Question

【題目】回答下列（一）（二）小題。

（一）枯草桿菌廣泛分布于土壤及腐敗的有機物中，某工廠為生產(chǎn)耐高溫的淀粉酶，開展了枯草桿菌菌株的篩選、酶的固定化分析研究，其流程如圖所示：

（1）配制培養(yǎng)基：該培養(yǎng)基應(yīng)以___________為唯一碳源。

（2）取土樣加入盛有無菌水的三角瓶中，常壓加熱至水沸騰后維持20分鐘，其目的是___________，取出三角瓶置于37℃培養(yǎng)24小時，液面產(chǎn)生黃白色皮膜，用接種環(huán)挑取菌膜，用___________法接種到平板上，于37℃恒溫箱中培養(yǎng)24小時，取出觀察，若淀粉被水解，菌落周圍會產(chǎn)生___________，選擇優(yōu)良的菌株進行擴大培養(yǎng)。

（3）在建立和優(yōu)化淀粉酶固定化酶柱連續(xù)生產(chǎn)工藝研究中，通常要分析汁液中各種成分的濃度和所用酶的活性，然后主要優(yōu)化各固定化酶反應(yīng)器中的___________（答出2點即可）、反應(yīng)pH和酶反應(yīng)時間等因素。其中，酶反應(yīng)時間可通過___________來調(diào)節(jié)。

（4）固定化酶柱在使用后，需用___________洗滌，放置于4℃冰箱中。

（二）高溫脅迫是影響植物生長發(fā)育的重要因素之一，高溫逆境會使番茄的生長發(fā)育受到限制，轉(zhuǎn)入codA基因的番茄對高溫的耐 受性大于野生型番茄。

（1）如圖為質(zhì)粒限制性核酸內(nèi)切酶酶切圖譜。codA基因不含圖中限制性核酸內(nèi)切酶識別序列。為使PCR技術(shù)擴增的codA基因能重組進該質(zhì)粒，擴增的codA基因兩端需分別引入___________和___________不同限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列。

（2）制備番茄的原生質(zhì)體時，在___________環(huán)境下用酶解法處理番茄的根尖、葉片等細胞。

（3）導(dǎo)入目的基因的番茄細胞經(jīng)___________形成愈傷組織，通過調(diào)節(jié)___________，可以從這種愈傷組織誘導(dǎo)出芽和根的頂端分生組織，由此再生出新的植株。

（4）番茄的培養(yǎng)細胞在長期培養(yǎng)中，其胚胎發(fā)生和器官形成能力下降，可能原因有___________（寫出2點即可）。

（5）種植業(yè)和畜牧業(yè)是人類食物生產(chǎn)系統(tǒng)的兩大支柱，兩者結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計需要按照___________規(guī)律進行綜合優(yōu)化，使系統(tǒng)從總體上獲得最佳的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。

Answer 1

【答案】淀粉 篩選出耐高溫菌株 劃線分離 透明圈 固定化酶的量、反應(yīng)液溫度 控制反應(yīng)器液體流速 10倍柱體積的蒸餾水 NdeⅠ BamHⅠ 0.5-0.6mol/LD甘露醇溶液 脫分化 營養(yǎng)物質(zhì)和生長調(diào)節(jié)劑的適當(dāng)配比 染色體畸變、細胞核變異、非整倍體產(chǎn)生；細胞或組織中激素平衡被打破、細胞對外源生長物質(zhì)的敏感性改變；缺乏成胚性的細胞系 生態(tài)與經(jīng)濟

【解析】

1、微生物的篩選與分離需要使用選擇培養(yǎng)基。常用的接種方法主要有平板劃線法和稀釋涂布平板法。固定化酶和固定化細胞的方法主要有包埋法、物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法。影響酶的活性的因素主要有溫度和pH等。

2、基因工程技術(shù)的基本步驟：
（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴增和人工合成。
（2）基因表達載體的構(gòu)建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。
（3）將目的基因?qū)�入受體細胞：根據(jù)受體細胞不同，導(dǎo)入的方法也不一樣。將目的基因?qū)�入植物細胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因?qū)�入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因?qū)�入微生物細胞的方法是感受態(tài)細胞法。
（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術(shù)；②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA--分子雜交技術(shù)；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)--抗原-抗體雜交技術(shù)。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（一）（1）能分解淀粉的微生物能夠產(chǎn)生淀粉酶，為生產(chǎn)耐高溫的淀粉酶，需要培養(yǎng)并篩選能夠分解淀粉的微生物，所以培養(yǎng)基應(yīng)以淀粉為唯一碳源。

（2）耐高溫的菌體在高溫條件下可生存，而不耐高溫的微生物在高溫條件下不能生存，故取土樣加入盛有無菌水的三角瓶中，常壓加熱至水沸騰后維持20分鐘，其目的是篩選出耐高溫菌株，取出三角瓶置于37℃培養(yǎng)24小時，液面產(chǎn)生黃白色皮膜，用接種環(huán)挑取菌膜，用平板劃線法接種到平板上，于37℃恒溫箱中培養(yǎng)24小時，取出觀察，若淀粉被水解，菌落周圍會產(chǎn)生透明圈，選擇優(yōu)良的菌株進行擴大培養(yǎng)。
（3）在建立和優(yōu)化淀粉酶固定化酶柱連續(xù)生產(chǎn)工藝研究中，通常要分析汁液中各種成分的濃度和所用酶的活性，然后主要優(yōu)化各固定化酶反應(yīng)器中的固定化酶的量、反應(yīng)液溫度、反應(yīng)pH和酶反應(yīng)時間等因素。其中，酶反應(yīng)時間可通過控制反應(yīng)器液體流速來調(diào)節(jié)。
（4）固定化酶柱在使用后，需用10倍柱體積的蒸餾水洗滌，放置于4℃冰箱中。

（二）（1）根據(jù)啟動子和終止子的生理作用可知，目的基因應(yīng)導(dǎo)入啟動子和終止子之間。圖中看出，兩者之間存在于三種限制酶切點，但是由于XbaⅠ在質(zhì)粒上不止一個酶切位點，因此為使PCR擴增的codA基因重組進該質(zhì)粒，擴增的codA基因兩端需分別引入NdeⅠ和BamHⅠ限制酶的識別序列。
（2）根據(jù)滲透原理，制備番茄的原生質(zhì)體時，在0.5-0.6mol/LD甘露醇溶液環(huán)境下用酶解法處理番茄的根尖、葉片等細胞。
（3）導(dǎo)入目的基因的番茄細胞經(jīng)脫分化形成愈傷組織，通過調(diào)過營養(yǎng)物質(zhì)和生長調(diào)節(jié)劑的適當(dāng)配比可以從這種愈傷組織誘導(dǎo)出芽和根的頂端分生組織，由此再生出新的植株。

（4）番茄的培養(yǎng)細胞在長期培養(yǎng)中，其胚胎發(fā)生和器官形成能力下降，可能原因有染色體畸變、細胞核變異、非整倍體產(chǎn)生；細胞或組織中激素平衡被打破、細胞對外源生長物質(zhì)的敏感性改變；缺乏成胚性的細胞系等。
（5）種植業(yè)和畜牧業(yè)是人類食物生產(chǎn)系統(tǒng)的兩大支柱，兩者結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計需要按照生態(tài)與經(jīng)濟規(guī)律進行綜合優(yōu)化，使系統(tǒng)從總體上獲得最佳的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。