Question

20．我国科学家成功克隆了控制水稻理想株型的关键多效基因IPA1．研究发现，基因IPA1发生突变后，会使水稻穗粒数和千粒重（以克表示的一千粒种子的重量）增加，同时茎秆变得粗壮，增加了抗倒伏能力．实验显示，将突变后的IPA1基因导入常规水稻品种，可以使其产量增加10%以上．如图表示该水稻新品种的简易培育流程，据图回答问题．

（1）上图所示流程中步骤①是实验所用技术的核心步骤．此步骤使突变的IPA1基因和Ti质粒构成重组质粒．利用PCR技术扩增突变的IPA1基因时，需要在反应体系中添加2种引物．
（2）将重组质粒导入土壤农杆菌之前，常用Ca²⁺处理该细菌，以增加该细菌的通透性．为了确定突变的IPA1基因是否插入了水稻胚细胞的染色体DNA中，可用DNA分子杂交 技术进行检测．
（3）Ti质粒中至少含1个限制性核酸内切酶识别位点．步骤③将突变的IPA1基因导入水稻胚细胞的方法叫农杆菌转化法．
（4）④过程应用的主要生物技术是植物组织培养，原理是植物细胞的全能性．④过程需诱导含突变的IPA1基因的水稻胚细胞经过脱分化产生愈伤组织，最终形成完整的植株．
（5）从变异类型上分析，常规水稻出现IPA1基因控制的新性状应该属于可遗传变异中的基因重组．

Answer 1

分析 分析题图：图示表示水稻新品种的简易培育流程，其中①表示基因表达载体的构建过程；②表示将重组质粒导入土壤农杆菌的过程；③表示采用农杆菌转化法将目的基因导入水稻胚细胞的过程；④表示采用植物组织培养技术将转基因细胞培养成转基因水稻新品种．

解答 解：（1）步骤①为基因表达载体的构建过程，过程需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，还需要用DNA连接酶将目的基因（突变的IPA1基因）和运载体（ Ti质粒）连接形成重组质粒．利用PCR技术扩增突变的IPA1基因时，需要在反应体系中添加2种引物．
（2）当受体细胞是微生物细胞时，采常用氯化钙处理，以增加细菌细胞壁的通透性，让其成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞，以利于重组质粒导入．检测受体细胞中是否含有目的基因，常用DNA分子杂交技术进行检测．
（3）Ti质粒中至少含1个限制性核酸内切酶识别位点，利于限制酶切割．③表示采用农杆菌转化法将目的基因导入水稻胚细胞的过程步骤．
（4）④表示采用植物组织培养技术将转基因细胞培养成转基因水稻植株，该技术的原理是植物细胞的全能性；在该技术过程中，细胞经脱分化形成愈伤组织．
（5）转基因水稻的培育采用了基因工程技术，该技术的原理是基因重组．
故答案为：
（1）突变的IPA1基因　    Ti质粒    2    
（2）Ca²⁺　　  DNA分子杂交
（3）1      农杆菌转化法
（4）植物细胞的全能性      脱分化
（5）基因重组

点评 本题结合转基因水稻的培育流程图，考查基因工程、植物组织培养等知识，要求考生识记基因工程的原理、工具及操作步骤、PCR扩增技术的条件，能准确判断图中各步骤的名称；识记植物组织培养技术的原理、过程及条件，能结合图中信息答题．要求在学习过程中，加强记忆．