Question

【題目】白僵菌可感染農業害蟲，常作為防治害蟲的菌劑。由于白僵菌對除草劑草丁膦敏感，且殺死害蟲的能力較弱，科研人員對其進行基因工程改造，流程如圖所示。

（1）蘇云金芽孢桿菌產生的毒蛋白能有效殺死害蟲。從蘇云金芽孢桿菌中獲取毒蛋白基因，通過PCR技術可在體外大量擴增。該擴增過程需要________種引物，所需添加的酶是________。

（2）將毒蛋白基因和質粒連接獲得重組質粒1的過程需要用到的限制酶是________，其作用是破壞DNA分子中的________鍵。

（3）重組質粒1和Bar基因（草丁膦抗性基因）各自用Xba I酶處理，得到酶切片段。重組質粒1的酶切片段再用去磷酸化酶處理，使末端游離的磷酸基團脫離，目的是防止__________。

（4）將重組質粒2導入經_______處理成為感受態的白僵菌，一段時間后用含有_______的平板培養基進行篩選，獲得含有Bar基因的重組白僵菌。

（5）科研人員將重組白僵菌噴涂于植物葉片上，以此飼喂饑餓處理的害蟲，記錄單位時間內的_____，以判斷重組白僵菌的殺蟲效果。

（6）分析利用基因工程獲得的重組白僵菌對生態環境可能造成的影響：_____________。

Answer 1

【答案】兩 耐高溫的DNA聚合酶（Taq酶） Nco I、 BamH I 磷酸二酯 重組質粒1酶切片段自身連接（或“相互連接”） Ca2+ (CaCl2 ) 草丁膦 死亡害蟲數 有利：可以減少害蟲數量;提供農業產量;減少農藥使用量等 有害：可能擴散到自然界中,破壞生態平衡;也可能造成基因污染;或成為優勢物種,威脅生態系統中其他生物的生存等

【解析】

PCR技術擴增目的基因

（1）原理：DNA雙鏈復制

（2）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結合到互補DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。

（1）根據題意可知，可以用PCR技術體外獲得大量毒蛋白基因片段，該擴增過程需要2種引物與兩條母鏈配對，并需要熱穩定性DNA聚合酶，因為擴增的第三步需要加熱至70～75℃，熱穩定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。

（2）據圖分析，毒蛋白基因兩端是NcoI、BamHI作用位點，因此需要NcoI、BamHI將毒蛋白基因和質粒切割，另需要DNA連接酶連接，獲得重組質粒l，限制酶作用的對象是切斷磷酸二酯鍵。

（3）在用一種限制酶處理質粒和草丁膦抗性基因時，由于產生的末端相同，有可能發生自身環化（連接），因此重組質粒1的酶切片段再用去磷酸化酶處理，使末端游離的磷酸基團脫離，防止重組質粒1酶切片段自身連接。

（4）將重組質粒2與用鈣離子處理處于感受態的白僵菌菌液混合進行轉化，重組質粒2在白僵菌細胞內被修復，一段時間后用含有草丁膦的平板培養基進行篩選，獲得含有Bar基因的重組白僵菌。

（5）科研人員將重組白僵菌噴涂于植物葉片上，以此飼喂饑餓處理的害蟲，記錄單位時間內的死亡害蟲數，以判斷重組白僵菌的殺蟲效果。

（6）分析利用基因工程獲得的重組白僵菌對生態環境可能造成的影響：

有利：可以減少害蟲數量；提供農業產量；減少農藥使用量等。

有害：可能擴散到自然界中，破壞生態平衡；也可能造成基因污染；或成為優勢物種，威脅生態系統中其他生物的生存等。