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所属章节:第3节 基因工程的应用
【简答题】钙依赖蛋白激酶(CDPK)在植物的信号传导和提高植物抗性方面发挥着重要作用。科学家通过将CDPK基因导入拟南芥(双子叶植物)中,来获得具有抗性的新品种。如图为某种质粒表达载体和含CDPK基因的DNA片段示意图,图中标记了限制酶的切割位点。据此回答下列问题:
(1)通过基因工程,将CDPK基因导入拟南芥中,获得具有抗性的新品种的育种原理是____________。为了使CDPK基因插入质粒中,应选取____________(两种限制性内切核酸酶)分别切割质粒和含目的基因的DNA片段。
(2)利用PCR可获得大量的CDPK基因,PCR扩增的第一步:用微量移液器在微量离心管中加入缓冲液、4种脱氧核苷酸的等量混合液、水、还需要加入____________。PCR的产物一般通过琼脂凝胶电泳来鉴定,在凝胶中的DNA分子的迁移速率与___________有关。
(3)将CDPK基因导入拟南芥细胞通常采用的方法是_________________。
(4)检测CDPK基因是否成功表达的方法是______________,若有杂交带出现,表明已产生了CDPK。
【答案】:(1)基因重组 Smal Ⅰ和Xba Ⅰ (2)TaqDNA聚合酶,两种引物和模板DNA 凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象 (3)农杆菌转化法 (4)抗原—抗体杂交
【解析】:(1)基因工程育种的原理是基因重组。由于目的基因内部含有Hind Ⅲ酶切位点,卡那霉素抗性基因内部含EcoR Ⅰ酶切位点,限制酶Hind Ⅲ可切断目的基因(CDPK基因),限制酶EcoR Ⅰ可切断标记基因(卡那霉素抗性基因),所以为了使CDPK基因插入质粒中,并且保留质粒上的卡那霉素抗性基因,应选取Smal Ⅰ和Xba Ⅰ两种限制性内切核酸酶分别切割质粒和含目的基因的DNA片段。
(2)PCR技术需要用到的酶为Taq酶(热稳定的DNA聚合酶),催化DNA复制。PCR的产物一般通过琼脂凝胶电泳来鉴定,在凝胶中的DNA分子的迁移速率与与琼脂糖的浓度、DNA分子大小及构象等因素有关,一般DNA分子越大,迁移速度越慢。
(3)拟南芥为双子叶植物,因此将目的基因导入受体细胞通常采用的方法为农杆菌转化法。Ti质粒上的TDNA片段在转化中的作用是将目的基因转移至受体细胞并插入染色体DNA上,使目的基因得以稳定维持和表达。
(4)CDPK基因成功表达是合成了CDPK蛋白,因此检测方法为抗原—抗体杂交,若有杂交带出现,表明已经形成CDPK。