备战2025年高考二轮复习生物（湖南版）大单元8 生物技术与工程 层级二关键突破提升练（Word版附解析）

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1.(2024·山东济宁二模)凯里红酸汤是贵州省凯里地区苗族人民的传统食品,使用新鲜红辣椒、西红柿、食盐、料酒等材料,主要利用乳酸菌发酵而成。因它所独具的鲜红清香、醇酸回甜的特色,被评为中国国家地理标志产品。下列说法正确的是( )
A.发酵液表面有一层白膜是乳酸菌大量繁殖的结果
B.为了降低杂菌污染的风险,发酵前需要对盐水煮沸消毒
C.腌制过程中乳酸和亚硝酸盐的含量会先增加后减少再趋于稳定
D.发酵过程中每隔一段时间放气一次以排出CO2,防止发酵液溢出
答案B
解析发酵液表面有一层白膜是酵母菌大量繁殖的结果,A项错误;发酵前需要对盐水煮沸消毒,可降低杂菌污染的风险,B项正确;腌制过程中亚硝酸盐的含量会先增加后减少再趋于稳定,乳酸含量不断增加随后趋于稳定,C项错误;乳酸发酵过程无CO2生成,D项错误。
2.(2024·湖南长沙模拟)下图是以新鲜蓝莓为原料制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图。下列叙述正确的是( )
A.在制作蓝莓酒时,温度应该控制在30~35 ℃
B.若O2、糖源充足,蓝莓汁可直接经过程③发酵为蓝莓醋
C.在过程④中,榨出的蓝莓汁需经过高压蒸汽灭菌后才能密闭发酵
D.随着过程④时间的推进,酒精的产生速率先上升后趋于稳定
答案B
解析酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃,故在制作蓝莓酒时,应将温度控制在18~30 ℃,A项错误;醋酸菌是好氧细菌,当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸,故在O2、糖源充足的条件下,蓝莓汁可直接经过程③发酵为蓝莓醋,B项正确;过程④果酒制作的菌种来源于蓝莓皮上的野生酵母菌,所以蓝莓汁不需经过高压蒸汽灭菌,C项错误;发酵早期,底物充足,发酵速度较快,酒精的产生速率呈上升趋势,后来随着底物的消耗,发酵速度下降,酒精的产生速率下降,最后底物消耗完,不再产生酒精,D项错误。
3.(不定项)(2024·黑吉辽卷)某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病,其筛选流程及抗性检测如下图所示。下列操作正确的是( )
A.在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内,从感病植株上采集样品
B.将采集的样品充分消毒后,用蒸馏水冲洗,收集冲洗液进行无菌检测
C.将无菌检测合格的样品研磨,经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落
D.判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小
答案CD
解析需要筛选出能防治香蕉枯萎病的内生菌,因此应在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内,从正常植株上筛选样品,A项错误。消毒后,为了防止杂菌污染应用无菌水冲洗,而不是用蒸馏水,B项错误。无菌检测合格指的是植物细胞外没有微生物,研磨后经稀释涂布平板法分离得到的就是目标菌落,C项正确。由题图可知,判断内生菌的抗性效果需设置对照组和实验组,对照组不接种内生菌,实验组接种内生菌,通过比较病原菌菌斑大小,来判断抗性效果,病原菌的菌斑越小,抗性效果越好,D项正确。
4.(2024·湖南衡阳三模)(14分)磷是维持生物体生长发育所必需的元素。植酸磷作为植物或饲料中磷的主要储存形式,由于动植物体内缺少水解植酸磷的植酸酶,不能很好地利用饲料及土壤中的植酸磷,造成了磷的浪费;同时,动物的高磷粪便排入环境,也造成土壤和水体污染,目前,产植酸酶的细菌种类有很多,如图表示科研人员从土壤中分离出植酸酶的A~E 5种细菌菌株的操作过程。回答下列问题。
(1)本实验用牛肉膏蛋白胨培养基,其中牛肉膏提供的主要营养是 (答出2种即可),培养细菌时需将pH调至 。
(2)常采用 法对培养基进行灭菌,灭菌的培养基需要倒平板操作,冷凝后平板需倒置的目的一是 ,二是避免培养基中的水分过快蒸发。
(3)图中采用的接种方法是 ,为了保证结果准确,一般选择菌落数在 的平板进行计数,统计的菌落数往往比活菌的实际数目 (填“高”或“低”),原因是 。
(4)经20 ℃恒温培养箱培养后,培养基中出现分解植酸磷的透明圈,图中透明圈最大的是 ,可挑取该菌落进行纯培养。在家畜饲料添加剂中使用植酸酶还需要考虑的因素有 (答出2点即可),另外添加植酸酶在一定程度上起到改善环境的作用,原因是 。
答案(1)碳源、氮源、磷酸盐和维生素等 中性或弱碱性
(2)高压蒸汽灭菌 防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染
(3)稀释涂布平板法 30~300 低 当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落
(4)菌株E 温度、植酸酶的用量(最适浓度)、植酸酶的储存条件等 饲料中添加植酸酶可使磷被充分吸收,减少粪便中磷的排出量,降低对环境造成的污染
解析(1)本实验所用的培养基为牛肉膏蛋白胨培养基,其中牛肉膏提供的主要营养是碳源、氮源、磷酸盐和维生素等,蛋白胨提供的主要营养物质是碳源、氮源和维生素等。培养细菌时需将pH调至中性或弱碱性。
(2)常采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌,灭菌的培养基需要倒平板操作,冷凝后平板需倒置的目的一是防止皿盖上的冷凝水落入培养基造成培养基污染,二是避免培养基中的水分过快蒸发。
(3)图中采用的接种方法是稀释涂布平板法,为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,统计的菌落数往往比活菌的实际数目低,原因是当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。
(4)经20 ℃恒温培养箱培养后,培养基中出现分解植酸磷的透明圈,图中透明圈最大的是菌株E,可挑取该菌落进行纯培养;在家畜饲料添加剂中使用植酸酶还需要考虑的因素有温度、植酸酶的用量(最适浓度)、植酸酶的储存条件等,另外添加植酸酶在一定程度上起到改善环境的作用,原因是饲料中添加植酸酶可使磷被充分吸收,减少粪便中磷的排出量,降低对环境造成的污染。
突破点2 比较植物细胞工程和动物细胞工程
5.(2024·湖南郴州模拟)我国科学家利用植物体细胞杂交技术培育新品种耐钠盐植株的过程(如图所示),序号代表过程或结构。下列分析正确的是( )
A.①过程用灭活病毒诱导原生质体甲和乙的融合
B.②过程表示脱分化,原理是植物细胞的全能性
C.③过程所用的培养基中添加了较高浓度的钠盐
D.获得的杂种植株一定能同时表现出双亲的所有优良性状
答案C
解析灭活病毒诱导细胞融合用于动物细胞融合,而甲、乙细胞属于植物细胞,故不可用灭活病毒诱导原生质体甲和乙的融合,A项错误;②过程表示脱分化,是指将高度分化的细胞经过诱导转变为未分化的状态,并未体现细胞的全能性,B项错误;要筛选出耐钠盐植株,需要在含较高浓度的钠盐培养基中培养,C项正确;基因的表达会相互影响,故杂种植株不一定能同时表现出两个亲本的所有优良性状,D项错误。
6.(2024·湖南二模)我国科学家经过努力,攻克了用核移植方法克隆猴的各项难关,比如在10 s内完成对次级卵母细胞的去核操作;将组蛋白去甲基化酶的mRNA和组蛋白去乙酰化酶抑制剂(TSA)注入重构胚促进重构胚的相关基因表达,提高胚胎的发育率等。下列相关叙述错误的是( )
A.可采用梯度离心、紫外线短时间照射等方法,在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性
B.染色体中组蛋白发生甲基化和去乙酰化分子修饰后将有利于重构胚相关基因的表达
C.重构胚一般需要在无菌、无毒的环境条件下培养至桑葚胚或囊胚阶段再进行移植
D.利用胚胎分割技术获得胚胎和利用核移植技术获得重构胚,都属于无性繁殖
答案B
解析可采用梯度离心、紫外线短时间照射等方法,在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性,从而达到去核的目的,A项正确;组蛋白发生甲基化和去乙酰化分子修饰后将不利于重构胚相关基因的表达,B项错误;用于移植的胚胎一般需发育至桑葚胚或囊胚阶段再进行移植,C项正确;利用胚胎分割和核移植技术获得胚胎都属于无性繁殖,D项正确。
7.(2024·湖南一模)近年来细胞工程领域成果迭出,方兴未艾。细胞工程的操作常常涉及如下的流程,下列说法错误的是( )
A.若为植物体细胞杂交过程,需用纤维素酶和果胶酶处理①和②细胞
B.若为单克隆抗体制备过程,④代表筛选出的产生所需抗体的杂交瘤细胞
C.若为动物细胞融合的过程,诱导形成③杂交细胞可用灭活病毒诱导或用高Ca2+—高pH处理
D.若为试管牛生产的过程,则获得①精子后需要获能方可与②卵母细胞进行体外受精
答案C
解析植物细胞融合之前需要去除细胞壁,其细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此需用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞。故若图示为植物体细胞杂交过程,需用纤维素酶和果胶酶处理①和②细胞,A项正确。制备单克隆抗体时,选择被抗原免疫过的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合成的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测,经多次筛选,最终获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。所以,若图示为单克隆抗体制备过程,④代表筛选出的产生所需抗体的杂交瘤细胞,B项正确。若图示为动物细胞融合的过程,诱导形成③杂交细胞可用灭活病毒诱导、PEG融合法、电融合法等,用高Ca2+—高pH处理是诱导植物细胞融合的方法,C项错误。若图示为试管牛生产的过程,则采集到的②卵母细胞和①精子,要分别在体外进行成熟培养和获能处理,然后才能用于体外受精,D项正确。
8.(2024·河南模拟)种间体细胞核移植(iSCNT)将供体动物体细胞与来自不同种、科、目或纲的家畜(驯养动物)的去核卵母细胞融合并激活,以获得较多的重构胚,进而获得动物个体,是体细胞核移植(SCNT)中极具潜力的研究方向之一。由于多种野生动物数量稀少且呈持续下降趋势,因此采集精子或卵子开展常规辅助生殖较为困难,甚至无法完成,而从活体或死后不久的野生动物体内采集体细胞利用iSCNT技术获得动物个体,可在一定程度上维持濒危动物数量。下列叙述正确的是( )
A.iSCNT技术必须通过显微操作技术将供体细胞的细胞核取出,然后注入去核的卵母细胞
B.若从野生动物体内采集到的体细胞数目较少,可先用添加动物血清的固体培养基进行培养
C.iSCNT技术的原理是动物细胞核具有全能性,操作过程中可用Ca2+激活重构胚
D.同一野生动物经iSCNT技术获得的多个重构胚中,遗传物质可能不完全相同
答案D
解析在进行核移植时,可以通过显微操作技术,将供体细胞注入去核的卵母细胞,A项错误;若从野生动物体内采集到的体细胞数目较少,可先用添加动物血清的液体培养基进行培养,以增加体细胞的数目,B项错误;种间体细胞核移植(iSCNT)技术的原理是动物细胞核具有全能性,操作过程中可用Ca2+载体激活重构胚,C项错误;在种间体细胞核移植(iSCNT)过程中,去核的卵母细胞来自不同种、科、目或纲的家畜(驯养动物),获得的重构胚的细胞质遗传物质可能不同,因此同一野生动物经iSCNT技术获得的多个重构胚中,遗传物质可能不完全相同,D项正确。
9.(2024·广东广州二模)(11分)植物远志的根是一种重要的传统中药,但该植物具有生长缓慢、繁殖率低等特点。随着近年远志的需求量迅速增长,研究人员用组织培养的方式,建立远志的高效培育体系。回答下列问题。
(1)研究人员取远志不同的组织在基本培养基进行愈伤组织的诱导,筛选最佳外植体(见表a)。再用不同浓度的2,4-D和6-BA组合,对最佳外植体进行诱导,确定最佳的激素浓度组合(见表b)。
表a
表b
注:诱导率为接种外植体中形成愈伤组织的比例。
由表a判断,最佳外植体应为 。研究发现,植物激素的浓度及相关比例等都会影响植物细胞的发育方向。有人认为,第2组不一定是形成愈伤组织的最佳浓度组合。你是否支持该观点? (填“支持”或“不支持”),原因是 。
(2)用不同浓度的6-BA和NAA组合对诱导出的远志愈伤组织进行丛生芽的分化实验,结果如下图所示。
植物生长调节剂6-BA能促进芽的分化,其功能与 (填激素名称)类似。在生产中,更多地使用6-BA而不是该天然植物激素,其原因是植物生长调节剂具有
(写出2点)的特点。从实验结果看出,随NAA浓度的上升,愈伤组织丛芽分化率的变化趋势为 。
(3)将芽苗植入含有不同浓度吲哚乙酸(IAA)的生根培养基后,生根率见下表。
欲探究是否存在较低浓度IAA促进生根,过高浓度IAA抑制生根的现象,则上述实验应如何修改?
。
答案(1)胚轴 支持 研究中缺乏2,4-D和6-BA的不同浓度组合的相关实验数据
(2)细胞分裂素 原料广泛、容易合成、效果稳定
下降
(3)增加一组空白对照,再增设更高浓度组,其他条件与原有实验相同
解析(1)由表a可知,表中列出的四种外植体中,胚轴的诱导率最高,生长较快,因此最佳外植体应为胚轴。表b中自变量为不同浓度的2,4-D和6-BA组合,但二者比值均为1,没有不同植物激素浓度的比例对诱导率的影响的实验数据,因此支持第2组不一定是形成愈伤组织的最佳浓度组合的观点。(2)细胞分裂素能促进细胞分裂,促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素的合成,因此植物生长调节剂6-BA的功能与细胞分裂素类似。植物生长调节剂是由人工合成的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质,具有原料广泛、容易合成、效果稳定等优点。由实验结果可知,在实验所给的浓度范围内,当6-BA浓度相同时,NAA浓度增大,丛芽分化率逐渐减小。(3)支持较低浓度IAA促进生根,过高浓度IAA抑制生根这一结论的结果应和使用蒸馏水的空白对照组比较,若所给浓度下生根率高于空白对照组,则该浓度为促进作用,若所给浓度下生根率低于空白对照组,则该浓度为抑制作用,题中所给实验中没有使用蒸馏水的空白对照组的数据,同时实验组中使用的IAA浓度均较低,因此需要增加一组空白对照,再增设更高浓度组,其他条件与原有实验相同。
10.(2024·湖南衡阳模拟)(10分)如图是科研人员通过杂交瘤细胞技术生产能同时识别癌胚抗原和长春碱(一种抗癌药物)的双特异性单克隆抗体的部分过程。回答下列问题。
(1)过程①处理后 (填“需要”或“不需要”)对小鼠进行抗体检测,理由是 。
(2)过程②常用灭活的病毒来诱导融合,其作用机理是 。
(3)过程③得到的杂交瘤细胞的特征是 。
(4)过程④一般在多孔细胞培养板上进行:先将细胞悬浮液稀释到7~10个细胞/mL,再在每个培养孔中滴入0.1 mL细胞稀释液,其目的是 。
(5)请简述图中过程⑤的操作目的: 。
答案(1)需要 确保小鼠已产生分泌识别癌胚抗原(相应)抗体的浆细胞(B淋巴细胞)
(2)使细胞互相凝集,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合
(3)既能迅速大量繁殖,又能产生抗体
(4)使每个培养孔尽量只接种一个杂交瘤细胞
(5)获取能产生所需双特异性单克隆抗体的单克隆杂交—杂交瘤细胞
解析(1)分析题图可知,过程①是给小鼠注射癌胚抗原,其目的是使小鼠产生能分泌识别癌胚抗原抗体的浆细胞,处理后需要对小鼠进行抗体检测,因为抗体和抗原的结合具有特异性,故可以通过抗体检测确保小鼠已产生分泌识别癌胚抗原(相应)抗体的浆细胞(B淋巴细胞)。
(2)过程②常用灭活的病毒来诱导融合,其作用机理为使细胞互相凝集,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。
(3)过程③使用的HAT培养基为选择培养基,通过筛选,只有杂交瘤细胞可以在此培养基上生长,B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、自身融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均不能在HAT培养基上生长。过程③得到的杂交瘤细胞的特征是既能迅速大量繁殖,又能产生抗体。
(4)过程④一般在多孔细胞培养板上对过程③获得的杂交瘤细胞进行筛选和培养,可以获得产生所需单克隆抗体的细胞,在此过程中需要保证使每个培养孔尽量只接种一个杂交瘤细胞。
(5)过程⑤的操作目的是获取能同时识别癌胚抗原和长春碱的双特异性单克隆抗体的单克隆杂交—杂交瘤细胞,进而提高癌症的治疗效果。
突破点3 表达载体的构建及基因编辑技术
11.如图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列,为使PCR扩增的该基因与该质粒构建重组质粒,则扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列?( )
注:图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。
A.NdeⅠ和BamHⅠ
B.NdeⅠ和XbaⅠ
C.XbaⅠ和BamHⅠ
D.EcRⅠ和KpnⅠ
答案A
解析构建重组质粒时,要将目的基因插入启动子和终止子之间,而且不能破坏启动子、终止子、复制原点、抗生素抗性基因等部位。故只能选用NdeⅠ和BamHⅠ切割质粒,因此在PCR扩增的该基因的两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。
12.(2024·山东二模)由于PCR扩增出的目的基因末端为平末端,且无合适的限制酶识别序列,需借助中间载体P将目的基因接入载体E。下图为两种载体的结构和相关限制酶的识别序列,下列叙述正确的是( )
A.构建重组载体P时,应选择EcRⅤ进行酶切,再用DNA连接酶连接
B.为了便于该目的基因接入载体E,可用限制酶EcRⅤ或SmaⅠ切割载体P
C.载体P不能作为基因表达载体,是因为它不含起始密码子和终止密码子
D.若受体细胞表现出抗性基因的相应性状,表明重组载体成功导入受体细胞
答案A
解析由于载体E只含有产生黏性末端的酶切位点,要使中间载体P接入载体E,同时防止载体E自身环化,需要用两种限制酶分别切割载体E和中间载体P,据图可知,中间载体P和载体E均含有XhⅠ和PstⅠ的酶切位点,故可选用XhⅠ和PstⅠ进行酶切。载体P的这两种酶识别位点之间含有EcRⅤ识别位点,并且其切割的为平末端,可以用于连接目的基因,SmaⅠ酶虽然也能切割得到平末端,但是其识别位点没有位于XhⅠ和PstⅠ酶识别位点之间,故不能选择其对中间载体P进行切割,酶切片段用DNA连接酶连接,A项正确,B项错误。由图可知,不直接选择载体P构建基因表达载体是因为它不含启动子与终止子,C项错误。受体细胞表现出抗性基因的相应性状,可能是导入了重组质粒,也可能是只导入了空质粒(不含目的基因的质粒),D项错误。
13.(2024·湖南长沙模拟)乳酸菌是乳酸的传统生产菌,但耐酸能力较差,影响产量;酿酒酵母耐酸能力较强,但不产生乳酸。研究者将乳酸菌内催化乳酸生成的乳酸脱氢酶(LDH)基因导入酿酒酵母,获得能产生乳酸的酵母工程菌株。下图为通过双酶切构建重组质粒的过程。GTG为原核生物偏好的起始密码子编码序列,ATG为真核生物偏好的起始密码子编码序列。下列说法正确的是( )
A.引物2的3'端序列应包含XbaⅠ的识别序列
B.重组质粒以能合成尿嘧啶的酵母菌株为受体
C.PCR反应时,缓冲液中一般要添加Ca2+来激活相关酶
D.引物1的5'端序列应考虑将GTG改为ATG
答案D
解析根据题意可知,含GTG的一端为LDH基因的起始端,为保证通过双酶切以正确方向插入质粒,设计引物1的5'端序列需要包含BamH Ⅰ的识别序列,引物2的5'端序列应包含XbaⅠ的识别序列,A项错误;结合题意可知,质粒上有作为标记基因的尿嘧啶合成酶基因,所以本过程中重组质粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株为受体,然后在缺乏尿嘧啶的选择培养基上,不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株不能生存,导入重组质粒的酿酒酵母菌株因为获得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存,从而起到筛选作用,B项错误;真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活,因此,PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+,C项错误;设计引物1的5'端序列,应考虑将编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG,以便目的基因在酵母细胞中更好地表达,D项正确。
14.(2024·重庆二模)单细胞生物并没有免疫系统,但是科学家发现细菌中存在消除入侵病毒DNA的功能系统,并发明了CRISPR/Cas9基因编辑技术。该系统主要包含单链向导RNA和Cas9蛋白两个部分,能特异性识别并结合特定的DNA序列,从而引导Cas9蛋白到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑。下列叙述错误的是( )
A.Cas9蛋白通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切
B.CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发染色体结构变异
C.识别序列与β链存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G
D.向导RNA的序列越短,会导致脱靶率越高
答案B
解析Cas9蛋白作用对象是DNA,通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切,A项正确;CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发基因突变,B项错误;根据碱基互补配对原则可推测,识别序列RNA与β链存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G,C项正确;向导RNA的序列越短,其结合的区域随机性增加,进而导致脱靶率越高,D项正确。
15.(2024·湖南怀化三模)(11分)马铃薯Y病毒可使烟草叶片黄化、斑驳,整株凋萎。研究发现,马铃薯Y病毒的连接蛋白可与植物特定的eIF4E基因表达的转录起始因子相互作用,从而启动自身在植物体内的翻译与增殖。研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑系统敲除烟草的eIF4E基因,研究烟草对马铃薯Y病毒的抗性。CRISPR-Cas9基因编辑系统表达特定的sgRNA,引导同时表达的Cas9蛋白结合到靶DNA序列上,Cas9蛋白对DNA双链进行定向切割,断裂的DNA在修复过程中可发生突变。下图是用于编辑eIF4E基因的CRISPR-Cas9载体示意图。请回答下列问题。
(1)图中glRNA基因表达的sglRNA可识别并结合到eIF4E基因的转录模板链,glRNA基因转录模板链的序列与eIF4E基因的转录模板链的部分序列 (填“相同”或“互补”)。启动Cas9基因转录的元件是 。
(2)将CRISPR-Cas9载体先导入农杆菌,目的是 。利用农杆菌将目的基因导入烟草细胞中,利用选择培养基初步筛选含重组质粒的农杆菌和烟草细胞,培养基中添加的抗生素分别是 、 。
(3)研究人员对野生型烟草(WT)和gl-18、gl-19等转基因阳性植株进行eIF4E基因测序,部分序列如下图所示。由此可知,经CRISPR-Cas9基因编辑系统编辑后,gl-18、gl-19等转基因阳性植株的eIF4E基因在修复过程中发生了 。转基因阳性植株gl-30和gl-100经自交后获得纯合基因敲除植株并表现出马铃薯Y病毒抗性,其他植株自交后代则无抗性,原因可能是 。
WT:TGGATGAATCTGATGATACGG
gl-18:TGGACGCATCTGATGATACGG
gl-19:TGGATGAATCTGATGATGCGG
gl-30:TGGATGAATCTGAT.ATACGG
gl-86:TGGATGAATCTAATGATACGG
gl-100:TGGATGAATCTGAT.ATACGG
注:除图中的序列之外,其他碱基序列均相同。
答案(1)相同 Ubi启动子
(2)利用农杆菌Ti质粒上的T-DNA将目的基因转移到植物细胞并整合到染色体DNA上 卡那霉素或潮霉素 潮霉素
(3)碱基替换或缺失 转基因阳性植株gl-30和gl-100的eIF4E基因在相同位置发生了碱基缺失,使其自交后代eIF4E基因合成的转录起始因子结构异常(或使eIF4E基因不能表达转录起始因子),不能与马铃薯Y病毒相互作用,从而使马铃薯Y病毒不能在烟草体内翻译与增殖;而其他植株均发生的是碱基替换,其自交后代eIF4E基因仍能正常转录
解析(1)glRNA基因表达的sglRNA可识别并结合到eIF4E基因的转录模板链,即sglRNA与eIF4E基因的转录模板链碱基互补配对,则glRNA基因转录模板链的序列与eIF4E基因的转录模板链的部分序列相同。启动Cas9基因转录的元件是Ubi启动子,启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,可驱动基因转录。
(2)将CRISPR-Cas9载体先导入农杆菌,利用农杆菌Ti质粒上的T-DNA将目的基因转移到植物细胞并整合到染色体DNA上。利用选择培养基初步筛选含重组质粒的农杆菌和烟草细胞,农杆菌中含有重组质粒,重组质粒上含有卡那霉素抗性基因和潮霉素抗性基因,因此可在培养基中添加卡那霉素或潮霉素进行筛选,农杆菌Ti质粒上的T-DNA将目的基因转移到植物细胞并整合到染色体DNA上,即烟草细胞基因组中含有Ti质粒的T-DNA片段,该片段上具有潮霉素抗性基因,因此可在培养基中添加潮霉素进行筛选。
(3)由图中碱基序列可知,经CRISPR-Cas9基因编辑系统编辑后,转基因阳性植株gl-18、gl-19、gl-86的eIF4E基因在修复过程中发生了碱基的替换,转基因阳性植株gl-30和gl-100发生了碱基的缺失。转基因阳性植株gl-30和gl-100的eIF4E基因在相同位置发生了碱基缺失,使其自交后代eIF4E基因合成的转录起始因子结构异常(或使eIF4E基因不能表达转录起始因子),不能与马铃薯Y病毒相互作用,从而使马铃薯Y病毒不能在烟草体内翻译与增殖;而其他植株均发生的是碱基替换,其自交后代eIF4E基因仍能正常转录,因此导致转基因阳性植株gl-30和gl-100经自交后获得纯合基因敲除植株并表现出马铃薯Y病毒抗性,其他植株自交后代则无抗性。外植体
诱导率/%
愈伤组织状态
茎段
18.33
生长较慢
叶
31.67
生长缓慢
根
35.00
生长缓慢
胚轴
59.17
生长较快
组别
植物激素浓度/(mg·L-1)
诱导率/%
2,4-D
6-BA
1
0.2
0.2
65.00
2
0.4
0.4
93.75
3
0.6
0.6
70.00
组别
IAA浓度/(mg·L-1)
生根率/%
1
0.5
62.22
2
1
66.67
3
1.5
41.11