Question

【題目】口蹄疫是危害家畜最嚴(yán)重的傳染病之一，其主要抗原為VP1蛋白。由于植物葉綠體表達(dá)系統(tǒng)能夠高效表達(dá)目的基因且環(huán)境安全性高，科學(xué)家將口蹄疫病毒的VP1抗原基因轉(zhuǎn)入植物葉綠體中并成功表達(dá)出VP1蛋白。請回答下列問題：

（1）口蹄疫病毒是RNA病毒，以其RNA為模板，經(jīng)過_________過程獲得VP1抗原基因。采用PCR技術(shù)擴增目的基因時，需要的物質(zhì)有___________________________（答出3點）。

（2）植物基因工程的操作步驟中，最核心的步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，基因表達(dá)載體的組成中除了VP1基因和復(fù)制原點外，還必須有__________________。通過農(nóng)桿菌的作用，可以將VP1基因插入_________，使目的基因得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。

（3）植物葉綠體基因工程的最大優(yōu)點是外源基因不會隨花粉擴散而產(chǎn)生基因污染，其原因是____________________________________。

Answer 1

【答案】反（逆）轉(zhuǎn)錄 Taq酶（耐高溫的DNA聚合酶）、四種脫氧核苷酸、引物 啟動子、終止子和標(biāo)記基因 受體細(xì)胞染色體的DNA 受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞，精子幾乎不含葉綠體基因，即葉綠體中的目的基因不會通過花粉傳遞給下一代

【解析】

基因工程技術(shù)的基本步驟：（1）目的基因的獲�。悍椒ㄓ袕幕�因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴增和人工合成；（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等；（3）將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞：根據(jù)受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣；將目的基因?qū)�入植物�?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物�?xì)胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物�?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法；（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)；個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（1）口蹄疫病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，則獲得能夠重組到質(zhì)粒上的VP1基因必須進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，用到反轉(zhuǎn)錄酶，催化以RNA為模板，合成DNA的過程。如要獲得大量的該VP1基因，可利用PCR技術(shù)進(jìn)行擴增，PCR技術(shù)擴增目的基因需要的物質(zhì)有Taq酶（耐高溫的DNA聚合酶）、四種脫氧核苷酸、引物等。

（2）植物基因工程的操作步驟中，基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心步驟；基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等，故除了VP1基因和復(fù)制原點外，還必須有啟動子、終止子和標(biāo)記基因；通過農(nóng)桿菌的作用，可以將VP1基因插入受體細(xì)胞染色體的DNA，使目的基因得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。

（3）由于受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞，精子幾乎不含葉綠體基因，故基因工程操作時可將外源基因整合到葉綠體基因組中，不僅能有效改良植物的品質(zhì)，還由于葉綠體轉(zhuǎn)基因不會隨花粉傳給后代，從而在一定程度上避免轉(zhuǎn)基因作物中的外源基因能擴散到其他同類作物。