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非选择题-解答题 较难0.4 引用5 组卷728
转基因技术的研发是加快农业现代化的重要途径,但转基因食品的安全性备受关注。研究者将水稻抗虫基因(crylC)和双T-DNA载体连接(图示连接后双T-DNA部分结构),利用其中的“Cre/LoxP”系统培育了安全可食用的转基因水稻。在“Cre/LoxP”系统中,Cre基因编码的Cre酶可特异性识别同一DNA两个同向的loxP序列并将两个loxP间的序列删除。

图:P—启动子(P1为胚乳特异表达启动子;P2为绿色组织特异性表达启动子)
回答下列问题:
(1)Cre酶与基因工程中的______(工具酶)作用类似。
(2)载体中,T-DNA的作用是转移到被侵染的细胞后__________________,hpt基因(潮霉素抗性基因)和gus基因(表达产物使无色底物显蓝色)有助于双T-DNA共转化植株的筛选,起到基因表达载体中____________(填结构)的作用。
(3)筛选得到双T-DNA共转化成功的植株T0中,hpt基因对植物和环境具有潜在的危害,需设法将其删除。先从T0植株中筛选T-DNA1和T-DNA2都是单拷贝(单个)插入的植株GH-1、GH-2和GH-3,自交后得到T1代植株进行潮霉素抗性检测,选择抗性检测为阴性植株的叶片的gus基因进行PCR检测,产物的电泳结果如下图a。(不考虑减数分裂时发生互换)

①T0代中______(填编号)是T-DNA1和T-DNA2以连锁形式在单一位点插入植株。
②在答题卡对应的图b中画出植株GH-2的T-DNA1和T-DNA2在染色体上的位置_____(注:用圆点·表示T-DNA1和T-DNA2在染色体上的位置)
③GH-1的T0代自交的后代T1植株中,具有抗虫特性但不含hpt基因的植株的比例为______。这些植株自交后筛选即可获得稳定遗传的种子Tx
(4)水稻种子主要包括胚和胚乳,其中胚乳被加工成精米食用。该“Cre/LoxP”系统,实现了______,培育了安全可食用的转基因水稻。Tx种子播种后获得的叶片______(填“具有”或“不具有”)抗虫的性状。
2024·广东汕头·二模
知识点:基因自由组合定律的实质和应用PCR扩增的原理与过程DNA重组技术的基本工具目的基因的检测与鉴定 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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Cre-loxP系统由Cre酶和loxP序列两部分组成,Cre酶作用能实现特定基因的敲除(如图1),图中箭头表示Cre酶的作用位点。利用基因工程技术培育抗虫抗除草剂水稻可减少因虫害(啃食叶片)和草害造成的稻米产量损失,为了增强食品安全性,科研人员利用Cre—loxP系统和组织特异性启动子P3驱动Cre酶基因在胚乳中特异性表达,从而培育出了能够特异性删除种子胚乳中外源基因的转基因水稻品系。获得转基因愈伤组织过程如图2。回答下列问题。

(1)图1中,Cre酶作用于DNA特定部位的________键。Cre酶作用于两个loxP位点形成________的黏性末端,从而连接形成环状片段1和片段2。
(2)图2中,过程①使用的限制酶是________,选择P2作为抗虫基因特异性启动子的优点是________
(3)图2中,过程③为植物组织培养中的________过程。利用农杆菌转化法将目的基因导入愈伤组织后,将愈伤组织转移到含有________的培养基上筛选出转化成功的愈伤组织,经过植物组织培养获得转基因水稻。
(4)利用RT-PCR方法验证胚乳中外源基因的特异性敲除:提取转基因植物叶肉细胞和胚乳细胞的总RNA、野生型植物的叶肉细胞和胚乳细胞的总RNA,分别以GAPDH基因(内参基因)、EPSPS基因和cry1C基因的序列为依据设计引物进行RT-PCR,扩增后电泳,结果如图3(条带1和2分别为野生型叶肉细胞和胚乳细胞对应的电泳结果)。

①利用RT-PCR扩增EPSPS基因进行鉴定,有关引物必须考虑________
A.EPSPS基因两边末端与引物等长的核苷酸序列
B.引物的5′端添加限制性核酸内切酶识别序列
C.两个引物及一个引物内部的碱基序列是否配对
D.引物长度、GC含量及在PCR反应体系中的浓度
②根据图3判断,________号条带为转基因叶肉细胞对应的电泳结果。转基因水稻________细胞中无EPSPS基因和cry1C基因,其机理是________
研究发现,通过位点特异性重组系统删除目的基因和标记基因策略成为目前解决转基因植物生物安全性问题的条理想途径。Cre/LoxP重组酶系统由重组酶Cre和LoxP位点组成,LoxP位点包含两个识别序列和8bp的切制序列,DNA的切割和连接发生在8bp的切制序列,如图1所示,Loxp序列对启动子的功能无影响。当DNA分子中含两个同向LoxP位点时,重组酶将删除两LoxP间的全部序列且只残留下一个LoxP位点。为将转基因水稻食用部位胚乳中标记基因和外源基因定点删除,研究人员利用水稻胚乳待异性启动子,Gt1控制重组酶Cre基因的表达,以组成型启动子Actin控制的红色荧光蛋白基因DsRed2作为报告基因、以组成型启动子P35S驱动的潮霉素磷酸转移酶基因hpt作为选择标记基因,构建的两种基因表达载体的T-DNA即为位点特异性重组系统,如图2和图3所示。P1、P2和P3为引物,LB和RB为T-DNA边界序列,组成型启动子可以启动基因在所有组织中表达。通过农杆菌转化法转化水稻幼胚愈伤组织,得到再生苗后移栽大田。回答下列问题:

(1)通过农杆菌将基因表达载体导入水稻的原理____________
(2)为了确定得到的水稻是否为转基因植株,可选取适龄转基因水稻的叶片没泡在含有_________的溶液中,分析其是否具有抗性;可选用图中引物_________进行PCR扩增并通过电泳得到的相应条带来验证路线—转基因水稻胚乳中能够特异性删除相关基因;两种删除路线相比,能够在胚乳中检测到红色荧光而在其他器官中检测不到红色荧光的是_________(填“路线一”或“路线二”),原因是_________
(3)食用大米是去除了胚和种皮剩下的胚乳结构。只将转基因水稻种子胚乳中特定的外源基因特异性删除而胚中保留的好处是______________
二化螟的幼虫主要危害水稻的叶和茎,严重影响产量。转Bt基因水稻能一定程度抵抗二化螟的侵害,cryIC基因能促进Bt基因的表达。科研人员采用GALA/UAS基因调控系统构建了转基因抗虫水稻,实验部分流程如图1所示。GALA/UAS系统调控基因表达的机理如图2所示:UAS序列抑制靶基因表达使靶基因沉默,GAL4是一种转录活性因子,可特异性地识别并结合于UAS序列激活UAS下游基因的转录。

   

(1)图1中①②过程所用基因常用PCR扩增的方法获得。PCR的原理是___________;此过程需要用引物,其定义是____________。①②过程前需要构建基因表达载体,此过程需用相同的限制酶切割目的基因与载体,原因是___________。③④过程除了要进行目的基因的检测和鉴定外,还需要进行植物组织培养才能将细胞培养成转基因个体。
(2)现已获得crylC基因、Bt基因和绿色荧光蛋白基因GFP。拟采用农杆菌转化法导入目的基因,图3为Ti质粒的T-DNA片段示意图。若要以GFP基因为标记基因筛选受体细胞,通过特异性启动子-GAL4调控UAS-靶基因的表达,使Bt基因只在杂交子代的叶片和茎鞘中高效表达,则构建UAS-靶基因表达载体时,应将Bt、crylC、GFP三个基因插入到图3所示TDNA中的位置分别____________。(用序号①②③作答)

   

(3)将GAL4转基因个体与UAS-Bt转基因个体杂交得F1,F1全表现为抗虫,F1自交得F2,F1植株表现抗虫性状的原因是___________。若F2中表型及其比例为___________,则GAL4基因和Bt基因插入一对同源染色体上;(假设插入的基因均有效,个体的存活率相等)
(4)采用GAL4UAS系统培育转基因水稻,构建GAL4基因表达载体时采用叶片和茎鞘中特异性表达基因的启动子,可使靶基因只在植株叶片和茎鞘中表达。该技术在提高食品安全方面可能存在一定的意义,具体表现为___________

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