Question

【題目】黃瓜花葉病毒（CMV）是能侵染多種植物的RNA病毒，可危害番茄的正常生長。轉(zhuǎn)基因抗病毒番茄由北京大學(xué)研發(fā)，研究人員通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)將該病毒外殼蛋白的cDNA導(dǎo)入番茄植株中，通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)成功獲得抗CMV的番茄植株。請回答下列問題：

（1）將轉(zhuǎn)基因操作后的番茄外植體接種于含有卡那霉素和青霉素的選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時間，只有部分外植體生出愈傷組織。研究人員據(jù)此確定這些生出愈傷組織的外植體都已成功導(dǎo)入了cDNA，你認(rèn)為他們做出以上判斷的理由是___________________。

（2）在植物組織培養(yǎng)過程中切取的番茄莖組織塊要帶有____________，用幼嫩莖段比成熟老枝更易產(chǎn)生愈傷組織，且時間早，誘導(dǎo)率高，原因是_______________________。在愈傷組織成長發(fā)育的過程中要進(jìn)行照光培養(yǎng)，其作用是__________________________。

（3）科學(xué)家利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)制造出了神奇的人工種子，人工種子在適宜條件下可以萌發(fā)長成幼苗，與天然種子相比能保持原有的遺傳特性，其原因是_________，人工種子萌發(fā)長成的植株不一定可育，請解釋其原因_____________________。

（4）請寫出將含有目的基因的番茄細(xì)胞培養(yǎng)成一個完整植株的基本程序________（用流程圖表示）。

（5）若要驗(yàn)證轉(zhuǎn)基因番茄具有較好的抗CMV能力，請寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路。_____________________________________

Answer 1

【答案】重組表達(dá)載體同時含有卡那霉素和青霉素抗性基因，只有成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的外植體才能在含有卡那霉素和青霉素的選擇培養(yǎng)基上生出愈傷組織 形成層 幼嫩莖段細(xì)胞分化程度較低，有較高的全能性 誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用 人工種子是以組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等為材料用人工薄膜包裹得到的，屬于無性繁殖，后代不會發(fā)生性狀分離 人工種子中的胚狀體可能由配子形成，（也可能是體細(xì)胞形成） 含目的基因的番茄細(xì)胞愈傷組織小植株 用等量強(qiáng)致病力的CMV分別感染轉(zhuǎn)基因番茄與未轉(zhuǎn)基因的番茄（普通番茄），在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間，觀察它們對CMV的抗性

【解析】

1、植物組織培養(yǎng)過程是：離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織，然后再分化生成根、芽，最終形成植物體。植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性。植物組織培養(yǎng)需要離體培養(yǎng)、無菌條件，植物激素（生長素和細(xì)胞分裂素）、一定的營養(yǎng)條件、維持適宜的溫度和一定的光照條件等。
2、基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲取；②基因表達(dá)載體的構(gòu)建；③將目的基因?qū)�入受體細(xì)胞；④目的基因的檢測與鑒定。

（1）重組表達(dá)載體同時含有卡那霉素和青霉素抗性基因，只有成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的外植體才能在含有卡那霉素和青霉素的選擇培養(yǎng)基上生出愈傷組織，因此可以確定這些生出愈傷組織的外植體都已成功導(dǎo)入了cDNA。
（2）在植物組織培養(yǎng)過程中切取的番茄莖組織塊要帶有形成層。幼嫩莖段細(xì)胞分化程度較低，有較高的全能性。因此用幼嫩莖段比成熟老枝更易產(chǎn)生愈傷組織，且時間早，誘導(dǎo)率高。在愈傷組織成長發(fā)育的過程中要進(jìn)行照光培養(yǎng)，光能誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用。
（3）人工種子是以組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等為材料用人工薄膜包裹得到的，屬于無性繁殖，后代不會發(fā)生性狀分離。因此與天然種子相比，人工種子在適宜條件下可以萌發(fā)長成幼苗能保持原有的遺傳特性。人工種子中的胚狀體可能由配子形成，也可能是體細(xì)胞形成。因此人工種子萌發(fā)長成的植株不一定可育。
（4）將含有目的基因的番茄細(xì)胞培養(yǎng)成一個完整植株的基本程序?yàn)椋汉�目的基因的番茄�?xì)胞通過培養(yǎng)形成愈傷組織，再誘導(dǎo)分化成小植株。
（5）要驗(yàn)證轉(zhuǎn)基因番茄具有較好的抗CMV能力，實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路為：用等量強(qiáng)致病力的CMV分別感染轉(zhuǎn)基因番茄與未轉(zhuǎn)基因的番茄（普通番茄），在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間，觀察它們對CMV的抗性。