Question

【題目】在繁殖期間，大熊貓雄性和雌性都可與多個異性交配。動物園圈養時，為避免后代近親交配，導致群體生活力下降，需確定未知的親子關系。簡單重復序列（SSR）也稱微衛星DNA，它在大熊貓個體之間具有豐富的多樣性，可用于親子鑒定。請回答問題：

（1）大腸桿菌pUC18質粒上的LacZ基因序列中沒有插入目的基因時，在外源IPTC誘導下可表達出β-半乳糖苷酶，將培養基中的X-gal水解成藍色，大腸桿菌將形成藍色菌落。反之，則形成白色菌落。科學家利用pUC18質粒，通過構建基因文庫篩選大熊貓SSR位點。

①提取大熊貓基因組DNA，用___________處理DNA和pUC18質粒，獲得重組質粒后，將其與__________處理的大腸桿菌懸液混合，完成轉化。

②將試管Ⅱ中的菌液接種于選擇培養基上培養，培養基中應含有大腸桿菌必需的營養物質和生長因子，還應加入________以及氨芐青霉素，其中加入氨芐青霉素的作用是_________的大腸桿菌。

③觀察到培養基上出現_________色菌落，則說明大腸桿菌中已成功導入了重組質粒，取該顏色菌落篩選SSR位點，進行測序，并設計引物通過PCR擴增SSR位點。

（2）科學家對PCR擴增的SSR位點，對大熊貓進行親子鑒定結果如下圖：

由于基因突變的頻率較低，因此，子代1和_________是母本與疑似父本2的后代，而_______不是該母本的后代。

Answer 1

【答案】同種限制性核酸內切酶和DNA連接酶 鈣離子 IPTG、X-gal 篩選出導入pUC18質粒的大腸桿菌 白 子代2 子代3

【解析】

分析題圖：大腸桿菌pUC18質粒含有氨芐青霉素抗性基因和LacZ基因，但限制酶的切割位點位于LacZ基因上，所以構建成的重組質粒含有氨芐青霉素抗性基因，但LacZ基因被破壞，不能產生β一半乳糖苷酶。試管Ⅰ中是基因表達載體，試管Ⅱ中是大腸桿菌，將試管I中的物質和大腸桿菌共同置于試管Ⅱ的目的是進行轉化，大腸桿菌需事先用Ca2+進行處理，增大細胞壁的通透性，最后用選擇培養基進行篩選。由于質粒上含有氨芐青霉素抗性基因，因此導入質粒的大腸桿菌能抗氨芐青霉素，所以培養基中還應加入氨芐青霉素，作用是篩選出導入pUC18質粒的大腸桿菌；此外培養基中還應加入IPTG、X-gal，由于大腸桿菌pUC18質粒上的LacZ基因序列中沒有插入目的基因時，在外源IPTC誘導下可表達出β-半乳糖苷酶，將培養基中的X-gal水解成藍色，大腸桿菌將形成藍色菌落；重組質粒上的LacZ基因被破壞，不能產生β-半乳糖苷酶，若大腸桿菌中已成功導入了重組質粒，則其在含有IPTG和X-gal的培養基中形成白色菌落。

（1）①提取大熊貓基因組DNA，用同種限制性核酸內切酶和DNA連接酶處理DNA和pUC18質粒，獲得重組質粒后，將其與鈣離子處理的大腸桿菌懸液混合，完成轉化。

②將試管Ⅱ中的菌液接種于選擇培養基上培養，培養基中應含有大腸桿菌必需的碳源、氮源、無機鹽、水和生長因子，還應加入IPTG、X-gal以及氨芐青霉素；由于質粒上含有氨芐青霉素抗性基因，因此導入質粒的大腸桿菌能抗氨芐青霉素，所以培養基中加入氨芐青霉素的作用是篩選出導入pUC18質粒的大腸桿菌。

③重組質粒上的LacZ基因被破壞，不能產生β一半乳糖苷酶，若大腸桿菌中已成功導入了重組質粒，則其在含有IPTG和X-gal的培養基中形成白色菌落。

（2）由于基因突變的頻率較低，根據親子鑒定結果圖中DNA片段判斷，母本與疑似父本2的后代很可能是子代1和子代2，子代3不是該母本的后代。