Question

科学家在研究中发现，土壤中的农杆菌具有使植物患“肿瘤”的特性．农杆菌Ti质粒上的T-DNA能转移到植物细胞内，并整合到受体细胞的染色体DNA上表达，正是T-DNA上的三组基因（tms、tmr、tmt）的影响，使植物受伤部位细胞大量分裂与生长，产生“瘤”状结构．科学家受此启发，尝试将Ti质粒作为基因工程中的载体以将目的基因导入受体细胞．下图是通过双质粒导入法研发一种转基因抗虫烟草的过程，请据图分析回答：

（1）Ti质粒上的T-DNA中tms、tmr、tmt三组基因的功能是能控制植物合成

 

 等植物激素，使植物患“肿瘤”．
（2）双子叶植物受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量酚类化合物吸引农杆菌移向这些细胞．此外，酚类化合物能激活Vir基因，合成能专切下T-DNA的限制酶．Vir基因表达的产物可以将质粒上的

 

 （填“A”或“B”）段切下并整合到植物细胞中．一般情况下，农杆菌不能将T-DNA转移到单子叶植物中，如想采取措施让农杆菌转化单子叶植物，比较简便的办法是

 

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（3）进一步研究发现，天然的Ti质粒往往因分子太大而使整合失败，为此，需要对天然Ti质粒进行改造，尽最大可能减小重组质粒的大小．图中的重组质粒并不含有Vir基因，那么，烟草细胞的转化能否成功？请简要说明理由

 

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（4）图乙是已经改造后的Ti质粒．根据图中制作重组质粒的过程判断，科学家所选的限制酶是

 

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（5）目前，农杆菌转化法和其他转化方法仍然有多个技术缺点不能克服，如目的基因整合到宿主细胞染色体上的位置是随机的，这对宿主细胞造成的危害可能有

 

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Answer 1

考点：基因工程的应用,植物激素及其植物生长调节剂的应用价值

专题：

分析：据图乙分析可知：外源基因插入到T-DNA上，由于EcoRI的切割位点在T-DNA中间和外侧，有两个切割位点，不可取，所以只需要HindIII限制酶切割即可．农杆菌在受到酚类化合物刺激后，才可以将T-DNA整合到受体细胞的染色体上．要想让农杆菌转化单子叶植物，只需要在单子叶植物的伤口处加入酚类化合物即可．重组质粒中含有两个质粒，一个不含有Vir基因，另一个不含有Vir基因，但是在农杆菌细胞内依然可以有Vir基因表达产物生成，因此烟草细胞转化依然可以．

解答： 解：（1）细胞大量分裂与生长与细胞分裂素和生长素是有关的．Ti质粒上的T-DNA中tms、tmr、tmt三组基因，使植物受伤部位细胞大量分裂与生长，说明能控制植物合成生长素、细胞分裂素，使植物患“肿瘤”．
（2）Vir基因被双子叶植物伤口部位细胞分泌的酚类化合物所激活，并能合成专切下T-DNA的限制酶．因此，Vir基因表达的产物可以将质粒上T-DNA，即图中的B．农杆菌在受到酚类化合物刺激后，才可以将T-DNA整合到受体细胞的染色体上．要想让农杆菌转化单子叶植物，只需要在单子叶植物的伤口处加入酚类化合物即可．
（3）图中的重组质粒并不含有Vir基因，但是在农杆菌体内含有另一个被改良的质粒含有Vir基因，依然可以表达出只切T-DNA的限制酶．因此烟草细胞的转化依然能够成功．
（4）改造后的Ti质粒时，外源基因加入到T-DNA中间，HindIII切割位点在T-DNA中间．EcoRI的切割位点在T-DNA中间和外侧，有两个切割位点，所以不可取．只需要HindIII 切割Ti质粒，插入外源基因．
（5）农杆菌转化法和其他转化方法仍然有多个技术缺点不能克服，如农杆菌转化法中目的基因整合到宿主细胞染色体上的位置是随机的，这会造成将宿主细胞相应的基因结构破坏或者引起突变．
故答案为：
（1）生长素、细胞分裂素
（2）B    在单子叶植物的伤口处加入酚类化合物    
（3）另一个质粒含有Vir基因，仍能表达出产物切下T-DNA
（4）HindIII  
（5）可能会引发插入部位基因突变、可能会是插入部位基因失效等

点评：本题考查了基因工程、遗传和变异的相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系；理论联系实际，综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题的能力．