Question

为了实现燃料供应来源多样化，发展长期替代化石燃料的产品如燃料酒精、生物柴

油、沼气等已经列入我国未来10年的发展计划。

广东省是我国甘蔗主产区之一。甘蔗是一种高光效的C₄植物，单位面积产量很高，种植面积日益扩大，目前已成为南方地区燃料酒精生产的重要原料。利用甘蔗生产燃料酒精的一般工艺流程为：甘蔗→榨汁(蔗糖)→酵母发酵→蒸馏→成品(燃料酒精)。

请根据上述材料，回答下列问题：

(1)简述甘蔗大规模快速繁殖技术的过程：       。

(2)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后，通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：

步骤1：将野生菌液培养一段时间后，通过接受紫外线照射进行诱变处理。

步骤2：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，注意    和    ，加琼脂后灭菌，制成固体平板。

步骤3：将紫外线照射后的菌液稀释涂布平板。

步骤4：根据        筛选出突变菌。

(3)上述步骤2、3和4的依据分别是     。

(4)利用获得的突变菌和蔗汁进行酒精发酵实验，除了将培养基灭菌、保持空间洁净外，发酵过程中防止外来杂菌入侵还有哪些可行方法?(列举两种)                  。

(5)甘蔗榨汁以后还有大量的蔗渣废弃物，主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，但是酵母菌无法直接利用，原因是其     。请提出解决该问题的方法。(列举两种方法)     。

(6)突变菌往往带有一些特殊的基因。在获得这些基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入引物和DNA聚合酶的作用分别是什么?                        。

Answer 1

(1)选取甘蔗外植体，通过诱导脱分化产生愈伤组织，然后通过调整植物激素比例，再分化形成芽和根，获得大量试管苗，(或通过诱导，形成大量胚状体，制成人工种子，适宜条件下萌发，长成幼苗)

(2)添加高浓度蔗糖(葡萄糖)  调低pH  是否能在选择培养基上生长

(3)提供高糖和酸性的筛选环境，获得单菌落，能在选择培养基上生长表示该菌落具有耐高糖和耐酸的特性

(4)①利用突变菌的耐酸特性，降低培养基的pH，达到抑菌的目的；②利用突变菌的耐高糖特性，通过高糖环境达到抑菌的目的；③保持厌氧环境，达到抑菌的目的；④在培养基中添加一些抑制物如特殊的抗生素，达到抑菌的目的

(5)缺乏相应的分解酶系(或缺乏纤维素酶和半纤维素酶)    在酵母菌中转入分解酶系的相关基因；利用酶或微生物分解蔗渣；利用物理和化学方法分解蔗渣；将酵母菌与其他能分解蔗渣的微生物混合发酵

(6)引物的作用是结合在模板DNA上，提供DNA延伸起始位点；DNA聚合酶的作用是从引物的3，端开始催化DNA链的延伸

解析:

大规模快速繁殖植物的现代技术手段是利用植物组织培养技术，其关键环节是脱分化和再分化，与无土栽培相区别的是必须在基本培养液中加入外源激素，促进细胞的分裂和分化；要善于利用题目信息如“具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种”，就能找到问题答案；利用酶具有专一性的特点，才能解决问题；DNA分子复制时，先在解旋酶的作用下，以单股DNA为模板，在引物酶的作用下合成小段RNA引物，在RNA引物末端，以单股DNA为模板，在DNA聚合酶催化作用下合成DNA片段(冈崎片段)，并在相应酶的催化下切掉引物，然后在DNA连接酶的作用下将冈崎片段连接在一起形成其中的一条子链，与作为模板的DNA的一条链形成双链DNA分子。