为了有效控制水稻害虫的危害,中国农业科学院和华中农业大学合作,成功地获得了转Bt基因的二倍体水稻。该基因来源于苏云金芽孢杆菌,基因的表达产物Bt毒蛋白具有良好的杀虫效果。请回答:
(1)若知道Bt毒蛋白的氨基酸序列,则可以推测出Bt基因的核苷酸序列,但推测出的核苷酸序列并不是唯一的,其原因是 。在已知Bt基因的核苷酸序列之后,再通过 方法获取目的基因。
(2)获得Bt基因后,在体外可以通过 技术进行扩增,该技术需要的条件是 、酶、dNTP、模板,其中的酶是 。然后构建基因表达载体,基因表达载体中除了具的基因、启动子和终止子之外,还需具有 。
(3)将Bt基因导入水稻细胞中时不宜采用农杆菌转化法,最可能的原因是 。
(4)可采用抗虫接种实验的方法,在 水平上鉴定Bt基因在受体植株内是否成功表达。
(1)密码子具有简并性 人工合成
(2)PCR 引物 Taq DNA聚合酶 标记基因和复制原点
(3)水稻是单子叶植物,而农杆菌对单子叶植物没有感染能力
(4)个体
【分析】基因工程技术的基本步骤:
(1)目的基因的获取:方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
(2)基因表达载体的构建:是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
(3)将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
(4)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测:①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因﹣﹣DNA分子杂交技术;②检测目的基因是否转录出了mRNA﹣﹣分子杂交技术;③检测目的基因是否翻译成蛋白质﹣﹣抗原﹣抗体杂交技术。个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【解答】(1)若知道Bt毒蛋白的氨基酸序列,则可以推测出Bt基因的核苷酸序列,但由于密码子具有简并性,因此推测出的核苷酸序列并不是唯一的。在已知Bt基因的核苷酸序列之后,再通过人工合成
方法获取目的基因。
(2)体外扩增目的基因可采用PCR技术,该技术需要的条件是引物、酶、dNTP、模板,其中的酶是Taq DNA聚合酶。基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点。
(3)将Bt基因导入水稻细胞中时不宜采用农杆菌转化法,最可能的原因是水稻是单子叶植物,而农杆菌对单子叶植物没有感染能力。
(4)抗虫接种实验属于个体水平上的鉴定。
【点评】本题考查基因工程的相关知识,要求考生识记基因工程的概念、原理及操作步骤,掌握各操作步骤中需要注意的细节,能结合所学的知识准确答题。
转基因生物的安全性:
1、转基因生物存在安全性问题的原因
(1)目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制都了解得相当有限。
(2)目的基因往往是异种生物的基因。
(3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
2、转基因生物的安全性争论:
(1)基因生物与食物安全:
反方观点:反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变
正方观点:有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据
(2)转基因生物与生物安全:对生物多样性的影响
反方观点:扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”
正方观点:生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限
(3)转基因生物与环境安全:对生态系统稳定性的影响
反方观点:打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体
正方观点:不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境
3、理性对待转基因技术:趋利避害,不能因噎废食。
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