Question

10．我国科学家屠呦呦及其团队从青蒿中分离出青蒿素用于疟疾的治疗，这一措施至今挽救了全球数百万人的生命．青蒿中青蒿素的含量很低，科研工作者一直致力于提高青蒿素含量的研究．某研究小组给青蒿转入青蒿素合成的关键基因fps，通过该基因的过量表达来提高青蒿素的产量．请回答相关问题．
（1）提取青蒿的总RNA，在逆转录酶作用下获得青蒿的cDNA．
（2）根据基因fps的编码序列设计特定的引物对，通过PCR得到目的基因，然后构建含有fps基因的表达载体．为了便于筛选，表达载体中应含有标记基因．
（3）将表达载体导入农杆菌细胞中，用此农杆菌侵染无菌青蒿苗叶片，培养侵染后的叶片获得幼苗．培养过程中细胞发生的主要变化是细胞分裂和细胞分化．
（4）将获得的22株生长健壮的转基因青蒿苗移栽到大田里，待其生长到现蕾期后收获植株地上部分，测定青蒿素的含量，得到的结果如图所示：
测定结果显示，转基因青蒿植株中青蒿素含量最多约是对照组的2倍．不同植株中青蒿素的含量有很大差异，这可能是由于T-DNA整合到青蒿基因组的不同位置，使外源基因的表达效率不同引起的．

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．
2、农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对单子叶植物没有感染力；Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上．
转化过程：目的基因插人Ti质粒的T-DNA上→农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达．

解答 解：（1）以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程，该过程需要逆转录酶的催化．
（2）根据基因fps的编码序列设计引物，通过PCR扩增技术得到目的基因，然后构建含有fps基因的表达载体．基因表达载体上必须要有标记基因，作用是鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞．
（3）离体叶片获得幼苗，必须通过植物的组织培养技术培养成再生植株，该过程需要要经过脱分化和再分化，即培养过程中细胞发生的主要变化是细胞分裂和细胞分化．
（4）据图分析，对照组青蒿素含量为5mg/千克，第22株转基因青蒿苗中青蒿素含量最多，为10mg/千克左右，大约是对照组的2倍．由图可知，不同植株中青蒿素的含量不同，这可能是由于T-DNA整合到青蒿基因组的不同位置，使外源基因的选择性表达的结果引起的．
故答案为：
（1）逆转录
（2）特定的引物对   PCR    标记基因
（3）细胞分裂    细胞分化
（4）2    有很大差异    表达效率不同

点评 本题考查了基因工程的相关知识，要求考生能够识记基因工程的操作步骤以及操作工具；明确农杆菌转化法在植物基因工程中的应用；并能够掌握植物组织培养技术的过程等知识．