径柳匙叶草是一种泌盐植物。科研工作者将径柳匙叶草液泡膜Na+/K+逆向转运蛋白基因(TaNHX2基因)转移到棉花细胞内,获得了转基因耐盐棉花新品种。图1是获取的含有目的基因的DNA片段,Sau3AI、EcoRI、BamHI为三种限制酶,图中箭头所指为三种限制酶的切点;图2是三种限制酶的识别序列与酶切位点示意图;图3是土壤农杆菌中用于携带目的基因的Ti质粒结构示意图,请分析回答问题:
(1)将含有径柳匙叶草不同基因的DNA片段导入受体菌的群体中储存,再根据TaNHX2基因的特定核苷酸序列从中提取图1的片段,此法为从__________获取目的基因。
(2)不能在径柳匙叶草根尖分生区细胞中获得TaNHX2基因的mRNA,其原因是______________________________。
(3)若用BamHI切割图1所示的DNA片段,获得目的基因,则需选用_______切割图3所示质粒,以便构建基因表达载体,该方案的缺陷是_________。故切割图1所示DNA片段的最佳方案是选用____________酶。
(4)用上述最佳方案构建基因表达载体,所得重组质粒____________(选填“能”“不能”或“不一定能”)被BamHI切割。
(5)图3中,质粒上的抗生素抗性基因的作用是_________________________________。
(6)为了检测技术成果,科研工作者将转基因棉花种植在盐碱地,观察其生长状况,这属于___________________________水平的检测。
基因文库中 基因的选择性表达(径柳匙叶草根尖分生区细胞中TaNHX2基因不能表达) Sau3A I 出现目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定 EcoRI和BamH I 不一定能 以便筛选出含有目的基因的受体细胞 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:
(1)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。
(2)个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
(1)根据题意分析,该获取目的基因的方法是将不同基因的DNA片段导入受体菌的群体中储存,再根据TaNHX2基因的特定核苷酸序列从中提取图1的片段,因此该方法为从基因文库中获取目的基因。
(2)由于细胞中基因是选择性表达的,而径柳匙叶草根尖分生区细胞中TaNHX2基因不能表达,因此不能在径柳匙叶草根尖分生区细胞中获得TaNHX2基因的mRNA。
(3)已知切割图1所示的DNA片段的限制酶是BamHI,因此切割目的基因的限制酶应该是BamHI或者是切割后能够产生相同粘性末端的限制酶,图2显示BamHI与Sau3A I切割后产生的粘性末端相同,而图3质粒又没有BamHI识别位点,因此只能用Sau3A I切割质粒;该方案切割后,目的基因两侧的粘性末端以及质粒的两个粘性末端相同,可能会引起目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定等情况;为了防止这种现象的出现,我们应该选择不同的限制酶切割目的基因的两侧以及质粒,结合图1和图3分析,应该选择EcoRI和BamH I切割图1所示DNA片段,EcoRI和Sau3A I切割图3质粒。
(4)结合以上分析可知,形成的重组质粒上肯定含有EcoRI、Sau3A I的识别位点,不一定含有BamH I的识别位点,所以所得重组质粒不一定能被BamHI切割。
(5)图3中,质粒上的抗生素抗性基因为标记基因,其作用是筛选出含有目的基因的受体细胞。
(6)科研工作者将转基因棉花种植在盐碱地,观察其生长状况,属于个体水平上的检测。
【点睛】
本题结合基因结构图和运载体结构图,考查基因工程的技术和原理,重点是限制酶作用及其特点、质粒的组成等,要求考生认真分析图1、图2和图3,能根据图中信息选择合适的限制酶,再运用所学的知识答题。
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