1. 为研究杜仲EuDIRI基因(简称E基因)过量表达对番茄灰霉病(由灰霉菌引起)的抗性影响,科研人员利用PCR扩增目的基因,构建E基因过表达载体并转化番茄细胞。在得到若干株转基因番茄后检测相关指标以验证E基因在番茄中的作用。下图为基因表达载体部分示意图。回答下列问题:

   

(注:GUS是报告基因,其基因表达产物能将无色的X-Gluc转化为蓝色物质)

(1) 进行PCR扩增时,利用E基因序列内部特异性较(填“高”或“低”)的区域设计个引物,退火温度的设计与引物的有关。
(2) 在构建E基因过表达载体时,需要借助酶将获取的目的基因和农杆菌的Ti质粒进行切割和连接。将构建好的重组Ti质粒导入农杆菌细胞时,通常需要用处理农杆菌,从而有利于重组Ti质粒进入其体内。形成的重组Ti质粒需要先导入农杆菌细胞,再侵染番茄细胞的理由是
(3) 科研人员利用技术将被侵染的番茄细胞培育成新植株幼苗,将幼苗叶片浸泡在含有X-Gluc的反应液体系中,一定时间后,转入70%乙醇溶液进行处理1—3小时,观察叶片是否出现蓝色斑点,从而筛选出目标植株。筛选出的植株还需通过PCR技术、核酸分子杂交和(填2种)等方法进一步鉴定。
(4) 为研究E基因如何增强番茄对灰霉病的抗性,科研人员检测了野生型(WT)、转空载体(EV)和转E基因(TP)植株茎与叶中的纤维素含量,结果如下图所示。实验表明,E基因过量表达后,番茄纤维素含量(“显著”或“不显著”)提高。据此推测,E基因可能通过促使茎和叶片细胞的增厚,进而增强番茄对灰霉菌的抗性。

   

(注:“*”表示差异性显著)

【考点】
基因工程的操作程序(详细); 植物细胞工程的应用;
【答案】

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1. 紫杉醇是存在于红豆杉属植物的一种次生代谢产物,可用于癌症治疗。Bapt为红豆杉细胞中合成紫杉醇的关键酶基因,科研人员通过农杆菌转化法将基因 Bapt导入红豆杉细胞,以增加 Bapt的表达量,并最终提高紫杉醇的产量。实验所用的质粒部分结构如图所示。

注:①卡那霉素和潮霉素对细菌和植物细胞均有抑制作用; ②L,R表示引物

(1) 将红豆杉幼叶等外植体培育成愈伤组织时,培养基中的是启动细胞分裂和脱分化的关键植物激素。利用等酶将获得的愈伤组织分散成单个细胞,培养细胞以获得紫杉醇。与从红豆杉植株提取紫杉醇的传统方法相比,培养红豆杉细胞生产紫杉醇的优点有(答出两点即可)。
(2) 提取红豆杉细胞的mRNA 经过程合成cDNA,以cDNA为模板扩增得到目的基因。将目的基因插入图示质粒的过程需使用的酶为。由于该目的基因仅含编码氨基酸的序列,为保证其准确表达,基因上下游应分别添加两种基本组件。
(3) 用农杆菌转化红豆杉细胞后,应将细胞放入含有的培养基中进行筛选。为进一步鉴定目的基因是否整合到红豆杉细胞的基因组DNA,下列检测方法可行的有

①提取转基因细胞和未转化细胞的基因组DNA,进行潮霉素抗性基因的PCR 检测

②用抗原-抗体杂交技术检测转基因细胞中报告基因是否翻译

③以转基因细胞的基因组DNA 为模板,选用引物L和引物R进行PCR,检测有无扩增产物

(4) 经检测,转基因细胞的紫杉醇产量是未转化细胞产量的1.87倍。欲证明产量的提高是由 Bapt的过表达导致,可从分子水平比较转基因细胞与未转化细胞中的含量。
综合题 普通