Question

番茄营养丰富，是人们喜爱的一类果蔬．但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．为满足人们的生产生活需要，科学家们通过基因工程技术，培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种．操作流程如图，请回答：
（1）过程①需要的工具酶有

 

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（2）在构建基因表达载体时，除了要在重组DNA中插入目的基因外，还需要有

 

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（3）提取目的基因采用的限制性核酸内切酶的识别序列和切点是-^↓GATC-．在目的基因的两侧各有1个酶的切点，请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性未端的过程示意图．
（4）在番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做

 

．
（5）从图中可见，mRNA1和mRNA2的结合直接导致了

 

无法合成，最终使番茄获得了抗软化的性状．
（6）培养②、③为植物组织培养过程中的

 

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（7）上述转基因番茄会通过花粉将抗多聚半乳糖醛酸酶基因传播给其它植物而造成基因污染，原因是

 

，请你提出一个上述转基因工程的改良方案，以防止这样的污染发生：

 

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Answer 1

考点：基因工程的原理及技术

专题：

分析：分析题图：①是基因表达载体的构建过程，需要用限制酶和DNA连接酶；②、③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②是脱分化过程、③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）构建基因表达载体时，需要用到同一种的限制性内切酶处理含有目的基因的外源DNA分子和运载体，以形成相同的黏性末端，再用DNA连接酶将目的基因和载体连接构成重组质粒．
（2）基因表达载体含有目的基因、启动子、终止子、标记基因．
（3）限制性核酸内切酶的识别序列和切点是-^↓GATC-，在目的基因的两侧各有1个酶的切点，则目的基因两侧被限制酶切割后形成的黏性未端的过程示意图：

（4）据图分析，在番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法为农杆菌转化法．
（5）从图中可见，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．
（6）②是脱分化过程、③是再分化过程，决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要．快速繁殖技术就是指快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，因此要快速繁殖转基因抗软化番茄植株，需采用植物组织培养技术．
（7）据图分析，导入的抗多聚半乳糖醛酸酶基因位于染色体上，转基因番茄产生的花粉细胞中可能含有该基因，通过花粉会污染其它生物；花粉中含有精子，几乎不含细胞质，而受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，所以科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体和线粒体的基因组中后，就不会通过花粉转移到自然界中的其他植物．
故答案为：
（1）DNA限制性内切酶和DNA连接酶
（2）启动子、终止子、标记基因

（3）
（4）农杆菌转化法　  
（5）多聚半乳糖醛酸酶　    　
（6）脱分化和再分化
（7）导入的抗多聚半乳糖醛酸酶基因位于染色体上，转基因番茄产生的花粉细胞中可能含有该基因，通过花粉会污染其它生物
改进方案：将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入到番茄植物细胞的线粒体或叶绿体中．

点评：本题以图展示了转基因番茄的培育过程，考查了基因工程的应用等相关知识．考查了学生对相关知识的理解和掌握情况，培养学生搜集和处理科学信息的能力，思维能力，分析和解决问题的能力，具有一定的难度．