高中 | 第1节 重组DNA技术的基本工具 题目答案及解析

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选择性必修三 生物技术与工程

第三章 基因工程

第1节 重组DNA技术的基本工具

马铃薯作为重要农作物,提高其冷耐受性可拓展优质马铃薯的种植区域。我国科研人员发现,野生马铃薯中$\rm S$基因的表达与其冷耐受性调控有关,将该基因导入栽培马铃薯中可显著增强其抗寒能力。回答下列问题。

$\rm PCR$扩增目的基因时,需要模板$\rm DNA$、引物、                                                                、含$\rm Mg^{2+}$的缓冲液和耐高温的$\rm DNA$聚合酶。$\rm DNA$聚合酶在$\rm PCR$                步骤中起作用。

[["

$\\rm 4$种脱氧核苷酸;延伸

"]]

$\rm PCR$扩增目的基因时,需要模板$\rm DNA$、引物、$\rm 4$种脱氧核苷酸、含$\rm Mg^{2+}$的缓冲液和耐高温的$\rm DNA$聚合酶。$\rm PCR$一般分为变性、复性和延伸三步,其中$\rm DNA$聚合酶在$\rm PCR$的延伸步骤中起作用。

图中标识了载体和$\rm S$基因中限制酶的切割位点。为将$\rm S$基因正确插入载体,$\rm PCR$扩增$\rm S$基因时需在引物的                (填“$\rm 5'$端”或“$\rm 3'$端”)添加限制酶识别序列,结合上表分析,上游引物应添加的碱基序列是$\rm 5'-$                                                                $\rm -3'$,切割载体时应选用的两种限制酶是                $\rm PCR$扩增产物和载体分别被限制酶切割后,经纯化和连接,获得含$\rm S$基因的表达载体并导入农杆菌。

[["

$\\rm 5'$端;$\\rm AGATCT$$Bam\\rm H$Ⅰ、$Eco\\rm R$

"]]

为了使目的基因能够被限制酶切割,扩增目的基因时,需要在引物的$\rm 5'$端添加限制酶的识别序列。结合图表分析,在载体的启动子和终止子之间有$Bam\rm H$Ⅰ、$Eco\rm R$Ⅰ和$Xba$Ⅰ的识别序列,而$\rm S$基因内部含有$Xba$Ⅰ、$Nde$Ⅰ和$Bam\rm H$Ⅰ的识别序列,要用$Bam\rm H$Ⅰ、$Eco\rm R$ Ⅰ或$Xba$Ⅰ切割载体,又不能用$Xba$Ⅰ、$Nde$Ⅰ或$Bam\rm H$Ⅰ切割$\rm S$基因,再根据各种限制酶的识别序列及切割位点,可知,需要用$Bam\rm H$Ⅰ、$Eco\rm R$Ⅰ切割载体,用$Bam\rm H$Ⅰ的同尾酶$Bgl$Ⅱ和$Eco\rm R$Ⅰ切割$\rm S$基因,故$\rm PCR$扩增$\rm S$基因时需在上游引物添加的碱基序列是$\rm 5'-AGATCT-3'$

用携带$\rm S$基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时,基因表达载体中$\rm T-DNA$进入愈伤组织细胞,将$\rm S$基因整合到                                                                ,抗性基因                可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经                形成芽、根,继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。

[["

栽培马铃薯愈伤组织细胞的染色体上;$\\rm 2$;再分化

"]]

$\rm T-DNA$属于可转移$\rm DNA$,用携带$\rm S$基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时,基因表达载体中$\rm T-DNA$进入愈伤组织细胞,将$\rm S$基因整合到栽培马铃薯愈伤组织细胞的染色体上,抗性基因$\rm 1$位于$\rm T-DNA$外部,用于筛选含有重组载体的农杆菌,而抗性基因$\rm 2$位于$\rm T-DNA$内部,可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经再分化形成芽、根,继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。

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