Question

【題目】水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉所占比例越小糯性越強。科研人員將能表達出基因編輯系統的DNA序列轉入水稻，實現了對直鏈淀粉合成酶基因（Wx基因）啟動子序列的定點編輯，從而獲得了3個突變品系。

（1）將能表達出基因編輯系統的DNA序列插入Ti質粒構建重組載體時，所需的酶是______， 重組載體進入水稻細胞并在細胞內維持穩定和表達的過程稱為_____________。

（2）根據啟動子的作用推測，Wx基因啟動子序列的改變影響了______，從而改變了 Wx基因的轉錄水平。與野生型水稻相比，3個突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列___ (填：發生或不發生)改變，原因是_____________。

（3）為檢測啟動子變化對Wx基因表達的影響，科研人員需要檢測Wx基因轉錄產生的mRNA （Wx mRNA）的量。檢測時分別提取各品系胚乳中的總RNA，經_____過程獲得總 cDNA。通過PCR技術可在總cDNA中專一性的擴增出 Wx基因的cDNA，原因是_____________。

（4）各品系Wx mRNA量的檢測結果如圖所示，據圖推測糯性最強的品系為_____，原因是_____________。

Answer 1

【答案】限制性核酸內切酶和DNA連接酶 轉化 RNA聚合酶與啟動子的識別和結合 不發生 編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動子 逆轉錄（或：反轉錄） 引物是根據Wx基因的一段已知序列設計合成的（或：引物能與Wx基因的cDNA特異性結合） 品系3 品系3的Wx mRNA最少，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強

【解析】

基因工程的操作步驟：

1、獲取目的基因（從基因組文庫中獲取、利用PCR技術擴增目的基因、化學合成法）；

2、基因表達載體的構建（這也是基因工程的核心）；一個完整的基因表達載體包括：

（1）啟動子：位于基因的首端，是RNA聚合酶識別并結合的位點，驅動目的基因的轉錄；（2）目的基因：編碼蛋白質的基因；（3）終止子：位于基因的尾端，其作用使轉錄在需要的地方停止；（4）標記基因：作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的受體細胞篩選出來。

3、將目的基因導入受體細胞（植物、動物、微生物）：目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過程，稱為轉化。

4、目的基因的檢測與鑒定 （DNA分子雜交技術,分子雜交技術、抗原抗體雜交）。

（1）將目的基因與Ti質粒構建基因表達載體時，需要限制酶的切割，將目的基因插入載體時需要DNA連接酶的連接，重組載體進入水稻細胞并在細胞內維持穩定和表達的過程叫做轉化。

（2）根據以上分析可知，啟動子是RNA聚合酶識別并結合的位點，如果啟動子序列改變將會影響RNA聚合酶與之結合和識別，進而影響基因的轉錄水平。在真核生物中，編碼蛋白質的序列是基因中編碼區，編碼區中不包括啟動子序列，因此直鏈淀粉合成酶的基因堿基序列中不含有啟動子，因此3個突變品系中Wx基因中控制合成直鏈淀粉酶的氨基酸序列不發生改變。

（3）以mRNA為模板合成cDNA的過程為逆轉錄，利用PCR技術擴增Wx基因的cDNA，需要以Wx基因合成的引物，這樣引物能夠在總cDNA中與Wx基因的cDNA特異性結合，從而利用PCR擴增技術專一性擴增出Wx基因的cDNA。

（4）識圖分析可知，圖中品系3的Wx基因的mRNA的含量最少，那么合成的直鏈淀粉酶最少，直鏈淀粉合成量最少，因此該水稻胚乳中含的直鏈淀粉比例最小，糯性最強。