Question

【題目】普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細胞產生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏。科學家將抗多聚半乳糖醛酸酶基因導入番茄細胞，培育出了抗軟化、保鮮時間長的轉基因番茄。目的基因和質粒（含卡那霉素抗性基因KmR）上有 Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、Hind Ⅲ、Alu Ⅰ 四種限制酶切割位點，操作流程如下圖所示。請分析回答下列問題：

（1）本實驗的目的基因指的是______， 在構建重組質粒時，為了確保目的基因和質粒定向連接，應該選用的限制酶是______。若用 Pst Ⅰ和Alu Ⅰ切割重組質粒，則完全酶切后將會出現______個序列不同的DNA片段。

（2）要利用培養基篩選已導入目的基因的番茄細胞，培養基中應加入______。圖中步驟①→②所示技術的生物學原理是______。

（3）據圖中轉基因番茄細胞中的信息傳遞過程可知，由于______而直接阻礙了多聚半乳糖醛酸酶基因表達時的______過程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀。

（4）如果利用上述方法培育出的番茄不具抗軟化性狀，經分子雜交技術檢測，發現細胞內有目的基因存在，但檢測不到mRNA1分子，可能原因是目的基因上游缺少______。

Answer 1

【答案】抗多聚半乳糖醛酸酶基因 Sma Ⅰ和Pst Ⅰ 3 卡那霉素 （植物）細胞的全能性 mRNA1 和mRNA2 相結合 翻譯 啟動子

【解析】

科學家將抗多聚半乳糖醛酸酶基因導入番茄細胞，因此抗多聚半乳糖醛酸酶基因即為目的基因；為防止基因和質粒發生隨意連接，可選擇兩種限制酶切割，據圖可知，可選擇SmaⅠ和PstⅠ兩種酶；形成的重組質粒上有PstⅠ、SmaⅠ、Hind Ⅲ、AluⅠ四種限制酶切割位點，目的基因內部也有AluⅠ限制酶切割位點，因此用 PstⅠ和AluⅠ切割重組質粒，在重組質粒中有會3個切割位點；重組質粒上有卡那霉素的抗性基因，可以此作為標記基因進行篩選；從圖中可見，目的基因的轉錄產物mRNAl和多聚半乳糖醛酸酶基因的轉錄產物mRNA2的結合，使得mRNA2翻譯受阻，導致不能合成多聚半乳糖醛酸酶。

（1）本實驗的目的基因指的是抗多聚半乳糖醛酸酶基因；為了確保目的基因和質粒定向連接，應該選用的限制酶是SmaⅠ和PstⅠ。若用 PstⅠ和AluⅠ切割重組質粒，在重組質粒中有3個切割位點，則完全酶切后將會出現3個序列不同的DNA片段。

（2）重組質粒中應含卡那霉素抗性基因，因此培養基中應加入卡那霉素。圖中步驟①→②為植物組織培養，依據的生物學原理是植物細胞具有全能性。

（3）由圖可知，mRNA1和mRNA2相結合后阻礙了多聚半乳糖醛酸酶基因表達時的翻譯過程，最終使番茄獲得抗軟化的性狀。

（4）若細胞內有目的基因存在，但檢測不到mRNA1分子，可能原因是目的基因上游缺少啟動子。