用途，继续留在植物体内可能会造成的安全问题是抗除草剂基因可能转移到杂草中．经Cre酶处理后，质粒中的两个loxP序列分别被切开后，可得到如上图右侧的这两个DNA分子．基因表达载体的组成包括：目的基因、启动子、终止子、标记基因．由于抗除草剂基因前没有了启动子的原因，因此抗除草剂基因不再表达，之后会在培养过程中消失．
（5）mRNA1和mRNA2结合，阻碍了多聚半乳糖醛酸酶的翻译过程，最终使得转基因番茄获得抗软化的性状．
（6）二倍体转基因番茄植株自交，F₁中出现了性状分离现象，并比例为抗软化植株：不抗软化的植株=3：1，遵循基因分离定律现象，说明目的基因整合到了一对同源染色体的一条上．故选：A．
故答案为：
（1）农杆菌Ti质粒   T-DNA    染色体DNA
（2）植物组织培养   该过程属于无性繁殖，后代不发生性状分离
（3）抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上
（4）抗除草剂基因可能转移到杂草中        抗除草剂基因前没有了启动子
（5）mRNA1和mRNA2结合，阻碍了多聚半乳糖醛酸酶的翻译过程，最终使得番茄获得抗软化的性状
（6）A

点评 本题考查基因工程的相关知识，题目中考查的要点较多，设计到多方面的知识，要求学生对生物学知识掌握得比较全面．基因工程是考查的重点知识，与细胞工程、胚胎工程等现代生物技术都有一定联系．复习时可以建立知识框架，帮助记忆和理解．