Question

【題目】如圖為兩個優良的基因片段所在的DNA分子，基因1來自植物甲，基因2來自植物乙，圖中A、B、C、D代表兩個基因片段的兩端，科學家試圖將兩個基因進行拼接形成一個新的融合基因，并將融合基因轉入水稻中，使得水稻具有了某種優良性狀。Ned I 、EcoRI、 Hind III代表三種不同的限制酶且切割產生的末端各不相同，圖中的箭頭代表不同酶的酶切位點

（1）首先應選用某一種限制酶對上述兩個DNA分子進行切割，選擇的這種限制酶是_____，同時還要用______________酶處理才能得到____________端相連的融合基因。

（2）在進行上述操作時，由于提取的DNA分子數量較少，需要利用PCR技術對目的基因片段進行擴增，該技術的原理是模擬生物體內的____________過程。在進行擴增前要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成引物，利用引物進行目的基因擴增時，若以擴增基因1為例，至少在第________輪循環后才能獲得純目的基因片段（僅含引物及之間的序列）。

（3）將該融合基因導入水稻后，若要保證該基因能在該種水稻中穩定遺傳應保證該基因能整合在______________上，若要保證所轉入的基因盡可能少發生轉移應將目的基因優先轉入__________（填“細胞核”或“細胞質”）中，這樣才確保轉基因生物的安全性。

Answer 1

【答案】EcoR I DNA連接酶 B和D DNA雙鏈復制 三 水稻染色體的DNA上 細胞質

【解析】

PCR技術：
（1）概念：PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術。
（2）原理：DNA復制。
（3）前提條件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一對引物。
（4）條件：模板DNA、四種脫氧核苷酸、一對引物、熱穩定DNA聚合酶（Taq酶）。
（5）過程：①高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開）；②低溫復性：引物結合到互補鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈。

（1）要想讓兩種不同的基因連接在一起，首先應用限制酶將兩個目的基因切出相同的粘性末端，然后才能根據堿基互補配對將兩個片段連在一起，根據“Ned I 、EcoRI、 Hind III代表三種不同的限制酶且切割產生的末端各不相同”，結合圖中不同酶的酶切位點可知，需使用EcoR I酶對兩種目的基因進行切割，才能保證兩個基因出現相同的粘性末端，同時還要用DNA連接酶處理才能得到B和D端相連的融合基因。

（2）PCR技術的原理是模擬生物體內的DNA雙鏈復制過程。采用PCR技術擴增DNA的過程為：變性、復性、延伸。根據PCR過程的特點繪制PCR過程示意圖如圖所示：

由圖示可知，第一、二輪循環合成的子鏈長度均不同，根據半保留復制特點可知，前兩輪循環產生的四個DNA分子的兩條鏈均不等長，第三輪循環產生的DNA分子存在等長的兩條核苷酸鏈，即僅含引物之間的序列。

（3）由于水稻細胞中的染色體在遺傳時能保持穩定性，所以若要保證融合基因能在該種水稻中穩定遺傳應保證該基因能整合在水稻染色體的DNA上。花粉中幾乎不含細胞質，而受精卵中的細胞質幾乎全部來自卵細胞，所以科學家設法將目的基因整合到受體細胞細胞質的葉綠體基因組中后，就不會通過花粉轉移到自然界中的其他植物，故若要保證所轉入的基因盡可能少發生轉移應將目的基因優先轉入細胞質中，這樣才確保轉基因生物的安全性。