Question

【题目】某植物细胞中含有抗烟草花叶病毒(TMV)基因，可以合成一种抗TMV蛋白，使叶片对TMV具有抗感染性。烟草是重要的经济作物，由于TMV的感染会导致大幅度减产。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草，主要流程如下图所示：

（1）①过程涉及有__________________酶。获得的DNA必须在两侧添加____________。

（2）在过程⑤培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外，还必须添加______，以保证受体细胞能培养成再生植株。

（3）由图分析，在过程③构建的重组Ti质粒上应该含有卡那霉素抗性基因作为________，重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是___________。

（4）上述卡那霉素的作用是_________________。

（5）过程⑥可采取___________的方法，检测植株是否合成了抗TMV蛋白。在个体水平的鉴定过程中，可通过的___________方法来确定植株是否具有抗性。

（6）基因工程除了在农业上可以获得抗逆性的农作物外，在环境保护方面也展现出诱人的前景，请列举出一个例子：_______________。

Answer 1

【答案】逆转录酶 启动子 、终止子 生长素和细胞分裂素 （或植物激素） 标记基因 农杆菌转化法 筛选出含重组质粒的受体细胞 抗原-抗体杂交 接种烟草花叶病毒 分解泄漏石油；降解有毒有害的化合物；吸收环境中的重金属；处理工业废水等

【解析】

分析题图：过程①②表示目的基因（抗烟草花叶病毒基因）的获取，其中过程①为逆转录；过程③是基因表达载体（重组Ti质粒）的构建；过程④表示利用农杆菌转化法将重组Ti质粒导入受体细胞（烟草细胞）；过程⑤⑥表示目的基因的检测与鉴定并利用植物组织培养技术将成功导入目的基因的烟草细胞培养成完整植株，其中过程⑤筛选出的是含有卡那霉素抗性基因的烟草细胞，此类细胞包括含有重组Ti质粒（目的基因）的细胞和含有Ti质粒的细胞。

(1) 过程①表示以RNA为模板合成DNA的逆转录过程，需要逆转录酶参与催化。启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA；终止子位于基因的尾端，起到终止转录的作用。获得的目的基因由于缺乏启动子和终止子而不能正常表达，所以必须在获得的目的基因的两侧添加启动子和终止子，以调节基因转录的开始和终止。

(2) 过程⑤是利用植物组织培养技术，在含有卡那霉素的培养基上培养导入目的基因的受体细胞（烟草细胞）。植物组织培养过程，除需要加入各种营养成分外，还需要添加生长素和细胞分裂素（或植物激素），以确保将受体细胞培养成再生植株。

(3) 在过程③构建的重组Ti质粒上含有的卡那霉素抗性基因作为标记基因，以便将含有目的基因的受体细胞筛选出来。农杆菌含有Ti质粒，可见，将重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是农杆菌转化法。

(4) 由图示信息“在含有卡那霉素的培养基上培养”可知，卡那霉素的作用是筛选出含重组质粒的受体细胞。

(5) 检测植株是否合成了抗TMV蛋白，在过程⑥中可采取抗原-抗体杂交的方法。在个体水平上鉴定抗烟草花叶病毒基因导入烟草细胞后，是否赋予了烟草细胞抗病的特性，可进行抗病的接种实验，即可通过接种烟草花叶病毒的方法来确定植株是否具有抗性。

(6) 基因工程在环境保护方面的应用有：分解泄漏的石油、降解有毒有害的化合物、吸收环境中的重金属、处理工业废水等。